大坡降复合式水平旋流内消能泄洪洞阻塞扩散段试验

本文结合公伯峡水电站旋流泄洪洞水工模型试验研究,提出了水平旋流泄洪洞泄流能力、螺旋流流速沿程分布及其径向分布、壁面压力、通风量等计算方法。通过体型优化,较好地解决了起旋器与旋流洞连接拐角处的负压和掺气问题,有效地避免了空蚀破坏,可供同类工程设计参考

公伯峡水电站水平旋流泄洪洞试验研究——本文结合公伯峡水电站旋流泄洪洞水工模型试验研究，提出了水平旋流泄洪洞泄流能力、螺旋流流速沿程分布及其径向分布、壁面压力、通风量等计算方法。通过体型优化，较好地解决了起旋器与旋流洞连接拐角处的负压和掺气问题...

在水电建设项目中,大体积混凝土及地下洞室混凝土施工技术已相对成熟和完善,薄壁混凝土施工,特别是洞室薄壁混凝土衬砌施工难度很大,还有不少问题亟待解决。本文依据公伯峡水电站旋流泄洪洞工程薄壁混凝土的施工实例,介绍了洞室薄壁混凝土衬砌的工艺流程、施工方法和控制要领,其成功经验可为类似工程施工提供一些参考。

通过物理模型试验和数值模拟计算,对比研究了不同有压出口高度时多级洞塞泄洪洞各项水力特性参数,分析了出口高度对泄洪洞泄流能力、洞身压强及消能率的影响。结果表明,随着出口高度的降低,泄洪洞泄流量减小,流量系数增大；洞身压强整体呈增大趋势,出口压坡高度的变化主要对洞塞及其以后洞段的壁面压强影响较大,而对上平段影响相对较弱；泄洪洞整体消能率逐渐减小,出口高度对竖井洞塞和压坡洞塞消能率影响较大,而对水平洞塞组的消能率影响甚微。

泄洪洞出洞水流如果处理不好,易发生消能结果不能满足设计要求的情况。结合黄金坪水电站1号泄洪洞单体水工模型实验的研究,提出一种适合该工程泄洪需要的连接方式——抛物线连接,同时修改消力池的形状。实验表明,该修改方案能够很好地改善下泄水流的流态,并能使消力池内发生完整水跃,消能结果符合要求。图3幅。

右岸旋流泄洪洞选型研究是在水平旋流自由流推荐方案与淹没流推荐方案的基础上进行的。两个方案体形优化的思路、方向以及所推荐的建筑物各部位的体形尺寸有所不同。通过对两个方案的水力特性对比分析、结构体形上的比较以及其他因素等研究,综合比较推荐公伯峡水电站右岸旋流洪洞采用淹没出流形式。

根据公伯峡水电站特定的水头和泄量,研究了公伯峡水电站导流洞改建成水平旋流泄洪洞和竖井旋流泄洪洞两种型式,并对选定的水平旋流泄洪洞进行了体型优化研究。

中国首次建成的公伯峡水电站旋流泄洪洞已通过了原型观测和专家会议验收。就此,对该泄洪洞的试验研究进行了总结,重点说明3个问题:①公伯峡水电站为什么采用旋流泄洪洞;②旋流泄洪洞存在的水力学问题及解决办法;③怎样优化设计旋流泄洪洞,并提出旋流泄洪洞设计方法,可供设计科研参考。

大石牛水电站的导流泄洪洞扮演着导流度汛的双重作用。因此,合理设计对保证水库的正常建设和运行安全具有重要作用。文章通过模型试验的方法对导流泄洪洞出口消能段体型进行优化研究,最终确定优化方案二为推荐设计方案。

泽城水电站导流泄洪洞出口河道段狭窄、险峻,泄流流态异常复杂,沿河段消能防冲设计难度大。为验证泄洪洞体型及布置方式的合理性,设计、实施了流态模拟试验,结果表明:泄洪洞过流能力略大于水力学计算结果,出口水头可以满足规范要求,在汛限水位、设计水位、校核水位三种工况下,挑角在20°至25°之间均合理。据此为设计修改提出了有益的建议。工程试运行实测数据与试验数据基本匹配,效果良好。

公伯峡水电站导流洞改建为旋流泄洪洞方案研究——为减小公伯峡水电站右岸泄洪洞改建施工风险，从技术、经济、地质、施工以及公伯峡水电站目前的实际出发，对原龙抬头泄洪洞方案、竖井旋流方案、水平旋流泄洪洞方案等进行了对比论证，并重点研究了水平旋流泄洪洞...

针对某水电站大坝坝址河谷狭窄、水头高、洪水峰高量大,致其泄洪消能措施复杂的问题,通过1∶100水工整体模型优化坝身泄流建筑物体型,表孔采用单边扩散加齿坎,中孔采用平底型及上翘型。模拟结果表明,优化方案实现了各孔水流在跌落下降过程中的碰撞扩散消能,有效减小了下泄水流射入水垫塘的动水压力,底板冲击压力由284.5kpa下降到137.3kpa以下,较好地解决了泄洪消能问题,保证了大坝和消能建筑物的安全。

通过对新疆某水电站导流兼泄洪洞水工模型试验,在原设计方案采用传统底流消能不满足消能效果的前提下,采用设置消力墩和掺气槽方式进行优化。试验证明:优化方案能有效地改善消力池内的水力特性,起到稳定水流流态,提高消能效率,消能率可达到59.32%-67.91%。

大流量水电站的消能设计历来都是非常复杂和困难的.在1:60溢流坝表、中泄水孔断面模型上对密松水电站泄水建筑物的布置方案进行了泄流能力、流速流态、压力分布等相关水力学问题的试验研究,并通过10多个方案的比较优化,提出了基本可行的泄水建筑物体型和消力池型式.研究成果表明:表孔取消宽尾墩,采用跌坎式消力池方案,可有效降低底流消能时的池底板流速,同时消除宽尾墩形成的水翅击打两侧导墙现象,达到了较满意的消能效果.试验成果对该工程设计提供了较好的参考方案,并对类似工程有很好的启发借鉴作用.

在现场对由l型挡土墙与加筋土挡墙形成的多级加筋土复合式挡墙进行了原位试验。试验表明:土压力和拉筋应变随上覆填土厚度增加而增大,但增速却减小;l型挡土墙的加筋土体底部竖向土压力沿筋长方向在加筋土施工期间呈非残性分布,在其上的中且上级模块式加筋土挡墙的竖向土压力施工期呈明显的非线性分布,但最大值均靠近拉筋尾部;l型加筋土挡墙的拉筋应变非常小,且曲线只有一个峰值;模块式加筋土挡墙的加筋土体底部竖向土压力沿筋长方向起初呈线性分布且大小基本相同,但随着填土厚度的增大而呈明显的非线性分布,且出现双峰值;中、上级挡墙的墙面板基底竖向应力随填土厚度的变化形式基本一样,且随填土厚度的增大先是内侧大于外侧,而后是外侧大于内侧;模块式加筋土挡墙的墙背侧向土压力沿墙高、拉筋应变沿筋长方向均呈非线性分布,且实测值均较小。

针对三座店水利枢纽左岸泄洪洞单宽流量大,下游河道床面宽、水深小,水垫作用差的特点,分析研究了原设计方案"差动式鼻坎"存在的问题,提出了舌形鼻坎和扭面扩散鼻坎2种改进方案。通过物理模型试验对改进方案进行检验,以舌形鼻坎为推荐方案,较好地解决了消能问题。

对唐家湾水库非常泄洪洞的消能效果进行了分析,通过试验优化了消能设施,提出了高效可行的设计方案,节约了工程成本。

库什塔依水电站导流兼泄洪洞出口消能根据地形条件采用底流消能工消能。通过采用rngk~ε模型模拟湍流,利用vof法追踪自由水面,对通过物理模型试验最终确定的消力池及其辅助消能工体形进行三维流场数值模拟计算,并将物理模型试验结果与数值模拟计算结果进行对比,分析表明两者吻合较好,其结果可以为底流消能体形优化设计提供依据。

针对许多行业流体动力系统中的流体流动出现突然失控,使系统受到瞬时高压冲击的问题,提出了用螺旋流消能装置对管路中出现的高压水流进行消能,以减少对泵及管路系统的损害,增加其使用寿命的方法。试验结果表明:采用螺旋流消能装置能有效地降低管路中的水压力,减少瞬间高压对系统的损害,是一种行之有效的消能方法。

库什塔依水电站溢洪洞采用了陡槽台阶式消能。为确定相对合理的台阶高度、体形,进行了溢洪洞陡槽段单体水工模型试验。试验结果表明,设置47个高度为1.0m的台阶具有较好的消能效果;台阶面在各运行工况流态良好;台阶水平面在各运行工况下均为正压强,但台阶面的竖向面在台阶下游有负压强出现。采用在台阶进口处增加掺气设施可避免可能发生的空蚀破坏。

针对水平射流钻头钎焊工艺存在的问题,采用真空扩散焊接工艺,研究了焊接温度、焊接压力和焊接时间等工艺参数对焊缝质量的影响,并确定了最佳焊接工艺参数;水压试验表明,用真空扩散焊接制造的水平射流钻头焊缝致密性好,在70mpa压力下无泄漏。

溪洛渡水电站泄洪洞采用龙落尾式布置,由于水头高,水流在龙落尾后,流速可达到40~50m/s,属于水利工程的超高速水流问题,体型稍有不慎,容易造成极大的破坏。通过1∶45的水工模型试验,分析出溪洛渡水电站泄洪洞原设计体型存在的主要问题为反弧末端附近掺气浓度低和出口挑流水舌冲击河道对岸。通过增设掺气坎,修改挑坎体型和洞身曲线,对泄洪洞体型进行了优化。并通过模型试验对优化体型进行了检验。