赛格水电站Y型宽尾墩跌坎消力池联合消能工试验研究

赛格水电站具有低水头、大单宽流量、低佛汝德数等特点,泄洪消能问题突出,通过水工模型试验研究,提出了采用Y型宽尾墩跌坎消力池联合消能方式。在闸室末端采用宽尾墩后,水舌沿纵向拉伸扩散,增大了接触面,水流经宽尾墩收缩后,以射流形式进入消力池,池内水流具有三维射流特性,差动式消力坎的存在较好的解决了水流二次跌落问题,从而进一步有效的解决了下游河床的消能防冲问题。     

一种新型舌瓣鼻坎消能工的应用研究

为了解决大石涧水库碾压混凝土重力坝消能区河床集中冲刷问题,结合连续式和差动式挑流鼻坎体形的优点研究提出了一种新型舌瓣型鼻坎消能工,采用物理模型试验和基于Flow-3D的数值模拟研究方法对该新型挑流鼻坎进行了设计方案优化。研究结果表明:该新型消能工可使水流纵向展开、横向扩散,水舌在空中能够充分掺气碰撞消耗其能量,避免水舌集中冲刷河床;可通过调整舌瓣半径改变水流流态及其出流落点,使该新型消能工达到较好的消能防冲效果。     

多级跌水消能的消能工计算与试验研究

在某工程对原设计消能工进行水工模型试验的过程中,多级跌水消能的跌落水舌长度由公式计算的长度,与试验实测的长度有偏差,导致各级消力池的水跃淹没度均偏大,使消能作用减弱,在试验中对各级消力池尾槛进行优化,改善了各级消能工的消能效果。     

窄缝消能在老炉下水库溢流坝中的应用

针对工程所处位置的特殊地形以及由此带来的下游消能问题，通过多方案的比较试验研究，提出适合工程实际的坝面窄缝消能工方案。该布置较好地适应了消能区地形，挑射水舌沿竖向和纵向拉开、扩散较充分，水舌在空中的消能率增大，水舌外缘落点适度，从而减轻了下游河床的冲刷，较好地解决了老炉下水库溢流坝下游的消能防冲问题。试验推荐方案已被设计采用。     

溪源水库溢流坝整体水工模型试验

溪源水库大坝下游水舌跌落区岩石节理发育、破碎。F_2断层与背斜轴在距大坝下游25m处通过。溢流坝泄流对坝下河床的冲刷,可能危及大坝安全。本试验为寻求合理的消能防冲方案提供必要的依据。     

水布垭水电站泄洪消能防冲试验研究

水布垭水电站坝区河道狭窄、两岸山高壁陡,河床基岩软弱、抗冲能力较差,设计上对消能区河段两岸进行了地下防淘墙保护,两岸山体的安危将取决于防淘墙的稳定,此成为该枢纽泄洪消能防冲的控制性指标;同时,由于右岸地下电站尾水洞出口因条件制约而布置在挑射水舌外缘附近,砂石淤积可能影响电站正常运行.通过泄洪消能试验研究,利用消能工控导水流技术改变下游消能区水流运动结构,使河床局部冲深和电站尾水洞出口淤积两项指标均满足工程安全要求,为工程设计提供了较为可靠的施工方案.     

高水头泄水建筑物上下游水流衔接消能

高水头水工建筑物下泄的水流单宽流量大、流速高、能量大,如果处理不当,会对河床和岸坡造成严重冲刷,甚至导致建筑物损毁。文中介绍水工建筑物上下游水流衔接的形式和消杀下泄水流中多余能量的不同方式（消能方式）及其工程措施,在高水头水利枢纽上,常采用挑流而很少用水舌自由跌落的衔接方式。并阐述与下游水流衔接良好,消能充分的结构形式和合理尺寸等问题。     

高坝二级挑流消能研究

为研究高坝挑流消能的效果,结合四川省某水电站洞式溢洪道的大比尺水工模型试验,对在较高水头、较大流量工况下的溢洪道挑流消能形式进行优化研究。结果表明:通过将一级挑流改成二级挑流,即一级挑射水舌在各种工况下都挑落在平台上,水流通过平台形成二次挑流均匀挑入下游河道,可以有效分散消能,降低挑射水舌的高度,减小河床冲刷。采用二级挑流消能形式,有效地改善了原方案一级挑流消能引起的产生较大冲刷与雾化现象。     

白虎潭水库溢流坝泄洪消能方式研究

白虎潭水库溢流坝采用挑流消能,溢流堰面采用WES堰型.原挑流鼻坎采用常规等宽鼻坎,挑流水舌入水宽度大于下游河床宽度,水流落入下游河道后,落水集中,造成下游河床及岸边冲刷严重.经水工模型试验研究,推荐的台阶式堰面+差动挑坎+边墙末端局部收缩方案,使下泄水流归槽宽度减小、纵向及竖向充分分散,水舌入水面积增大,消能率增加,下游河道消能问题得到了有效地解决.     

蟠龙抽水蓄能电站下库溢洪道消能工优化试验研究

蟠龙抽水蓄能电站下水库溢洪道由于下游河道狭窄、河床坡降较大，河道内水很浅，挑流水舌基本属于干砸（无初始水垫或水很浅）状态进入下游河床，且直接冲击对岸山体，水流爬坡较高，在河道内形成折冲水流。下游河道内流速远超过允许抗冲流速，下游冲刷问题不容忽视。通过试验研究，提出了不对称窄缝式消能工方案，满足了工程消能防冲要求。     

浅析溢流双曲拱坝的水力学问题

根据模型试验结果,讨论了某工程溢流双曲拱坝出现的水力学等方面的问题,原设计方案拱坝溢流的流程短,堰顶至鼻坎的落差小,挑流水舌以平抛或自由跌落方式泄入下游,水舌扩散及掺气极不充分.要尽可能加大落差及流程,以使水舌挑距及泄量更为理想,对溢流拱坝采用长连续挑流鼻坎消能与冲刷的水力特性进行分析计算表明,其挑流水舌在空中的消能率较小.     

高拱坝挑跌流非碰撞水垫塘消能形式研究

在峡谷区修建高坝工程,坝身高水头、大泄量的消能防护是关键技术难题之一。本文通过模型试验和数值模拟,研究了收缩式消能工的作用和分层射流在水垫塘内流动特征与消能机理,论述了坝身分层、多孔、分散泄洪的可能型式及其优缺点。为避免射流水舌碰撞分散引起的溅水雾化问题,通过对坝身表、深孔的不同布置形式,创造性地提出表孔、深孔水舌分层入水非碰撞布局的水垫塘消能方案,和采用收缩式消能工,使表、深孔在横向交错布置,在立面分层泄流,深孔水舌穿过表孔水舌之间的空隙处射出,形成交错入水非碰撞格局的水垫塘消能方案。     

超低弗劳德数闸下消能试验

低弗劳德数、低水头、低尾水的闸下消能消力池内不能产生稳定充分水跃,池内壅起的水流出池后会产生二次跌落,对下游河床冲刷严重。针对芦潮港水闸工程,通过物理模型试验提出了一种新型辅助消能工,即在池后海漫设置梅花形布置墩群,可使下泄水流达到充分消能、均匀扩散的效果,并分析了墩群的消能机理。实践表明,这种新型的消能布置方案可以有效地解决超低弗劳德数底流水跃消能不充分的问题,可供类似工程参考。     

丹达河水电站窄缝消能研究

通过物理模型试验,对狭窄河谷拱坝坝身挑流无碰撞泄洪消能方式进行了研究,得出:表、中孔均采用窄缝收缩体形可以使水流横向收缩、纵向扩散,分区分散落水,大大减小水舌在单位面积内的入水量,从而减小对河床的冲刷.采用质点抛射体运动轨迹理论对中孔水舌挑距进行了分析计算,并与试验值进行了对比,两者吻合良好.说明窄缝方案能很好地解决狭窄河谷中拱坝坝身挑流无碰撞泄洪消能问题.     

非对称窄缝挑坎水力特性研究

非对称窄缝挑坎是针对山区弯曲河道泄洪消能的一种新型消能工。基于水力学模型试验研究了偏转角为0°~10°非对称窄缝的水力学特性,重点分析了挑流段水面线特性、边墙压力分布、挑距及入水范围。模型试验上游来流采用有压装置生成,参照规范建议值选定了窄缝消能工模型的收缩比、挑角等参数。试验结果表明:弗劳德数Fr与非对称偏转角对挑流水面线、边墙荷载、挑距有较大影响。非对称窄缝挑坎可以有效地使挑流发生转向,相比对称窄缝挑坎,在相近的流量下非对称窄缝水舌扩散更为均匀,从而有效减弱了水舌对两岸的冲刷,减小了水舌对河床的冲击力度。     

挑坎水舌运动轨迹控导措施研究

依托某工程泄洪洞出口消能工体型优化试验,对常规挑坎、平面扩散型和纵向扩散型消能工（窄缝挑坎）的挑坎水舌特性进行了对比研究,其中重点对窄缝挑坎消能工鼻坎体型对水舌运动轨迹、水舌形态、入水范围的控导作用进行了初步探讨。研究结果表明：通过侧墙非对称偏向、出口局部偏转等措施实现挑坎水舌运动方向的控导效果,适应下游河道边界特殊需要,较好地解决了工程消能难题,可为同类型工程提供参考,但鼻坎体型、尺寸等参数与水舌运动轨迹的定量关系仍有待进一步深入系统研究。     

薄拱坝坝身泄洪布置及消能效果的研究

本文回顾了以往薄拱坝泄洪布置形式,阐述了提高坝身泄洪能力的途径,并引用模型试验测得的坝下冲刷区河床上动水压力和冲刷变化资料,分析了冲击消能的基本原理和消能效果,从而提出:(1)高拱坝采用表、中(深)孔水舌竖向冲击的消能方式,能明显提高消能效果,但必须注意对表、中孔体型、尺寸和水力指标的选择;(2)采用表、中孔分别单独运行的泄洪布置,需按表孔和中孔单独泄洪时的下游河床最大动力荷载设计防护工程,势必使工程费用增加,而不能发挥冲击消能的效益;(3)如必须考虑表、中(深)孔单独运行,则可表、中孔错开布置,避开表、中孔两层水舌交汇冲击;(4)当隧洞泄洪能抬高坝下水位时,宜按启用隧洞泄洪时总泄量的相应下游水位设计坝下的防护工程;(5)对具有足够的下游水深,河床又有一定抗冲能力的情况,坝的消能防护措施,可以考虑护坡不护底,这样既可节省防护工程量,又可减少防护检修工作。     

柳树沟水电站泄洪消能试验研究

结合新疆开都河柳树沟水电站溢洪洞及泄洪洞挑流鼻坎体型优化的试验研究,通过调整鼻坎体型,提出了一种适合于窄泄槽、高流速、泄槽与河道交角大、窄河道的异型窄缝鼻坎.这种鼻坎水舌不仅能沿纵向、竖向拉开,还能横向有所扩散,使水舌覆盖消能区较大范围,削弱了岸边回流,减轻了河床冲刷,且有效地控制了水舌落水位置、范围及分布,减少淤积体对电站尾水抬高的影响.     

飞来峡水闸枢纽消能防冲设计分析

水闸枢纽的消能防冲设计措施通常为底流式消能,然而由于低水头水工构筑物的效能工较低消能效果不好,会使水闸下游水流不稳定,出现剧烈紊动,尤其是水闸下泄时期会对河床造成严重的冲刷,不利于河床和水闸闸室的稳定。结合飞来峡水闸枢纽工程,分析了水闸消能防冲设计措施。     

大圆弧导向鼻坎在昌马水库溢洪道改建中的应用

在昌马水库多年的泄洪运行中发现,其溢洪道泄洪出口水舌落点集中,在岸边形成较深的冲刷坑,直接威胁到岸坡的稳定安全。为了解决该问题,通过溢洪道挑流鼻坎改建方案的水工模型试验研究,调整挑流鼻坎体形,提出了适用范围较广的大圆弧导向鼻坎改建方案。经过模型试验验证,大圆弧导向鼻坎不仅具有很好的导向功能,有效控制水舌落水位置、分布及范围,而且能使水舌沿横向、纵向拉开,使水舌覆盖消能区较大范围,减轻河床冲刷,有效解决昌马水库溢洪道存在的问题。