高水头水电站泄洪洞出口挑流鼻坎体型研究

某高水头水电站泄洪洞出口挑流鼻坎，原设计方案采用双边对称扩散形式，经试验验证下泄水流对下游河床右岸有较严重的冲刷影响。本文在理论计算的基础上，结合多方案的水工模型试验，对泄洪洞挑坎体型进行了改进优化，达到了消能防冲的目的。试验成果表明，高水头电站泄洪消能工的布置及体型设计，应根据当地地质条件、下游河道走势、抗雾化能力等因素而变化，通过模型试验是必要的。     

托克逊WSTG水库导流洞水工模型试验优化设计研究

托克逊县WSTG水库导流洞布置在河床的右岸,是一条具有多种用途的水工隧洞,主要作用为在大坝截流工程完工后,承担其余工程施工过程中施工导流任务,在水库工程完建后,运行期间由该导流洞完成放空、冲沙任务,通过水工模型试验对导流洞在不同工况中运行进行试验,对导流洞设计方案进行优化和调整,验证设计的合理性,并对运行管理提出建议。     

基于力学模型试验的总干渠东关隧洞出口段的设计优化

对于总干渠东关隧洞出口段施工段,通过应用水工模型试验,首先需要对原设计方案出口段消能进行验证,其次,进一步对原设计方案修改、调整及优化。根据原设计方案的试验结果,并由设计部门提出修改意见,完成模型修改。文章对复核隧洞出口段的泄流能力、消力池水流流态、消力池消能效果进行力学模型试验,结合实际情况对力学模型试验进行修改,对总干渠东关隧洞出口段设计方案进行优化。     

某水电站泄洪洞挑流试验研究

针对某水电站泄洪洞出口原设计方案中存在明显的淘刷及较高的堆积体的情况,笔者采用水工模型动床试验,对比分析两种不同修改方案下的水舌入水流态及下游河道冲淤情况,对出口挑坎体形及布置方案进行调整优化。试验结果表明,采用斜切扩散坎,左侧挑坎底长10.1 m、出口挑角为15°,右侧挑坎底长12.0 m、出口挑角为17°,出口两侧扩散角为19.1°的布置方案有利于分散水流冲击力,河道沿程冲刷明显减轻,水舌横向扩散良好,仅有部分表面余能波及对岸山体。因此,推荐采用此方案进行泄洪洞出口挑坎体形设计和布置。     

贵州省普安县五嘎冲水库设计方案优化分析

文章对五嘎冲水库溢洪道水力学模型试验进行研究,首先对原设计方案进行介绍,然后根据设计已确定的枢纽布置,进行大坝溢流表孔的泄流能力试验,同时在表孔和底孔联合泄洪条件下对下游消能防冲效果、下泄水流对两岸的冲刷,观察底孔流态及冲刷情况,然后结合实际情况对原方案进行优化设计。     

基于水工与EXNER模型试验的围堰冲刷安全分析

围堰设计方案与施工组织方案的实际制定大多是以现状水文水力条件为基础,因此提出水工与EXNER模型试验相结合的围堰冲刷安全分析方法,以充分考虑围堰填筑完成后水流特性的改变及其对围堰工程安全的影响。首先通过水工模型试验对EXNER模型进行验证,再采用EXNER模型对丁溪河围堰工程进行研究,从而判断出不同特征水位与围堰布置工况条件下的冲刷安全性能。预期情况符合工程实际结果,证明该方法可广泛应用于围堰工程的方案优选及安全评价工作中。     

关于水工模型优化溢洪道设计方法分析

对溢洪道原设计方案按1∶40建立水工模型，对水库不同运行工况下溢洪道泄流能力、泄槽流态及消力池消能效果进行水工模型试验。水工试验通过试验-修改-试验等过程和反复探索，优化枢纽布置、建筑物型式和有关设计参数，为设计最终优化方案提供可行、可靠的依据。通过水工模型试验成果对原设计方案进行局部优化，较好地解决溢洪道泄流能力不足、泄槽流态波动大及消能效果不佳等问题。     

导流洞复合式出口消能体型的研究与应用

狭窄河谷中高水头、大流量、复杂地质条件的工程前期导流工程面临高速水流泄洪问题,对消能体型要求较高。基于水工物理模型试验对某水利枢纽导流洞出口消能体型进行优化探索,先后提出右岸导向、洞线偏移、左岸分流、强迫消能+左岸分流4种布置方案,通过对水流流态、流速和冲刷特性等水力参数进行测定和比选,最终推荐强迫消能+左岸分流的复合式消能体型,并对推荐体型对大小流量工况的适应性进行导流全过程试验分析。结果表明：复合式消能体型在各工况下消能效率较高,围堰及左岸近岸流速明显降低,分散水流能有效封堵回流,水面波动强度减弱,主流顺利归槽,冲淤情况良好,保护左岸免受冲刷。该复合式消能体型能够满足工程消能及安全稳定要求,可为具有类似特点的导流洞工程的出口设计提供参考。     

电厂排水口消力池优化试验研究

结合某电厂排水口工程进行了水力模型试验，主要研究了消力池的水力特性及其下游的防冲措施，旨在改进原设计方案，为优化设计提供依据，针对原设计的扩散式消力池中因扩散角过大造成的池内流态不佳、出流不均的问题，提出在池中前端设置适宜的消力槛，能明显地改善池内流态、均化出流；并通过试验对消力槛的设置参数及体型进行了优化，将消力池长度缩短后的池内设槛方案作为推荐方案，消力池下游防冲措施研究中，对设置斜坡式海漫或防冲槽的防护方案分别进行了泥沙冲刷试验，结果验证了消力池改进方案的有效性和斜坡式海漫防护措施的安全性，提供了防冲槽抛石防护措施中可采用的一些设计参数，本研究成果可供类似排水口工程设计时参考。     

顺溪拱坝溢流消能布置模型试验研究

顺溪拱坝为抛物线型常态混凝土双曲变厚拱坝,针对其水头落差大所带来的坝下消能防冲问题,对原设计方案进行改进。原设计方案表孔水舌直接砸击下游左侧护坡及河道底,且水舌落地后向四周折射,不仅对设计护坡的稳定性构成危险,而且势必威胁坝肩的稳定。通过水工模型试验方案比较,优化了溢流堰的平面布置和中孔出口体型,推荐了二道坝方案,改善了溢流堰进口及坝下水流流态,明显减轻了水流对坝下河床的冲刷,为设计提供了技术依据,成果可供类似工程参考。     

低扬程泵站直管式出水流道优化设计计算及模型试验研究

针对低扬程泵站直管式出水流道水力设计中存在的问题，采用CFD理论对其进行了优化水力计算，并采用流道模型试验的方法对理论计算结果进行了验证。这种将数值模拟计算与流道模型试验相结合的方法，已应用于南水北调东线一期工程台儿庄泵站设计中。     

不规则园林池塘水力循环的运行优化

园林池塘水面变化极不规则,采用有限体积法求解实施人工水力循环措施的园林池塘水体流动数学模型,研究不同运行工况背景下水流的流场情况。针对原运行工况水体滞流、水流均匀性差及中心水域流速过小问题,提出优化运行工况并进行模拟计算及分析。结果表明:通过调节水力循环系统的出水口流量,使其中一个出水口流量为另一出水口的1/3,此时水流最均匀,为最佳运行工况。     

灯泡贯流泵流道模型水力损失的测试

为了配合某大型泵站贯流泵装置的优化水力设计研究工作,本文提出了设计专用模型试验装置,将贯流泵装置进水流道和出水流道从水泵装置模型中分离出来分别进行模型试验及水力损失测试的方法。介绍了新方法所采用的测试装置及测试设备、试验准则、水力损失计算方法等有关问题。采用本文的方法对某泵站前置灯泡和后置灯泡贯流泵的进、出水流道分别进行了模型试验,测试了流道水力损失。试验结果表明:采用新方法进行贯流泵进出水流道水力损失的测试,可以较为方便地得到准确的结果;贯流泵装置进、出水流道的水力损失与灯泡布置的位置密切有关。     

三门峡大坝双层泄水孔原型噪声观测与底孔改建设计

三门峡大坝泄流排沙孔原为施工导流底孔，其体型不满足黄河高含沙水流的要求，泄水后其斜门槽、工作门槽导轨等部位发生严重破坏。为了查明破坏机理，提出合理的改建措施，于１９８９年对双层泄水孔进行了原型噪声观测。本文介绍了噪声测试水流空化的原理、方法及成果，对照水工模型试验及底孔破坏情况进行了分析，对改建方案进行了论证。此次原型噪声观测为水工建筑物水流空化情况测试和判断提供了新的途径，底孔改建为改善水力条件     

功果桥电站大坝底孔设计

对功果桥大坝底孔进行优化设计,以达到简化水工建筑物结构布置,降低大坝施工难度和提高工程效益的目的。对选定方案底孔进行体型及细部结构设计,并结合水工模型试验进行验证,确定设计的合理性。     

乌东德水电站表孔体型优化研究

乌东德水电站坝址处河谷狭窄,覆盖层深厚,施工详图设计阶段拱坝厚高比增加,表、中孔相对位置发生变化,存在表孔自由溢流水体击打中孔弧门、表中孔水舌碰撞后形成的横向溅水冲击透水边坡及水垫塘底板冲刷较深等问题。通过1〖DK(〗∶〖DK)〗50水工整体模型试验及方案比选,对表孔出口位置、型式进行了优化研究,使表孔水舌横向扩散,纵向分层明晰,表中孔碰撞消能后水垫塘底板冲刷轻微,边坡横向溅水强度基本与自然降水相当。研究成果可为工程设计及安全运行提供技术支撑。     

大型直联式潜水泵选型及装置水力性能研究

拟拆除重建的新洲电排站老站位于南昌市名胜风景区, 该站场地布置紧张, 对水泵机组噪音和可靠性要求高。 经比选确定选用立式潜水泵装置, 采用簸箕形进水流道和井筒式出水流道, 水泵与潜水电机直联。为提高该站泵装 置水力性能, 应用基于 CFD 的方法对该站簸箕形进水流道和井筒式出水流道内水流流动分别进行了数值模拟和优 化水力设计研究, 结果表明: 经过水力优化的簸箕形进水流道出口断面的水流入泵流速分布均匀度和平均角度分别 为 96 1 6%和 88 1 7 b, 进水流道和出水流道在设计流量时的水头损失分别为 01145 m 和 0 1 385 m, 可满足潜水泵装置 高效运行的要求。采用泵装置模型试验方法对数值模拟结果进行了检验, 结果表明立式潜水泵装置最优工况的泵 装置效率达到 65%。     

高拱坝溢流表孔分流齿坎的布置体型与作用效果

在高拱坝工程溢流表孔上设置分流齿坎具有分散水舌能量、降低下游水垫塘底板冲击压强的作用,是一种颇具竞争力的体型优化技术措施。本文结合采用6表孔与7深孔布置的白鹤滩水电站,开展了坝身泄洪水工模型试验研究,系统研究了溢流表孔分流齿坎的布置方法、细部结构体型及其作用效果。研究发现,该工程1^#表孔出口采用外侧单边齿坎、4^#表孔出口采用双侧边齿坎的分流齿坎布置方法,是降低下游水垫塘底板冲击压强的较优布置方案。针对分流齿坎的宽度与挑角开展的进一步研究发现,单个分流齿坎的宽度宜取表孔出口宽度的0.18～0.23倍、挑角宜采用15°～20°,是较佳的细部结构布置参数。上述研究成果可供类似工程参考。     

利用多岛遗传算法的侧式进/出水口体型优化研究

水工建筑物体型优化一般通过物理模型试验或数值模拟对设定体型进行水力特性研究,针对不利的水力指标调整体型再进行研究,直至获得满意的较优体型,这是传统的做法。双向水流条件下的侧式进/出水口体型优化可视为多目标优化问题。本文将加权后的水头损失系数定为目标函数,以孔口断面流速不均匀系数和孔口间流量不均匀系数为约束条件,将多目标优化转化为单目标优化,利用多岛遗传算法进行进/出水口体型优化,可以获得最优体型。此外,参数化建模方法和基于CFD的响应面模型的应用,加快了建模与数值模拟速度,提高了优化效率。以某下水库侧式进/出水口为例,按照本文方法得到的推荐体型与原体型相比,进/出流的总水头损失系数降低3.35%,出流时流速不均匀系数减小14.50%,进/出流的流量不均匀系数均小于20%。该研究方法为水工建筑物体型优化提供了便捷的途径。     

三河口水利枢纽泄洪消能工体型优化试验研究

通过水力学模型对三河口水利枢纽泄洪消能工体型进行了试验研究。结果表明:两底孔出口采用矩形不对称宽尾墩形成的窄缝体型,三表孔采用左、右表孔差动式齿坎与中表孔舌型鼻坎组合的优化方案具有表孔、底孔出口水舌上下分层、前后拉开、横向扩散的特点,从而改善了水垫塘内的水流流态,提高了消能效率,水垫塘底板所受动水冲击压力及脉动压力达到了设计要求。