基于水动力学方法的输水隧洞糙率反推及过水能力复核分析

输水隧洞水流受闸门起闭影响大都为非恒定流,传统恒定流方法很难实现输水隧洞糙率的准确计算。为此基于水动力学方法,以辽宁某输水工程为实例,对该输水工程的糙率进行反推并对设计过水能力进行复核。结果表明:相比于传统方法,水动力学模型在糙率反推精度上具有明显改善,可提高设计过水能力复核的精准性。     

基于水动力学方法的输水隧洞糙率反推研究

为提高输水隧洞糙率反推的准确度，文中以引细入汤输水工程为研究实例，采用水动力学方法对其糙率进行反推。结果表明，水动力学方法反推的输水隧洞糙率相比于传统恒定流方法更为合理，符合输水隧洞糙率实际情况。研究成果对于提高输水隧洞过水能力复核精准度具有重要参考价值。     

长距离无压引水隧洞水气两相流数值模拟

建立了长距离无压引水隧洞水气两相流耦合VOF法的三维标准k-e紊流模型，近壁面采用考虑糙率影响的壁面函数，采用PISO(Pressure-Implicit with Splitting of Operators)算法求解非稳态的水气两相流流场。应用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)软件STAR-CD对某长距离无压引水隧洞水气两相流进行了模拟。结果表明长距离无压引水隧洞在隧洞进口处出现水流扰动区，在主支洞交汇处出现水流漩涡区，在隧洞出口处出现水流突变区；分析了隧洞沿程过水面积及气流量的变化规律，结果表明01支洞和02支洞补气不明显，03支洞补气明显；对某水库放水兼放空洞水深实测数据进行了验证对比，模拟结果与实验基本吻合。     

盘道岭隧洞除险加固工程糙率原型观测及过流能力分析

盘道岭隧洞为长距离无压隧洞(长15.723 km),因地层岩性复杂、地质条件恶劣,出现了裂缝、表面混凝土剥蚀、地下水外渗等安全隐患。于2013年9月实施了除险加固,在洞壁套衬了最小衬砌厚度为0.25 m的钢筋混凝土,减小了隧洞过水断面。加固后隧洞表面较原隧洞光滑,糙率有所减小。隧洞过流能力能否满足设计要求,糙率是关键,常规计算及试验难以满足精度要求,为此进行了原型观测。介绍了糙率原型观测的理论依据、观测手段及方法,并对各段观测糙率的合理性及泄流能力进行了分析。观测分析表明:疙瘩沟矩形明渠段、隧洞进口未加固段、隧洞进口加固段和隧洞出口加固段的糙率分别为0.013 07,0.015 49,0.011 16,0.010 52,结合观测断面内的水位测定值,分析得出盘道岭隧洞经除险加固后过流能力满足设计要求。观测成果可为类似引调水工程优化设计、节约工程投资提供科学依据。     

引兰入汤引水隧洞糙率原型观测及隧洞过流能力复核研究

文章提出了引兰入汤输水隧洞过流能力复核及隧洞糙率原型观测的必要性;通过原型观测得出了隧洞的实际糙率,实际糙率较设计糙率小;对实际糙率与设计糙率进行了比较分析,并对隧洞过流能力进行了复核。     

引兰入汤引水隧洞糙率原型观测及隧洞过流能力复核研究

文章提出了引兰入汤输水隧洞过流能力复核及隧洞糙率原型观测的必要性；通过原型观测得出了隧洞的实际糙率，实际糙率较设计糙率小；对实际糙率与设计糙率进行了比较分析，并对隧洞过流能力进行了复核。     

仰山三级电站引水隧洞糙率原型观测

仰山三级电站引水隧洞为不衬砌隧洞,只在弯道段和岩体破碎段进行了全断面衬砌。文中介绍了不衬砌隧洞糙率的计算方法,并根据原型观测资料得到仰山三级电站引水隧洞不衬砌段的实际糙率。     

水电站无压引水隧洞非恒定流模型试验研究

水电站无压引水隧洞在运行中会出现非恒定流水力现象，而物理模型试验则是确定这类无压引水隧洞非恒定流水力参数的重要手段。本文通过具体工程应用实例，介绍了无压引水隧洞非恒定流模型试验的模型率和设计方法。指出模型试验材料决定了无压隧洞正态模型试验的比尺。在无压隧洞靠近下游段设置溢流弃水堰，在有压隧洞前设置大底坡连接过渡段，对控制无压隧洞内的非恒定流水力危害是十分有效的工程措施。     

引兰入汤隧洞原型观测及隧洞输水能力复核研究

提出了引兰入汤输水隧洞输水能力复核及隧洞原型观测的必要性;介绍了该工程的概况;通过原型观测的各数据得出了隧洞的实际糙率,实际糙率较设计糙率小;对实际糙率与设计糙率进行了比较分析,并对隧洞过流能力进行了复核。     

导流隧洞泄流能力预测偏差影响因素分析

为解决导流隧洞泄流能力影响因素及作用机制复杂引起的预测偏差较大问题,采用理论分析、数值模拟及模型试验相结合的研究方法,对导流隧洞泄流能力影响因素进行了识别和分类,剖析了各影响因素对泄流能力的作用机制及影响程度,提出了减小泄流能力预测偏差的方法。结果表明:导致泄流能力预测发生较大偏差的关键因素是糙率模拟偏差和模型水气两相因素缩尺效应引起的洞内明满流流态及流量区间偏差,使得模型洞内明满流转变为满流的分界点提前发生。为解决上述问题,首先需对试验得到的明满流区间范围进行修正,在有压流条件下,糙率模拟偏差可采用原模型糙率偏差值按所介绍的步骤予以修正。     

引洮总干渠明流过流能力研究

引洮供水工程要求总干渠在水库死水位时能够保证明流通过加大流量。隧洞明流过流能力与进口体型、洞内水深密切相关,计算显示,流量对洞内水深比较敏感。通过局部水力学模型试验,率定了洞内水深和流量之间的关系,结合糙率影响分析,证明总干渠在水库死水位不能通过加大引水流量。从流态、断面比能和模型比尺效应3个方面分析了总干渠死水位过流能力不足的原因,提出了加大过流能力的建议,认为减小隧洞糙率是保证在水库死水位时引取加大流量的最优措施。     

长距离无压引水隧洞水气两相流数值模拟

采用计算流体力学软件STAR-CD的水气两相流耦合VOF法的三维标准k-ε紊流模型对长距离无压引水隧洞进行了模拟计算。计算中引入考虑糙率影响的壁面函数,并用PLIC方法对水气交界面进行了重构。通过与引额济乌一期工程尾部调节水库泄水洞模型试验结果的对比表明,计算结果与实测数据基本吻合,说明所采用的数学模型是可行的。应用此模型对新疆八十一大坂长距离无压引水隧洞水气两相流进行了模拟,结果表明长距离无压引水隧洞在隧洞进口处出现水流扰动区,在主支洞交汇处出现水流漩涡区,在隧洞出口处出现水流突变区,并分析了隧洞沿程过     

珠江三角洲水资源配置工程输水隧洞糙率取值范围研究

珠江三角洲水资源配置工程采用泵压输水,长期运行后隧洞内壁受淡水壳菜生长附着影响,过水断面减小,糙率和水头损失增加,在保证设计流量前提下,要求泵组扬程加大,这种由生物生长产生的动态糙率,将对泵组选型产生影响,如何在设计之初确定糙率变化范围,在缺少先例的情况下,需要对输水隧洞的检修条件、长度、是否有压流等方面综合研究确定。     

输水隧洞喷锚混凝土糙率系数估算

在输水隧洞水力计算中,糙率系数是重要参数之一,以往糙率系数值常用工程类比法拟设,虽较简便,但有时会呈现较大误差,会影响建筑物过水能力计算准确性。作者推导出的输水隧洞糙率系数估算式,经算例表明效果较好,可供设计参考。     

基于VOF法的长距离无压引水隧洞充水过程模拟

结合长距离无压引水隧洞充水过程,建立了水气两相流耦合VOF(Volume of Fluid)法的κ-ε紊流模型,近壁面采用考虑糙率影响的壁面函数,结合实际工程对长距离无压引水隧洞水气两相流进行了模拟.模拟结果表明:隧洞内水位随充水时间的增加逐渐上升并趋于稳定;对隧洞充水过程中沿程典型断面的水气两相流进行了动态分析,结果表明进口流量为65 m3/s时水流能顺利通过隧洞;对某水库放水兼放空洞水深实测数据进行了验证对比,模拟结果与实验结果基本吻合.     

观音峡水电站引水隧洞设计方案分析

无压隧洞是引水发电站常采用的引水工程。本文以观音峡水电站无压输水隧洞作为工程背景,介绍了观音峡水电站及其引水隧洞的工程概况,在此基础上,分析了隧洞线路方案比选和隧洞结构形式比选,并对隧洞过水能力和衬砌结构受力安全进行了验算。结果表明,采用左岸引水隧洞,选用城门形式的无压引水隧洞结构形式,在技术、经济指标等方面优势明显;隧洞的衬砌结构受力和过流能力满足设计要求。     

大型输水渠道中过水建筑物的新处理方法

大型调水工程渠道设计中有大量的过水建筑物,给开发非恒定模拟计算软件带来了一定的幽难。为此,提出采用虚拟渠道等效糙率的方法,用来模拟各输水建筑物对渠道中的水位和流量的影响。开发了非恒定流计算软件,成功用于南水北调中线工程总干渠渠道的非恒定流过程的模拟计算。     

引洮供水一期工程总干渠糙率原型观测 (2)——糙率原型观测结果及经济效益

引洮供水一期工程为甘肃省大型长距离输水工程,为了给工程优化设计提供依据,糙率原型观测研究选择在引水流量、工程类型与引洮工程相近的引大总干渠30A隧洞和盘道岭隧洞及东二干渠U形渡槽和弧底梯形明渠进行。隧洞试验段流量与水位采用自动监测系统进行,原型观测结果为：30A隧洞预制钢筋混凝土管片衬砌圆形断面实测平均糙率0.012 627,盘道岭隧洞三心圆拱直墙平底板矩形断面实测平均糙率0.011 55;圆拱直墙反底拱断面实测平均糙率0.011 521。林坪沟钢筋混凝土U形渡槽实测平均糙率为0.011 93;林坪沟混凝土预制板衬砌弧底梯形明渠实测平均糙率为0.013 69。糙率原型观测结果均小于工程设计规范值。     

仰山水电站四级站不衬砌隧洞经济分析

根据仰山三级电站引水隧洞糙率原型观测的资料,对仰山四级电站引水隧洞是否衬砌进行了经济分析,并按导出的公式计算出仰山四级电站不衬砌隧洞的经济直径。     

不衬砌隧洞的糙率

介绍不衬砌隧洞糙率的原型观测成果及分析方法，并根据仰山三级电站引水隧洞的实测资料，得出当量粗糙度与隧洞壁面最大不平整度的平均值的比值为１．６８，绘制出当量粗糙度与不衬砌隧洞糙率的关系曲线。