倒虹吸管结构安全复核与过流能力计算分析

倒虹吸管是重要的输水建筑物,本文以老旧辜家坝倒虹吸管为研究对象,定量计算了该倒虹吸管在基本组合和偶尔组合下结构的纵向、横向结构稳定以及过流能力,计算结果表明：（1）在受力钢筋面积不折减时,倒虹吸管横向和纵向结构强度复核均满足现行规范要求;（2）考虑混凝土剥落、裂缝、钢筋锈蚀外露、粗骨料外露等安全隐患时,受力钢筋截面积折减20%后,正常运行工况下横向和纵向结构强度均不满足现行规范要求;（3）倒虹吸管最大过流能力为2.69m3/s,大于设计流量2.5m3/s,能按照目前设计流量进行输水。对于超过合理使用运行年限的倒虹吸管应及时进行结构加固,保障工程的正常运行。     

汾河河道过流能力计算

在详细阐述工程建设任务和规模基础上,确定工程总体布置,进一步分析计算河道的过流能力。     

辽宁省双台子河闸枢纽工程过流能力的分析

双台子河闸枢纽工程泄流建筑物多,经多年运行后受冲淤变化的影响地形复杂,本设计采用河道二维恒定流计算斜堤过流量,分析由于河床局部挖深建闸对过流能力的影响,并采用将水闸规范公式乘以竖向收缩影响系数的综合流量系数方法计算深孔闸的过流量,浅孔闸的过流量采用水闸规范公式计算,为类似的水闸设计提供了参考经验.     

曲线形布置溢流堰的应用及其过流能力的分析

介绍了在引水式小水电站压力前池宽度不变的情况下，采用曲线形布置溢流堰的情况。由于加长溢流堰长度，可以有效地增大溢流堰的泄流能力。从而减小了因机组弃荷溢流而导致引水建筑物规模扩大的弊端；达到降低工程造价的目的。     

虹吸管道水气两相流动过流能力的试验分析

通过对虹吸式输水管道输水能力的试验研究,观测到不同安装高度下的气液两相流现象。量测了不同安装高度相应水位差下的流量的大小,并分析了流量变化规律。研究发现,随着安装高度的增大,虹吸管内气液两相流流型由气泡流转化为气团流。分析原因发现在安装高度h_s=2 m时,流量减小率与面积减小率相等,表明气液两相流时过流面积小于液相满流时过流面积是流量的减小的主要原因;当安装高度h_s2 m时,流量减小率与面积减小率相差较大,表明流量的减小不仅与面积变化有关,还应与沿程阻力系数有关。掺气浓度的增大使管内压降增大,压降的增大导致了管内阻力增大,从而使沿程阻力系数增大,而导致流量减小。     

2020年宁蒙河段过流能力变化及成因分析

受2020年汛期洪水影响,黄河宁蒙河段各断面边界条件及水力因素均发生了不同程度的变化,不同河段内断面过流能力也随之发生了改变。文章通过分析2020年宁蒙河段过流能力变化及成因,以期为后期水文测报、预报及洪水测报方案编制等工作提供参考。     

巴彦高勒水文站断面冲淤变化及过流能力分析

通过分析巴彦高勒水文站历史断面形态、同水位面积、平滩流量、水位流量关系线变化,给出了水沙变化条件下巴彦高勒断面冲淤变化特征及现状过流能力。结果表明:该站河床冲淤变化较大,年内变化一般表现为封河期淤积、开河期冲刷,汛期冲刷、汛后至次年封河期淤积;同水位断面面积和平滩流量均随水沙条件改变有明显减小趋势;与1981年相比,近期同流量水位明显抬高,同水位过流能力明显减弱;参照邻近年份曲线趋势延长法绘制的高水报汛曲线及过流能力更接近该站的实际情况。     

多沙性河道过流能力计算及影响因素分析

天然多沙性河流大都属游荡型 ,河道宽浅 ,主槽不固定且不明显 ,河内村庄、树障、公路及其它阻水建筑物较多 ,计算河道过流能力时影响因素也多。为使计算结果尽可能地接近实际 ,在分析计算时应把主要因素考虑进去 ,用不同方法消除这些因素对计算结果的影响。一、基本计算方法计算河道水面线依据明渠恒定渐变流微分方程 ,水位沿流程变化的微分方程式为 :Ｚｕ———上游断面水位Ｚｄ———下游断面水位Ｑ———流量Ｓ———计算断面间距Ｋ———计算段平均流量模数Ｋｕ———上断面流量模数Ｋｄ———下断面流量模数其中Ｑ、Ｓ、Ｚｄ、Ｋｄ均为…     

变特性长管道内水流冲击气团的刚性数学模型

导出了可模拟分析变特性长输水管道系统内有压水流冲击管道内滞留气团的瞬变流现象的实用刚性数学模型,并通过算例对比分析了该数学模型与现有针对单特性管道的几种简化刚性数学模型的差异,验证了该数学模型的有效性和合理性。     

苇草对河道过流影响的河工模型试验研究

为了探讨泄洪河道中苇草不同生长状态对过流的影响,作者通过淮河入江水道过流河工模型试验,探讨了苇草生长的三种状态下4个特征流量对应的水位流量关系,分析了苇草对河道过流的影响,为工程管理和防洪抢险等提供了理论依据。     

虹吸管气液两相流压降特性试验

通过系列试验量测了不同安装高度、不同水位差时虹吸管水平管段的压降、含气率及过流量,探讨和分析了虹吸管气液两相流压降的变化规律及气液两相流流型不同时影响管道压降的因素。结果表明,气液两相流管道压降与液相满流时压降规律相同,即压降值随管道水头的增大而增大;但是,与液相有压管流不同,水位差一定时压降值随安装高度的增大而减小。当虹吸管内为气泡流时,气泡存在对沿程阻力系数λ影响很小,可忽略不计。管道实测压降小于计算值的原因是气液两相压降减小率等于流速减小率。当虹吸管内为过渡流和气团流时,气液两相压降减小率与流速减小率相差较大,实测压降的减小不仅与流速减小有关,含气率的大小对气液两相压降的影响也不可忽略,含气率的增大使气液两相流动阻力增大,即压降增大。     

大型倒虹吸工程水头损失及水力计算

针对三个泉倒虹吸实际过流能力富余、小洼槽倒虹吸实际过流能力不足的问题,基于工程特点及水力设计习惯,借鉴当量糙度的取值方法,分析了不同流量下三个泉与小洼槽倒虹吸的沿程水头损失,并与实测值对比。结果表明:对于三个泉倒虹吸的PCCP管和钢管,用柯尔布鲁克公式计算所得的水头损失与实测值更接近,明显小于水力设计时采用谢才公式所得值;对于小洼槽倒虹吸的玻璃钢管,用柯尔布鲁克公式计算所得的水头损失与实测值也更接近,但明显大于水力设计时采用谢才公式所得值。在此基础上,利用计算获得的沿程水头损失反算得出糙率n值和当量糙度Δ值,发现实际过流能力出现偏差的主要原因是水力设计时采用的谢才公式不适用于大口径倒虹吸管道内的流态。     

泵站虹吸式出水管虹吸形成时间特性分析及其改善措施

由于虹吸式出水管虹吸形成时间的长短直接影响泵站能否安全稳定运行,为研究虹吸形成时间特性及虹吸管改善措施对虹吸形成时间的影响,采用RNG k-ε湍流模型和结构化网格对某一泵站虹吸式出水管进行数值模拟。数值模拟结果表明:水力驱气阶段持续时间与进流流量有关;水力挟气阶段排气速率与水气交界面处流速大小有关;虹吸形成过程中上下气囊的产生对于虹吸形成十分不利,在驼峰顶部设置分流板能有效改善虹吸管内流速分布,加速顶部气囊的排出,缩短虹吸形成时间,且对水力损失影响极小。     

梯形转叶螺旋流消能装置水力特性研究

在有压输水管道内部装配合适的消能装置是解决供水工程剩余水头的一种重要消能方式。本文介绍了梯形转叶螺旋流消能装置的水力特性试验研究,根据试验数据计算分析了消能装置的消能效果,并对其在不同扭转角度下的消能效率进行了分析,从而确定此类消能装置最高消能效率可达水流压力的80%以上,能对下游建筑物设施起到良好的保护作用。综合试验结果表明,该装置结构基本合理,可作为管道消能装置设计的依据。     

南水北调中线工程倒虹吸管道水力学试验研究

通过对南水北调中线工程总干渠西赵河倒虹吸的水工模型试验研究,对此类大型渠道倒虹吸的水力特性有了充分的认识,并给出了两类大型倒虹吸管各段的阻力损失分布及沿程阻力系数和局部阻力系数.通过水头损失计算值与实测值的比较,两者十分接近.为此类大型倒虹吸特别是南水北调中线工程中倒虹吸的设计和运行管理提供了依据.     

管道水力摩阻系数的敏感性分析

管道水力摩阻系数的合理取值是输水工程经济、高效运行的关键,尤其是当前广泛采用的大口径输水管道。然而受内壁粗糙度、管径D、流速V、水温T等诸多因素的影响,水力摩阻系数取值存在较大的不确定性。本文对常用摩阻系数进行了系统的敏感性分析,研究表明:同种管材的海森-威廉系数Ch和曼宁糙率系数n均随管径D增大而增大,并且曼宁糙率n的相对增幅远大于海森-威廉系数Ch,当前设计中忽略管径D对曼宁糙率n的影响是造成部分工程水头损失计算误差较大的原因之一。海森-威廉公式对不同管径的适应性优于谢才-曼宁公式,工程设计如采用谢才-曼宁公式,需考虑管径和流速对曼宁糙率n的影响。上述成果可为管道输水工程的设计、运行和管理提供参考。     

虹吸式出水流道水力性能数值计算湍流模型适用性

为寻求适用于大型低扬程泵站虹吸式出水流道水力性能数值计算的湍流模型,首先采用透明流道模型对某低扬程泵站虹吸式出水流道进行了试验研究,测试了流道水头损失并分析了流道内流态; 在网格无关性分析的基础上,选择常用的一方程湍流模型(S-A湍流模型)、二方程湍流模型(k-ε湍流模型、k-ω湍流模型)及Reynolds Stress湍流模型分别对该虹吸式出水流道水力性能进行了三维湍流流动数值计算,并将计算结果与模型试验结果进行比较。结果表明:与一方程湍流模型和Reynolds Stress湍流模型相比,二方程湍流模型在虹吸式出水流道水头损失的计算中更具优越性,采用Standard k-ε,Realizable k-ε和SST k-ω等3种二方程湍流模型计算得到的流道水头损失相对误差小于3%,其中,Standard k-ε湍流模型计算得到的流场与模型试验结果最吻合。     

超长倒虹吸出口明满流仿真闸门动态边界设置方法

鄂北调水工程中的孟楼-七方倒虹吸长达72 km,其闸门调控下的出口边界设置对倒虹吸管内水力响应过程有显著影响.超长倒虹吸出口闸门处于有压段与明渠段的交界处,属于长有压管道闸孔淹没出流,具有高度耦合、非线性化的特点.常用的有压隧洞泄流公式未考虑倒虹吸内的非恒定流运动,不适于作为长倒虹吸出口边界,Henry公式能够合理反映...     

倒虹吸管涵预应力施工流程

随着预应力施工工艺的发展，预应力施工工艺逐渐应用到水利行业，尤其是在倒虹吸建筑物上，具有广阔的应用前景，但至今国内外还没有针对倒虹吸管涵预应力施工的作业流程，仅有宏观的指导性文件，通过对孟良河倒虹吸的施工实践，目的在于能够总结出一套适合于类似工程的更合理的施工流程，从而确定各个工序完成需要的工作时间和人员数量，为准确确定各工序的施工劳务费用提供依据，使编制的工程施工进度计划更具有现实性，并且合理的施工流程还有利于施工进度的加快，保证施工质量，提高经济效益。