消力池底板块的失稳破坏机理及其防护措施

本文根据国内外一些高坝消力池和水垫塘失事破坏的调查资料，说明了脉动压力在引起破坏中的作用。从理论上分析了脉动压力的基本特征及其分布规律、板块上脉动上举力的产生机理，论证了脉动上举力是导致消力池底板揭底破坏的主要原因。论述了合理设置止水设施、排水设施以及锚固措施等对防止破坏的效果，讨论了计入脉动荷载的底板块稳定性设计准则，提供了消力池底板块的设计和防护参数。     

消力池或水垫塘底板稳定性设计与防护

以往在消力池或水垫塘底板的稳定性设计中，很少注意板块上脉动荷载的作用。近年来，由大多数底板块失事工程事故分析表明，脉动压力在底板块的破坏过程中是一个不可忽视的要素，有些工程甚至起决定作用。因此，板块的稳定性设计必须考虑脉动荷载的作用，特别是对于中、高水头中。为此，对考虑脉动荷载的板块稳定性设计方法进行了详细的分析，提出了不同工况下的计算公式，并对增强板块稳定性的各种必要措施进行了讨论，以望供设计部门参考。     

消力池底板破坏原因和预防措施

介绍了国内外研究成果提出的脉动压力是导致消力池底板揭底破坏的主要原因，并论术字计入脉动荷载的消力池底板块的设计和防护措施。     

双浅水垫消力池水力特性的数值模拟与试验研究

本文结合大渡河泸定水电站右岸2#泄洪洞出口消力池体型优化试验，在一般浅水垫消力池体型的基础上，提出了一种双浅水垫消力池的新体型。为了深入探究该型消力池的消能机理及其水力特性，采用三维RNG k-紊流模型对双浅水垫消力池进行了数值模拟计算研究，并与传统的底流消力池及单浅水垫消力池（跌坎式）的数值计算结果进行了对比分析，结果表明双浅水垫消力池更能充分发挥浅水垫的“垫层”作用，能有效的降低消力池临底流速，水跃流态更好且稳定，消能效果较佳，同时，消力池底板动水压力分布也更加均匀，对消力池稳定性和安全有利。     

阿海水电站消力池设计特点

阿海水电站消力池设计采用了X型宽尾墩配合下部嵌槽体型、将消力池排水孔按暗埋式设计、板块之阅在顺水流方向以半搭接缝相接,在垂直水流方向以键槽相接且相邻板块结构缝错开等布置方案等特色设计,池内流态稳定、冲击压强及脉动压强均方根较小、临底流速不大,消力池内消能充分,消力池长度设计合理.消力池已经经历了泄洪过流,现场情况和安全监测资料均显示消力池运行状况良好.     

跌坎式底流消能工的消能机理分析与研究

对比常规的底流消能工，对跌坎式底流消能工消能水力特性进行了分析和试验研究。通过对底流消能机理的分析、平面紊动射流的流速分布和对比模型的对比试验，分析了消力池中的水流运动状态和跌坎在消力池中的作用。利用跌坎式底流消能，可大大降低临底流速，减小消力池底板上的脉动压强，增加淹没射流消能效果和水流的平稳，减小雾化对周围环境的影响，是一种有效的新型消能方式。     

多股多层水平有压淹没射流消能特性研究

对多股多层水平淹没射流有压体型消能特性和水力特性进行了消能分析和试验研究．实测的消力池底板压力分布特性、流态稳定性、流速衰减规律表明，采用有压射流将高速下泄水流导入下游水体中，利用三元强剪切及紊动消能，可大大降低临底流速，减小消力池底板上的动水冲击，增加淹没射流消能的稳定性，减小了雾化对周围环境的影响，是一种消能率高、低雾化、适应性较好、安全的新型消能方式、但是，对于中孔进口位置较低的水利枢纽工程存在深水闸门受力过大及开启条件限制较多等不足。     

双浅水垫消力池水力特性的数值模拟与试验研究

结合大渡河泸定水电站右岸2#泄洪洞出口消力池体型优化试验,在一般浅水垫消力池体型的基础上,提出了一种双浅水垫消力池的新体型。为了深入探究该型消力池的消能机理及其水力特性,采用三维RNGk-ε紊流模型对双浅水垫消力池进行了数值模拟计算研究,并与传统的底流消力池及单浅水垫消力池(跌坎式)的数值计算结果进行了对比分析。结果表明,双浅水垫消力池更能充分发挥浅水垫的"垫层"作用,能有效地降低消力池临底流速,水跃流态更好且稳定,消能效果较佳;同时,消力池底板动水压力分布也更加均匀,对消力池稳定性和安全有利。     

单层多股和多层多股水平淹没射流的消能特性分析

本文采用FLUENT软件对单层多股和多层多股水平淹没射流两种消能方式进行了三维数值模拟，根据模拟结果对比分析了两种消能方式的流速分布、压力分布和紊动能分布特性。研究表明，多股多层水平淹没射流这种新型消能方式的水股进入消力池水体的中部，利用在射流轴线周围所形成的强剪切、不同方向漩滚的剧烈混掺来达到消能的目的。具有消能率高、临底流速低、消力池底板稳定性好等特点，在高水头大流量的水利工程中具有很大的应用前景。     

跌扩型底流消能工压力分布特性的试验研究

通过水力学模型试验着重分析了突扩比、跌坎深度和入池水流弗劳德数Fr0对消力池底板冲击区动水压力的影响。研究结果表明,在跌扩型底流消能工中,选择合适的突扩比、跌坎深度和入池水流弗劳德数Fr0,能有效降低消力池内底板和边墙的水力学指标。他们在一定的最优组合下,可既保证消力池中消能率高,又能满足消力池底板和边墙处动水冲击压力小的要求,避免造成底板板块的失稳破坏。     

戽井同腔双漩滚消能池设计思路与应用

戽井同腔双漩滚消能池是在综合戽式消能池、冲击式消能池及消能井的结构特征与消能原理基础上提出来的.因消能池底有井,射流水体被架空,有下游井壁作为强迫水跃坎,迫使射流迸裂解体,于消能池内产生两个漩滚,致使水流在短距离内消耗大量动能.文中介绍其产生背景,结构体形设计思路、试验与应用前景.     

渐扩综合式消力池尾坎高度和作用力的计算

研究了渐扩综合式消力池深度、坎高和尾坎作用力的计算方法。根据水跃方程、堰流理论和前人对渐扩式消力池水跃长度、共轭水深和淹没系数的研究成果,分析渐扩综合式消力池的设计方法,根据动量方程研究尾坎的作用力。给出了渐扩综合式消力池深度、坎高和尾坎作用力的计算公式和计算步骤。提出的坎高和作用力的公式不仅适用于渐扩综合式消力池的设计,也适用于渐扩消力坎式消力池,计算方法新颖,过程简单,精度满足设计需求。     

聚合物混凝土在水下修补工程中的应用

喜河水电站消力池存在比较严重的冲刷破坏,通过采用水下浇筑聚合物混凝土的方法对消力池进行补强加固取得了良好的效果。文章结合喜河水力发电厂消力池水下修补工程的实例,介绍了PBM聚合物混凝土在水工建筑物修补工程中的具体应用。     

明渠梯形断面消力池池深和尾坎高度的计算方法

为研究明渠梯形断面消力池池深和尾坎高度的计算方法,依据前人对梯形断面消力池水跃共轭水深、梯形断面量水堰(槛)的研究成果,采用能量方程研究梯形断面挖深式消力池、消力坎式消力池和综合式消力池深度和坎高的计算方法。给出了梯形断面消力池池深、尾坎高度的计算公式,通过算例说明了计算过程。提出的消力池深度、坎高的计算公式可以作为梯形断面消力池设计的参考。     

Laboratory Investigation of Stilling Basin Slope Effect on Bed Scour at Downstream of Stepped Spillway: Physical Modeling of Javeh RCC Dam

Stepped spillway and stilling basin are one of the most important energy dissipation structures. Eventhough, most of energy dissipated by these structures, but in skimming flow, the upstream flow motion is nonaerated and the residual energy capable to destroyed structures during floods. In this study, effect of stilling basin slope on bed scour, downstream of Javeh dam was investigating. Experiments performed in hydraulic structures laboratory of the University of Kerman with six different discharges (5, 7, 13, 17, 25 and 30 l/s.m) and five various stilling basin slope (0.02, 0.01, 0, ?0.01 and???0.02). The parameters such as maximum scour depth (d_s), flow velocity (in three point), water depth on upstream and downstream of stepped spillway and stilling basin, the distance of the maximum scour depth to sill (L_s) and the gheometery of scour hole measured. Result shown that when stilling basin slopes was 0.02, the average of maximum relative scour depth, 47% Increased and in ?0.02, 52.2% Decreased. In addition, the distance of maximum scour depth until stilling basin increased by increasing and decreased by decreasing the stilling basin slope.

     

设计综合式消力池的简便计算

水流经过水闸、溢流坝等水工建筑物，下游消能有时需要采用综合式消力池方案，笔者在研究单纯确定池深和坎高的基础上，导出计算综合式消力池的迭代公式，使得计算方便，而且精度能够保证。     

池末尾坎自由出流的消力池布置研究

池末尾坎自由出流的拦河闸下游消力池流态较复杂,其水力特性和体型布置是工程设计和运行关心的问题。通过水力模型试验研究,对尾坎自由出流的消力池池长和消力池末端尾坎高度的关系进行分析,提出消力池体型布置方法:首先在消力池水平段池底高程选定的基础上,根据消力池进口断面弗劳德数,初选池末尾坎高度;其次通过调整尾坎高度和计算尾坎顶水深,使两者之和与跃后水深的比值在1.15~1.2之间,则消力池水平段池长与跃长的比值可减小至0.8~0.85。该方法可较合理地确定尾坎自由出流的消力池水力和体型参数。     

跌坎消力池脉动压强试验

为了对跌坎消力池的水动力特性作更深入的研究,为跌坎消力池的设计防护提供参考,基于模型试验对跌坎消力池脉动压强的分布规律、幅值特性和频谱特性进行了系统研究。结果表明:水流条件是影响脉动压强的主要因素,跌坎消力池底板脉动压强系数沿程呈先增大后减小并逐渐趋于稳定的趋势;跌坎消力池底板中线和靠近边墙的脉动压强相当,脉动压强最大达到总水头的5.1%;跌坎消力池前端位于泄槽边墙延长线附近区域的脉动压强最大,最大达到总水头的11.5%;跌坎消力池前端中线的脉动压强比传统消力池有明显降低,最大降幅达55.2%。     

Particle image velocimetry measurements of vortex structures in stilling basin of multi-horizontal submerged jets

Measurements of turbulent flow fields in a stilling basin of multi-horizontal submerged jets were made with the singlecamera Particle Image Velocimetry (PIV). The particle images were captured, processed, and subsequently used to characterize the flow in terms of the 2-D velocity and vorticity distributions. This study shows that the maximum close-to-bed velocity in the stilling basin is approximately reduced by 60%, comparing to the jet velocity at the outlet of orifices. The jet velocity is distributed evenly at the latter half of the stilling basin and the time-averaged velocity of the cross section is reduced by 77%-85%, comparing to the jet velocity at the outlet of orifices. These results show that the vortices with horizontal axes are continuously repeated during the form-merge-split-disappear process. The vertical vortices are continuously formed and disappeared, they appear randomly near the slab and intermittently reach the slab of the stilling basin. The range of these vortices is small. Vortices with horizontal axes and vertical vortices do not coincide in space and the vortices with horizontal axes only affect the position of the tail of the vertical vortices attached to the slab of the stilling basin.     

基于低弗氏数水流下折坡渐扩式消力池的优化

底流消能中在遇坡度情况下通常采用折坡扩散型消力池,其消能效果较好,对地形适应性强,在同等水利条件下,需要的池深更小,更经济高效。折坡式消力池的优化及应用还存在难题,该体型在低弗氏数水流下的消能与具体工程的应用具有一定研究价值。本工程水流为低弗劳德数水流,通过模型试验,在不同工况下,对折坡扩散式消力池的水深、压强、消能率等水力特性做了研究,针对三种不同体型比较优化,最终得出加深消力池与在护坦加设消能墩的方式,其对下游水深的适应更好。