在高壩水電站工程建設(shè)快速發(fā)展的同時(shí),電站下泄的低溫水體對(duì)下游河道生態(tài)系統(tǒng)所造成的破壞性影響已不容忽視;在電站進(jìn)水口前放置一定高度的疊梁門,使電站從水庫(kù)表層取水發(fā)電,從而減輕對(duì)下游河道生態(tài)系統(tǒng)的"冷害"侵蝕,是目前緩解高壩水電工程建設(shè)與保護(hù)水生態(tài)環(huán)境之間矛盾的一種措施;而分層取水疊梁門的設(shè)置,將改變電站進(jìn)水口的水流條件,使其相關(guān)水力特性發(fā)生變化。本文結(jié)合某大型水電站進(jìn)水口分層取水水工模型試驗(yàn),對(duì)各庫(kù)水位條件下的疊梁門放置高度、進(jìn)口漩渦特性、疊梁門上的動(dòng)水壓力特性、疊梁門對(duì)電站進(jìn)水口段的局部水頭損失及壓力分布特性影響等進(jìn)行了研究;另外,針對(duì)疊梁門這種薄而高的輕型結(jié)構(gòu),還進(jìn)行了機(jī)組甩負(fù)荷對(duì)其產(chǎn)生的水擊附加壓力特性研究;得出了一些規(guī)律性的認(rèn)識(shí),可供采用類似分層取水設(shè)施的進(jìn)水口工程參考。

對(duì)擬建水庫(kù)的長(zhǎng)、短旁通洞排沙效果進(jìn)行了水工模型試驗(yàn)研究,試驗(yàn)中率定了旁通洞的泄流能力;觀測(cè)了旁通洞進(jìn)口及洞內(nèi)流態(tài);測(cè)量了長(zhǎng)、短旁通洞在正常水位下,宣泄不同流量時(shí)的含沙量等.試驗(yàn)結(jié)果表明：在閘門全開情況下,長(zhǎng)、短旁通洞的泄流能力均超過(guò)200m3/s;在輸沙模數(shù)1200t/km2考慮下,長(zhǎng)旁通洞方案中水典型年過(guò)機(jī)年平均含沙量為51.3g/m3,短旁通洞方案中水典型年過(guò)機(jī)年平均含沙量為59.0g/m3.研究結(jié)果證明：長(zhǎng)、短旁通洞泄流能力均滿足分流要求、旁通洞進(jìn)口段與導(dǎo)流洞結(jié)合段無(wú)不良流態(tài)、短旁通洞的輸沙能力略優(yōu)于長(zhǎng)旁通洞方案.

對(duì)擬建水庫(kù)的長(zhǎng)、短旁通洞排沙效果進(jìn)行了水工模型試驗(yàn)研究,試驗(yàn)中率定了旁通洞的泄流能力；觀測(cè)了旁通洞進(jìn)口及洞內(nèi)流態(tài)；測(cè)量了長(zhǎng)、短旁通洞在正常水位下,宣泄不同流量時(shí)的含沙量等。試驗(yàn)結(jié)果表明:在閘門全開情況下,長(zhǎng)、短旁通洞的泄流能力均超過(guò)200m3/s；在輸沙模數(shù)1200t/km2考慮下,長(zhǎng)旁通洞方案中水典型年過(guò)機(jī)年平均含沙量為51.3g/m3,短旁通洞方案中水典型年過(guò)機(jī)年平均含沙量為59.0g/m3。研究結(jié)果證明:長(zhǎng)、短旁通洞泄流能力均滿足分流要求、旁通洞進(jìn)口段與導(dǎo)流洞結(jié)合段無(wú)不良流態(tài)、短旁通洞的輸沙能力略優(yōu)于長(zhǎng)旁通洞方案。

本文通過(guò)對(duì)樂(lè)昌峽水電站進(jìn)行過(guò)渡過(guò)程計(jì)算與分析,提出了一系列優(yōu)化方案,總結(jié)了常規(guī)電站尾水系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的計(jì)算經(jīng)驗(yàn),為同類工程提供借鑒。

通過(guò)物理模型試驗(yàn),測(cè)試了發(fā)電和抽水兩種工況下惠州抽水蓄能電站上庫(kù)進(jìn)出水口的流速分布、各通道流量分配、進(jìn)出水口水頭損失及入流漩渦等水力參數(shù),并對(duì)庫(kù)盆流態(tài)進(jìn)行了觀測(cè).試驗(yàn)結(jié)果表明,惠州抽水蓄能電站上庫(kù)進(jìn)出水口及引水隧洞的體型布置是基本合理的,可供其他類似工程初步設(shè)計(jì)時(shí)參考.

針對(duì)布侖口水電站水力學(xué)模型試驗(yàn)中導(dǎo)流兼泄洪沖沙洞消力池中出現(xiàn)遠(yuǎn)驅(qū)水躍,而常規(guī)解決辦法都有不同程度副作用的問(wèn)題,根據(jù)工程的實(shí)際情況,采用控制消力池尾坎位置的方法,通過(guò)1∶40水力學(xué)模型試驗(yàn),提出將尾坎往上游移動(dòng)5m,將尾坎始段位置與漸變段始段錯(cuò)開,從而提高躍后水深。試驗(yàn)結(jié)果表明,這種措施可以使消力池形成良好流態(tài),從而避免遠(yuǎn)驅(qū)水躍,解決消力池流態(tài)問(wèn)題、消能問(wèn)題,還可稍減小工程量。

本文結(jié)合大樹子抽水蓄能水電站下庫(kù)進(jìn)出水口試驗(yàn)任務(wù),對(duì)側(cè)式短進(jìn)出水口在不同工況下的流速分布、水頭損失、庫(kù)區(qū)流態(tài)等水流特性進(jìn)行了水力模型試驗(yàn)研究。對(duì)原設(shè)計(jì)體型成功進(jìn)行了優(yōu)化,使各項(xiàng)水力參數(shù)達(dá)到比較理想的效果,解決了抽水蓄能電站側(cè)式短進(jìn)出水口在出流時(shí)流態(tài)分布不均勻與水頭損失系數(shù)偏大的難題。

為滿足下游河道的生態(tài)需要,某電站擬通過(guò)設(shè)置多重導(dǎo)水疊梁門,采用分層取水進(jìn)水口引水發(fā)電.通過(guò)水工模型試驗(yàn),對(duì)進(jìn)水口水流脈動(dòng)壓力進(jìn)行測(cè)試,分析了分層取水進(jìn)水口脈動(dòng)壓力的大小與分布規(guī)律,驗(yàn)證了這種設(shè)計(jì)方案的可行性,并為分層取水進(jìn)水口的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了荷載依據(jù).

龍開口水電站水庫(kù)調(diào)節(jié)庫(kù)容較小,具有日調(diào)節(jié)性能,采用壩頂開敞式溢流,下游采取挑流消能方式.壩址處河床狹窄,洪水期泄洪流量大且泄流頻率高,是很典型的高壩、大單寬流量泄流樞紐.對(duì)于此類工程,消能防沖是需要解決的主要問(wèn)題.以水工斷面模型試驗(yàn)為手段,以堰面流態(tài)、水舌形態(tài)及沖坑尺寸作為判別標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)多個(gè)試驗(yàn)方案的分析比較,闡明寬尾墩挑流聯(lián)合消能方式運(yùn)用于此工程的優(yōu)越性,并對(duì)寬尾墩的兩種體型進(jìn)行比較,對(duì)寬尾墩的具體尺寸進(jìn)行了適當(dāng)?shù)膬?yōu)化,提出了消能防沖最優(yōu)的寬尾墩型式和具體尺寸參數(shù),為設(shè)計(jì)提供了有力的依據(jù).

根據(jù)水電站水力過(guò)渡過(guò)程物理模型相似率,建立了構(gòu)皮灘水電站帶模型機(jī)組和模型調(diào)速器的整體物理試驗(yàn)?zāi)Ｐ?通過(guò)大波動(dòng)、小波動(dòng)和水力干擾過(guò)渡過(guò)程試驗(yàn),得到了詳細(xì)的水錘壓力、調(diào)壓室涌波、小波動(dòng)和水力干擾特性參數(shù),為工程設(shè)計(jì)提供了可靠依據(jù)。

通過(guò)1∶40的整體水工模型試驗(yàn),對(duì)某水電站表孔溢洪洞的泄流能力進(jìn)行驗(yàn)證。通過(guò)觀測(cè)分析各工況下表孔溢洪洞進(jìn)口控制段流態(tài)、水深、流速,得出水位~流量關(guān)系曲線以及水位~流量系數(shù)關(guān)系曲線。根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果,對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)并提出合理化建議,消除了泄流過(guò)程中的不利流態(tài),使泄流能力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

福生水電站采用底流式消力池消能。其特點(diǎn)是水頭低、流量大,是典型的低佛氏數(shù)消能,加之自由溢流壩、翻板門泄水閘、沖沙閘聯(lián)合泄洪,因此翻板門運(yùn)行工況有無(wú)限制、泄流能力及消能效果能否滿足設(shè)計(jì)要求就需要進(jìn)行深入研究。經(jīng)過(guò)斷面模型試驗(yàn),優(yōu)化了輔助消能工布置,改善了流態(tài),縮短了池長(zhǎng),提出了翻板門小洪水工況下的不穩(wěn)定流范圍,為設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

根據(jù)工程建設(shè)的需要對(duì)某泄水陡坡進(jìn)行水工模型試驗(yàn),驗(yàn)證其總體布置和建筑物結(jié)構(gòu)布置的合理性,分析原設(shè)計(jì)體型存在的主要問(wèn)題,對(duì)泄水陡坡體型進(jìn)行優(yōu)化,且在消力池內(nèi)設(shè)置了消能懸柵,并進(jìn)行體型優(yōu)化試驗(yàn)。試驗(yàn)表明,優(yōu)化后的泄水陡坡過(guò)流能力滿足要求,消力池內(nèi)懸柵的設(shè)置,改善了消力池內(nèi)的水流流態(tài),工程總體布置和建筑物結(jié)構(gòu)布置合理。

惠州抽水蓄能電站下庫(kù)采用側(cè)式進(jìn)出水口,一期尾水隧洞與進(jìn)出水口采用同軸線布置,二期尾水隧洞在平面上布置有一彎道。通過(guò)物理模型試驗(yàn)對(duì)下庫(kù)進(jìn)出水口水力特性進(jìn)行研究,測(cè)試包括發(fā)電和抽水兩種工況下進(jìn)出水口流速分布、各通道流量分配、進(jìn)出水口水頭損失及入流漩渦等水力參數(shù),通過(guò)多方案比較,解決了下庫(kù)出水口流速分布不均和出流偏流等問(wèn)題。

本文針對(duì)拉西瓦水電站引/尾水管道系統(tǒng),修建了一個(gè)大比尺(1/50)且部分正態(tài)、部分變態(tài)的物理模型,并通過(guò)調(diào)頻電機(jī)改變導(dǎo)葉啟閉時(shí)間,觀測(cè)了機(jī)組增甩負(fù)荷時(shí)壓力管道內(nèi)的水流流態(tài)、水頭損失、調(diào)壓室涌浪及渦殼進(jìn)口處的水錘壓力過(guò)程線。利用模型試驗(yàn)實(shí)測(cè)資料,率定出調(diào)壓室阻抗孔局部阻力系數(shù)的計(jì)算公式,使數(shù)值計(jì)算得到的調(diào)壓室涌浪、引/尾水管道水錘壓力及其過(guò)程線與模型試驗(yàn)吻合良好。再用數(shù)值計(jì)算彌補(bǔ)物理模型不能回答尾水管進(jìn)口最大真空度以及模擬非線性關(guān)閉的缺陷,提出了物理模型設(shè)計(jì)可放棄彈性相似準(zhǔn)則的結(jié)論,使模型材料不受限制。計(jì)算在缺乏水輪機(jī)特性曲線的條件下,數(shù)值求解轉(zhuǎn)動(dòng)方程也可得到機(jī)組最大轉(zhuǎn)速及其過(guò)程線。

針對(duì)龔嘴水電站增容改造后在低負(fù)荷狀態(tài)運(yùn)行時(shí)存在壓力脈動(dòng)和噪聲較大的問(wèn)題,采用大軸中心孔補(bǔ)氣模型試驗(yàn)方法,在1號(hào)機(jī)組開展頂蓋強(qiáng)迫補(bǔ)氣試驗(yàn),并在真機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明:選擇合適的相對(duì)補(bǔ)氣量時(shí),壓力脈動(dòng)的混頻和主頻相對(duì)幅值均顯著下降,對(duì)降低部分負(fù)荷區(qū)域的壓力脈動(dòng)和噪聲具有很好的效果。該方法對(duì)其他中低水頭電站的尾水管補(bǔ)氣措施有一定參考價(jià)值。

結(jié)合某貫流泵裝置模型試驗(yàn),研究了轉(zhuǎn)輪出水口的壓力脈動(dòng)情況。研究表明,轉(zhuǎn)輪出水口壓力脈動(dòng)的統(tǒng)計(jì)參數(shù)絕對(duì)值隨著揚(yáng)程的提高而增大,相對(duì)值在最優(yōu)效率區(qū)時(shí)最小;出水口存在與轉(zhuǎn)頻相關(guān)的脈動(dòng)。一定葉片角度,不同揚(yáng)程下,當(dāng)流量小于該角度下最高效率點(diǎn)的流量時(shí),出水口出現(xiàn)低頻壓力脈動(dòng),脈動(dòng)表現(xiàn)為某個(gè)低頻及其倍頻。

采用1:40減壓模型,通過(guò)測(cè)試流態(tài)、水下噪聲和脈動(dòng)壓力等水力參數(shù),對(duì)亭子口水電站閘墩尾部跌坎式底流消力池的空化空蝕特性進(jìn)行了研究。成果表明:閘墩尾部區(qū)域存在強(qiáng)度為發(fā)展階段的剪切流空化,采用8.00m高度的跌坎消力池后,消力池底板空蝕破壞的可能性較小;但消力池邊墻與閘墩內(nèi)壁側(cè)擴(kuò)距離較小時(shí),邊墻空蝕破壞的可能性較大;消力池邊墻與閘墩內(nèi)壁側(cè)擴(kuò)距離增至4.20m時(shí),邊墻空蝕破壞的可能性顯著降低。

豎井式進(jìn)出水口在抽水蓄能電站上庫(kù)的應(yīng)用和研究情況在國(guó)內(nèi)較少。本文結(jié)合某抽水蓄能電站上庫(kù)模型試驗(yàn)任務(wù),利用模型試驗(yàn)及數(shù)值計(jì)算方法,對(duì)某體型進(jìn)出水口的發(fā)電和抽水各種工況下的進(jìn)出水口流速分布、水頭損失、旋渦等水流特征進(jìn)行了分析研究。從堰型和防渦梁角度進(jìn)行了體型優(yōu)化,提出了階梯防渦梁的優(yōu)化體型。該研究?jī)?nèi)容,對(duì)于雙向水流的流道研究,具有重要的參考價(jià)值。

糯扎渡水電站截流模型試驗(yàn)研究——通過(guò)水力學(xué)模型試驗(yàn)，驗(yàn)證了糯扎渡水電站設(shè)計(jì)的戧堤位置布置，研究確定了截流流量、預(yù)進(jìn)占長(zhǎng)度，并對(duì)在截流流量1220m3／s下，戧堤進(jìn)占各區(qū)段的龍口水力特性和拋投材料的使用情況進(jìn)行了分析，為截流施工方案的決策和施工組織...

klt水電站為一座高水頭、大泄量及地質(zhì)條件復(fù)雜的工程,其溢洪道泄洪消能建筑物直接影響到工程的安全性和經(jīng)濟(jì)性,為論證其整體布置方案的合理性,開展模型試驗(yàn)研究,通過(guò)優(yōu)化設(shè)計(jì)體型布置,改善水力特性及消能區(qū)沖刷情況,為工程設(shè)計(jì)方案優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。成果可供類似的工程借鑒參考。

巖壁吊車梁是一種既經(jīng)濟(jì)又安全的新型支撐結(jié)構(gòu),其原理是利用一定長(zhǎng)度的注漿長(zhǎng)錨桿,把鋼筋混凝土梁固定在巖壁上。吊車的全部荷載是通過(guò)錨桿和混凝土梁與巖石接觸面上的摩擦力傳到巖體上的。大朝山水電站主廠房吊車梁就是采用這種結(jié)構(gòu)。通過(guò)巖壁吊車梁模型承載力試驗(yàn),了解巖壁吊車梁的超載能力、在荷載作用下應(yīng)力的分布并優(yōu)化設(shè)計(jì)。