实用堰侧收缩影响系数的计算

实用堰侧收缩影响系数的计算张绍芳（山东省水利科学研究院）一、概述闸坝工程的流量计算，除要考虑堰的作用外，还需计入桥、闸墩的存在所产生的侧收缩影响。实用堰侧收缩影响的计算，大体上可分为两类。一类为有效溢流宽度法，如美国陆军工程兵团的算法￣［１］，把有侧...     

堰闸测流率定的流量系数如何用于工程设计

(一)问题的提出利用堰闸测流率定的流量系数去推算过闸流量,实践证明,它是经济有效的测流方法之一。惟在堰闸测流方面,由于要求计算方法简便,多不单独考虑闸上行近流速水头;又为克服小水位差影响测验精度,闸上、下水尺的布设,多被拉长了距离,增大水位差数值。这对提高测流精度,简化计     

堰塞坝体材料渗透特性及其稳定性研究

堰塞坝是由于崩塌、滑坡、泥石流等形成的天然坝体,不同于人工土石坝,堰塞坝坝体结构松散,颗粒级配不均匀,在较高水头作用下坝体可能发生渗透破坏而导致溃坝,严重威胁下游人民群众的生命及财产安全。由于堰塞坝存在较大粒径颗粒,常规的渗透试验装置难以满足要求,本文研制了直径为60cm的大直径渗透试验仪,进行了不同堰塞坝级配材料的渗透破坏试验,并探讨了堰塞坝体材料渗透特性的主要影响因素。研究发现:（1）堰塞坝材料的渗透破坏形式取决于材料级配,粗颗粒含量较多时为管涌破坏,细颗粒含量较多或粒径缺失时为流土破坏;（2）堰塞坝渗透系数随干密度的增大而减小,主要取决于细料填充粗料孔隙的程度,单独使用不均匀系数或曲率系数不适用于评价渗透系数的变化;（3）基于试验数据提出了用于堰塞坝渗流破坏形式的判别公式,并推导出堰塞坝管涌破坏的临界水力坡降计算公式。     

多元对数图解法整编堰闸流量资料

过去采用流量系数法整编堰闸流量资料,由于算得的流量系数是一个变量,因而其成果不利于电算推流。尤其是沉溺式出流的流量系数,相关因素比较复杂,成果点据散乱,精度不高。为此,提出以多元对数图解法(又称逐步图解法)整编堰闸流量资料。经我省部分堰闸站(包括感潮堰闸站及电力抽水站)的整编实践证明,成果精度比较满意,且便于电算整编推流。现介绍于下,以供参考。     

关于水工建筑物测流几个问题的探讨

任何泄水的水工建筑物,包括堰、闸和涵洞、隧洞等只要其水流情况符合有关的水力学计算条件,能够确定流量系数包括淹没系数的定量关系,原则上都可以做为测流建筑物。通过观测水位和闸门开启高度,利用水力学公式和确定的流量系数关系即可推算流量。但目前对水工建筑物测流还存在一些争论,本文拟就以下几个问题谈谈个人看法,供参考.     

北京市三角形剖面堰水位推流应用研究

为解决河道小水等生态流量的监测难题,实现水资源的精细化管理,北京市在部分河道断面采用三角形剖面堰使水位流量单值化,并开展堰上水头连续监测,通过典型断面不同水位流量的现场精测,与三角形剖面堰水位流量关系理论线进行比对分析,发现堰上水头在低水区间流量实测值与理论值偏差在误差范围内,因此可在小水时利用理论线进行水位推流、中高水利用率定线进行水位推流。三角形剖面堰可推广应用于北方典型河道,满足防洪、景观、水资源、水质考核等要求,更有助于生态流量、海绵城市项目典型断面等水量监测。     

水平槽闸下出流问题的探讨

平底闸淹没孔流的水力计算或流量资料整编,由于影响因素复杂,加以闸下水位又不便直接观测,常以闸下游水位代替闸下水位,并以闸孔过水面积分析流量系数,或以自由式孔流的计算公式去分析淹没系数等,不但计算工     

堰闸自由孔流流量计算的一种间接方法

以自由孔流、自由堰流同流量闸上游水头差为参数,并根据水力学原理推导出孔流上游水头与其参数之间呈直线关系,从而可借用堰流公式推求孔流流量,经实例验证,精度较高,为自由孔流流量推求提供一条间接计算途径.     

二河闸丰水期淹没式堰流水位流量关系初探

二河闸节制闸作为洪泽湖洪水出流的主要水利工程,在其控制运行中多次出现淹没式堰流流态,推求该水情条件下的流量一直采用的是连实测流量过程线法。为了能够更合理地掌握水工建筑物的出流规律,从而使流量推求更加精确,根据二河闸淹没式堰流流态下的历年实测流量资料,对其测验数据进行分析并率定出二河闸丰水期淹没式堰流的水位流量关系曲线。     

三河闸水工建筑物测流应用探讨

根据三河闸的实际情况,选择 当的流量计算公式,对各项系数进行了准确的确定。实际应用中,为使计算公式更加适合于三河闸的出流情况,公式中引入了综合改正系数Ｋ。该方法在三河闸使用多年,取得了较好的效益。     

利用 EXCEL计算平底闸过流能力

水闸设计中,设计及校核水位的确定需要相应的流量及对应的水闸过流能力。但由于影响过流能力的某些因素又受过流能力的影响,因此准确计算出平底闸堰流时的过流能力比较困难、繁琐。利用EXCEL的循环计算功能,可以求解出平底闸堰流时的过流能力,继而求出水闸的设计及校核水位。以此类推,水利工程中需要重复试算的计算均可以通过此方法实现。     

考虑不同泄流槽方案的堰塞坝溃决机理分析——以唐家山堰塞坝为例

近年来,频发的地质构造活动和极端气候灾害诱发了大量堰塞坝,严重威胁上下游群众的生命财产安全。开挖泄流槽是最常用降低堰塞坝溃决风险的措施,由于时间非常急迫、交通极度瘫痪,其开挖量非常有限,因此如何利用有限的开挖量将溃坝风险降低至最小是亟待解决的问题。本文基于水土耦合冲刷机理,提出了考虑不同泄流槽方案的堰塞坝溃决机理分析方法,并应用于唐家山堰塞坝。该方法根据水力学参数和坝体抗冲刷性参数动态计算瞬时坝体冲刷率,进而分析泄流槽对溃决全过程的影响,从而自动获取最优的泄流槽设计方案。将此方法应用于唐家山堰塞坝案例发现:唐家山堰塞坝泄流槽最优设计时溃坝洪峰流量为1700m3·s-1,小于实际峰值流量6500m3·s-1,主要是因为增大泄流槽的纵坡率,显著增强溃坝前的冲刷并形成双洪峰,从而有效降低了溃决峰值流量。由于复合槽相对较小的水力半径限制了溃坝前的冲刷,使得临溃时水位较高,因此溃坝峰值流量比单槽大,溃坝风险降低效果不如单槽。     

水电站进水口快速闸门水力学分析

主要分析水电站进水口快速闸门在动水关闭过程中流量、临界开度和闸门受水流作用力(闸顶水压力、闸底水压力和闸门水平压力)等问题。根据模型试验所观测的水力现象和非恒定流计算理沦,提出了计算电站闸门、引水管道的水力参数(流量、水头和通气孔水位等)的数学模型。实例计算结果和模型试验结果基本吻合。     

冀北水泉沟偏碱性杂岩体中云辉闪长岩的发现及其地质意义

作者在冀北水泉沟偏碱性杂岩体中发现了一种钙碱性岩石──云辉闪长岩。根据其矿物组成，可能为一种新的岩石类型。该岩石由黑云母（约占１５％）、普通辉石（约占１５％）、更一中长石（约占６５％）、钾长石（约占５％）以及其它一些副矿物（＜１％）组成。与水泉沟杂岩体的其它岩类相比，该岩石以相对高含量的ＬＲＥＥ、高场强元素和Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ等元素以及相对低的ＳｉＯ＿２、Ｋ＿２Ｏ＋Ｎａ＿２Ｏ和Ａｌ＿２Ｏ＿３为特征。     

瞬时溃坝最大流量计算新通式推导及验证

为了计算瞬时溃坝最大流量,基于堰流与波流量相等原理,建立了瞬时溃坝最大流量与堰流关系,理论推导得到同一公式可以计算大坝全溃、横向局部溃坝、垂向局部溃坝及横垂向局部溃坝的瞬时最大流量的新通式,给出了该通式的基本和上限、下限及一般等通式。研究发现:瞬时溃坝流量与溃口堰坎类型有关,可以把瞬时溃坝最大流量、逐渐溃坝洪水或漫坝洪水的计算公式和相应系数统一到不同堰坎类型的堰流量计算中;而这些新通式相应系数的取值是被实验确认和经典著作肯定的,保证了系数取值的可靠和准确。这些新通式容易理解、形式简单、计算简便,参数取值可靠,把溃坝洪水计算的复杂问题转变为处理经典水力学的简单堰流计算。同时通过对比分析,充分论证了一般通式的合理性,并用国内外溃坝实例验证了计算方法和成果较科学、可靠、合理。     

水工建筑物测流淹没堰流实用公式的推求

1问题的提出水工建筑物闸门提出水面运行时,通常有两种流态发生。当问下水位不影响其出流时,呈自由式堰流;当间下水位影响其泄量时,即为淹没式堰流。根据水力学理论,可知出流公式为：式中Q──泄流量（m／s）;B──水宽度（m）;hu──上游水头（m）;hl──下游水...     

含闸墩溢流坝三维过坝水流数值模拟

利用有限体积方法对含闸墩溢流坝过坝水流三维流场进行数值模拟,采用κ-ε两方程模型模拟湍流,利用流体体积(VOF)法确定自由水面线,分别对两种墩型过坝水流进行计算,给出了3种水头下的水面线及坝面压力,通过与实验结果的比较表明,建立的模型能够准确地模拟带闸墩溢流坝三维流场,从而为溢流坝的水力设计提供可靠的设计依据。     

喜马拉雅中段冰湖终碛坝体溃决过程实验研究

终碛坝广泛分布于世界各地的高山和极高山区。为了探究终碛坝的溃决过程,了解溃口的演变特征,文章以嘉龙错终碛坝的原位实验,模拟了终碛湖漫顶溃决过程。通过分析实验结果发现:（1）根据观察,将终碛坝溃决过程划分为坝体下游坡面冲刷、“溯源侵蚀”、出水口下切和溃口拓宽四个阶段。（2）上游湖区崩塌体激发的涌浪会造成溃口内的瞬时流量增加数倍,从而使得在有涌浪和无涌浪的条件下,“溯源侵蚀”过程出现陡坎和斜坡两种下切型。（3）通过分析溃口下切侵蚀过程,发现溃口的下切侵蚀发展过程主要受到坝体孔隙比和细粒含量的影响,并且溃口中点侵蚀率与水流剪应力存在一定的线性关系,符合线性侵蚀模型。通过分析发现,嘉龙错终碛坝的侵蚀系数为0.051,临界启动应力为237.64 Pa。与堰塞坝相比,可侵蚀系数比更小,而临界启动应力更大。     

考虑河床坡度和泄流槽横断面影响的堰塞坝溃决过程试验研究

针对缺乏地形条件和工程处置措施对堰塞坝溃决过程影响研究的现状,采用4种河床坡度(0°、1°、2°、3°)和3种泄流槽横断面型式(三角形、梯形、复合型),开展了堰塞坝溃决的模型试验。通过分析堰塞坝的溃决流量、溃决历时、溃口发展和坝体纵截面演变过程,研究了不同河床坡度和泄流槽横断面对堰塞坝溃决过程的影响规律。试验结果表明:(1)堰塞坝溃决过程可分为3个阶段。阶段Ⅰ:溃口形成阶段,溃决流量较小;阶段Ⅱ:溃口发展阶段,水流下蚀及侧蚀强烈,溃决流量到达峰值;阶段Ⅲ:衰减-平衡阶段,粗化层形成,溃口停止发展。(2)河床坡度增加意味着下游坝坡、坝顶及泄流槽的坡度增加,导致水流侵蚀能力增强,溃口下切迅猛,因此在0°～3°范围内河床坡度越大,峰值流量越大,峰现时间越早,溃决流量过程曲线越趋于“高瘦型”,且残留坝高越小。(3)泄流槽横断面型式不同导致其槽深、槽宽和侧坡坡度不同,进而影响溃口发展和溃决流量。三角形槽的水土作用面积小,溃口下切及展宽速率最高,峰值流量最大,峰现时间最早;梯形槽的槽底高程最高,水土作用面积最大,溃口下切速率最低,峰现时间最晚;而复合槽介于前两者之间。试验成果将为堰塞坝应急抢险和工...     

小南海水库地震堰塞坝渗漏特征研究

从病害整治的角度论述了小南海水库地地震堰塞坝坝体本构特征，渗漏及渗透稳定、防渗处理措施等，并介绍了渗流量计算的解析法与系统理论法。