老水工试验厅(1958-1966)
水工所第一试验厅
水工所在1958年前,在北院有水力学试验厅一座,后移交给泥沙所使用。所成立后,拥有原水电科学院筹建的南院水工一厅,该试验厅面积为1900m2(80m×24 m),设有地下水库、平水塔、采用90cm直径的大型配水管,自成循环供水系统,该试验厅西端设有三层楼的办公室,于1958年竣工并正式投入使用。‘文革’期间,该试验厅供水系统被完全破坏,后改为机加工车间。
水工二厅及高速水流试验室
1958年开始建设的水工试验二厅,规模、面积与水工一厅相当,厅内建有两条玻璃水槽;一座高压水箱;一条30m长1 m宽规则波的波浪槽、和一条长60m、宽60cm 的风波槽。水工二厅西端为高速水流试验室,设有减压箱(真空箱)、活动陡槽、循环水洞、、三大件高速水流试验设备。另外,在水工二厅内还建有高速水流文杜里空蚀试验设备;长30m 的波浪槽;长60m 的风生波槽等。以上设备当时为国内首例,曾被誉为亚洲第一。
◎ 减压箱
水工研究所初期的减压箱,是在无参考资料可循的情况下,由陈椿庭所长倡导,独立自主研制的。该设备全长8米,箱内宽1.2米、高1.5米。
减压箱全景(1960)
◎ 活动陡槽
水工(水力学)研究所的活动陡槽是在林秉南先生指导下建制的。 该陡槽槽身长L=15m,试验槽宽B=50cm,无极变坡坡角 =0°~49°,最大供水流量Qm=342 ,最大流速um=15m/s。 主要用来研究高速掺气水流特性和挑射水流的下游冲刷问题。
活动陡槽全景(1960年)
◎ 循环水洞
水工研究所的循环水洞是在许协庆博士领导下研制的,先设计模型小水洞,测得相关数据取得经验后,再设计制造实用的循坏水洞。
循环水洞模型效果图
循环水洞试验层实景(1961)
循环水洞性能指标:
循环水洞是研究水工建筑物空化问题的专用设备,它是一个封闭的自循环系统。其部件有:
(1) 水洞循环管道: 直立的矩形框架 ,高12.6m,宽8.09m,最大管径75cm。
(2) 试验段: 长1.17m,断面为方形20cm×20cm ,圆形直径25 cm。设计最大流速20m/s,实测最大流速15.8m/s,水流雷诺数3.19×106,侧面装有观测窗。
(3) 动力设备: 由75 kw的交流电动机、2.7 kw的励磁机、65kw和55kw的直流电动机组成调速机组。
(4) 减压设备: 真空泵型号pmk-2,电动机功率10 kw, 额定最大真空度92%(实测值81%)。
(5) 加压设备: 用手动压力机加压,最大压力达6kg/cm2 。
(6) 除气设备: 除气塔直径φ50cm,水泵10 kw 。
(7) 试验测孔: 洞身装有测压孔21个。
◎ 高速水流空蚀试验设备。
1962年以后,空化研究发展迅速,除了对空化机理研究以外,同时也对抗空蚀材料开展了试验研究。因此,修建了高流速的文德里空蚀试验台(照片4-05)。
空蚀试验设施(1962)
1963年,水力学所在水工二厅的北面,曾修建了一条长60m、宽3m的露天试验水槽,进行了高水头大流量挑流冲刷试验和土石坝溃坝口门形态的研究。
◎ 波浪试验槽。
1962年, 承担了平原水库访浪课题研究,在二厅修建了一条长30m的波浪槽。同时又专门研制了长60m 、宽60cm、风速为10m/s。的风波槽。
长30m的波浪槽(首部造波机)
长60m的风波槽(中部)
◎. 脉动压力试验槽。
为了探索水流脉动压力的模型律,曾进行了大量的对比性试验研究。
脉动压力试验水槽
‘文革’后的新水工试验厅(三厅)
水工所恹复后,于1979年开始设计修建第三水工厅。该厅由三部份组成:一是800平方米的水工试验室,二是1200平方米的高速水流试验室,三是1000平方米的办公室。在水工试验室内兴建了两条玻璃水槽和一座高水箱;在高速水流试验室内,主要有两大设备:新减压箱和大循环水洞。
◎.新减压箱
新建的大型减压箱:全长19.22m,总高16.3m,试验段宽1.0m,上游箱高3.3m,下游箱高2.7m,总容积90m3,试验最大水头14m,最大流量1.0m3/s,电机最大功率185KW,箱体最大真空度98.7%。大型减压箱的上列技术指标,均属当代国际先进水平。近廿多年,在该减压箱内进行过数十次专题试验研究,为国内多起大型水电站的设计和建造提供了大量的科学数据。
大型减压箱2(南院, 水工三厅,1985)
◎.大型高速循环水洞。
大型循环水洞是80年代我院重建时新建的,冶金部北京有色金属设计院设计。
设计指标为:
(1) 水洞循环管道:直立的矩形框架,高13.56m宽18.50m。
上水平段包括:蜂窝器、稳定段、收缩段、试验段、扩散段。
下水平段包括:轴流泵段、空气重溶器。
(2) 试验段:方形30cm×30cm,侧面装有观测窗,设计最大流速35m/s。
(3) 动力设备:轴流泵输入功率930kw。
(4) 试验段压力调节:-1大气压至+4大气压,压力波动范围0.1%。
(5) 除气设备:空气重溶器直径φ3.64m ,长12.72m,除气后水中空气含量。
(6) 总重量:设备总重83t,总装水量180t。
(7) 空化特征:设备本身初生空化数0.1 消失空化数0.6,水流雷诺数可达107
(8) 试验测孔:洞身装有测压孔28个,测速孔4个。
高速循环水洞于1984年建成后,由于动力、配件不配套等原因一直未能发挥作用。
大型高速循环水洞全景(1984)
◎.大型高水箱
大型高水箱,高6m、长3.5、宽2.8平面面积 9.8 m2,可以三个方向同时进行高水头溢流坝及泄洪洞的模型试验。
高水箱(南院第三水工厅内)
4.3 露天试验场的恢复重建(1980-2001)
露天试验场是原水电科学研究院规划设计并修建的,长140米,宽90米,总占地面积12600m2。原计划由玉渊潭小水电站上游引水,经过引水渠、配水渠、供水渠引向各模型使用。建成后,由于引水渠须通过农田,多次交涉未果,一直未能启用。
1978年全国科技大会以后,迎来了科技工作的春天。随着水利水电建设高潮的到来,水力学试验研究的任务不断扩展,水工所急需大面积试验场地,于是在露天试验场自建地下水库供水,开始因陋就简地完成了多项试验任务。
◎ 西露天试验场启用后先后进行了下列试验:
*、龙羊峡水库蓄水期滑坡涌浪模型试验
*、波浪池波浪要素的研究(照片4-12)
*、大亚湾核电站大坝水库溃坝模型试验
*、秦山二期工程冷却池模型试验研究
*、阳泉城市河道整治模型试验
西露天试验场的波浪池与临时试验厅(1980)
◎ 东露天试验场进行的试验项目如下:
*、长江三峡工程枢纽整体模型试验
*、五强溪水电站枢纽整体模型试验
*、旬阳工程整体模型试验
*、长洲水电站枢纽整体模型试验
*、紫坪铺工程导、截流模型试验
*、泽雅水库溢洪道模型试验
*、漫湾水电站溢流坝断面模型试验
东露天试验场三峡枢纽模型临时试验大棚(1985)
从1979年至1994年的16年中,水工所在露天试验场前后进行了14项工程模型试验。此外,在恢复重建水工所的初期,办公室十分拥挤,所内同志曾利用露天试验场原未完建的引水渠两侧墙壁,顶部加盖后,改造成简易的办公室,蜗居多年。
1994年夏,露天试验场被规划为职工宿舍楼,水工所办公室才搬出来。 我们将永远铭记,南院的露天试验场曾起到的“渡荒”作用。
冷却水所试验厅(1978-2006)
冷却水所成立后,使用的是从水利所接收的老试验厅。1985年开始建设新试验厅,于1987年建成使用。新大厅分上下两层,长54米,宽30.5米,占地面积近2000平米。上层无柱大厅设有24米×35米的潮汐试验池,周边配套自动可控潮流分布系统。下层含水槽厅,设有长32米宽,高3米,高1.6 米的环境水槽。大厅南端加联四层的办公楼,新试验厅的投入使用,为90年代大规模开展近海水域工程问题的研究提供了有力的保障。
冷却水所1987年建成的新试验厅
大兴基地试验厅的建设(1995-2008)
三峡枢纽模型试验厅
三峡试验厅的规划建设始于1994年。三峡水利枢纽整体水工模型原位于南院东露天试验场,后因我院规划在东露天试验场地建设宿舍区,而将该模型搬迁至大兴试验基地。三峡试验厅整体布置呈“L”型,总面积为3000m2,最大长度76m,最大跨度33m,顶拱以下最大高度6m。顶拱采用轻型型钢现场拼装,内喷5cm厚的发泡保温层,具有施工快、保温效果好的特点。三峡厅建有容积为1700m3的地下水库和一座泵房,内安装3台轴流泵,最大供水流量600 l/s。其规模、指标与原南院东露天模型相当。该厅1994年秋开始土建施工,1996年1月大厅与模型同期建成,随即开始了三峡工程三期施工导流期水力学模型试验(参看照片4-21)。2001年以后,随着三峡水利枢纽工程进入了全面施工阶段,该模型也完成了历史使命。此后,该试验厅成为综合试验厅,增建了一座6m高水箱,改扩建了供水系统和照明系统,开展了多个不同规模的水力学模型试验。
大兴基地三峡试验厅
三峡枢纽整体水工模型(1︰150,大兴试验基地)
大型水工厅
2001年院内机构调整之后,根据我院总体规划,水力学所原水工二厅、木工间和部分办公室被拆除,另在大兴试验基地建设新水工试验厅,其中重点项目之一是河流及枢纽多功能水力学试验室。
该厅总长150m,宽39m,占地面积近6000m2,其中高厅净髙15m,常规厅净高9m,屋顶采用大跨度球形绞结构和轻型保温板。高厅内建有二座高水箱,高度分别为13m和8m,并预留了高流速文杜里管型空蚀试验设备的位置。该实验厅配有容积为4000m3的地下清水水库,供水泵房内有三套供水系统。一套多级泵设备专供文杜里管,水泵额定扬程160m;另一套为高水箱供水,供水流量分别为1.5m3/s,水泵额定扬程23m;再一套常规水泵,额定扬程13m,最大供水流量1.2m3/s。供水系统采用变频技术,实现了全自动化控制,具有调节迅速、运行稳定和节约电能等优点。
大兴基地多功能水力学试验厅的土建施工于2004年春开工,2005年5月建成。建成三年来,先后开展了近30项水力学模型试验研究,包括水电/火电/核电的整体和断面水力学模型。例如:为坝高300m的小湾拱坝底孔建造的大比尺(1︰15)闸门水弹模型;为锦屏、小湾和溪洛渡大型泄洪洞建造的大比尺模型(1︰:25~1︰30),长度达70余m;以及大型水力驱动式升船机模型(1︰22.5)等。另外还建有大型排烟冷却塔模型和大型核电站温排水模型。
大兴基地水力学试验厅
大兴基地水力学试验厅水槽与高水箱(2005)
河口环境试验厅
根据我院的综合规划,原在北院(景王坟)的冷却水试验厅亦将迁至大兴试验基地重新建设。这将是又一座综合试验厅,厅内设有淡水、盐水、热水、含沙水或含特定示踪物的多个水库,其中热水采用太阳能和电加热混合系统供给,估计整个大厅所需供电能力:800kW。
该试验厅占地8784m2,建筑面积14235m2,其中地上10512m2,地下3723m2。包括: 主厅(48m×144m)、副厅(12m×108m)、另有办公区、河道综合试验区及水泵控制间等。其中:主厅净高度:12.3m。设有清水水库体积:6400m3;浑水水库体积:2520m3;盐水、高含沙水、热水或含特定示踪物的水库体积:1200m3,位于主厅地下。副厅净高度5m,配有淡水水库1200m3,浓盐水水库100m3。另在河道综合试验区下还有盐水水库1800m3。
河口环境试验室于2007年下半年开工,土建工作将于2008年上半年完成。
河口环境试验厅(效果图)
技工组与模型加工车间
水力学所历来重视技工队伍的培养及建设,从50年代起就有技工组设置,并设立模型加工车间,技工队伍的组成包括车工、冷作工、白铁工、瓦工、木工、电工和水泵房运行管理人员等。多年来,己培养和锻炼出一批在国内同行中具有一流水平的能工巧将。技工组密切配合科研人员,共同出色地完成了各阶段的科研和生产任务。
技工组的历代成员是,瓦工组:仲志祥,黄文发、韩庚群、刘文郁、赵同军、潘富明等。木工组:袁连仲,张英凯、刘文卿、马更森、刘庆申、魏嗣盛、宣永福、雷声、郭昌解、魏中华、张世伟、袁发州等。电工和水泵运行管理组:倪新荣、赵本畏、朱夫耕、张岚、李忠才、贾建秋、王兴国、翟宝成等。
值得特别提出的是,水力学所的技工队伍技术精湛,甘当幕后、勇于创新,无私奉献,在制模技术方面取得了很多成就。例如:瓦工师傅创造性地采用插钎法代替三合板做模型地形板,用水泥刮制过水建筑物体型等,既提高了制模精度,又节省了材料。木工师傅多用有机玻璃制作模型,他们常常是想许多办法能保质保量按时完成多种复杂体型的模型加工,而且加工精度很高(精度控制到1毫米之内)为水工所科研水平的提高,提供了最大的支撑,他们制作的二滩水电站模型作为永久性展品,被二滩公司收藏并陈列在二滩公司大厅;制作的波浪发电模型,已在中国科技馆展出。电工组和实验室管理人员,为保证实验和水泵房日常运行坚守岗位的同时,参加了多次原型观测工作,他们不讲条件、不畏艰险的敬业精神,在所内有口皆碑。
水力学所技工组,为我所的科研生产提供了有力的保障,他们是科研团队中的的无名英雄。