水工水力学研究进展与展望

《水工水力学研究进展与展望》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据第6卷第3期中国水利水电科学研究院学报v。1．6No．32008年9月JournalofChinaInstituteofWaterResourcesandHydropo¨PrReseat(’hSeptember，2008-__—●—-——_●-●—_——_—●——___——____—-—__-———●—_——一III——_————_●—●—-—__—-——_——●●_———————__—_●●—●●—●●-——_●———●文章编号：1672．3031(2008)03．0183-08水工水力学研究进展与展望李桂芬■⋯V(中国水利水电科学研究院，北京100038)摘要：回顾了中国水利

2、水电科学研究院建院50年来水工水力学研究的重点内容、创新成果、技术路线、指导思想、以及未来的展望。主要内容包括：高水头泄水建筑物的泄洪消能新技术；高速水流的空化、空蚀、掺气、脉动、流激振动、水流雾化的原理与防范措施；输水及水力控制；明渠不恒定流；近代的城市水力学及景观等问题。特别突出论述了50多年来水力学研究所本着科学研究为生产建设服务、生产发展促进科学研究进展的基本原则，遵循着理论研究、模型试验与原型观测三结合的技术路线，主要研究手段的重要性和先进性，及其为生产管理与理论研究所起到的重要作用。在此基础上，提出了今后工作的展望与建议。关键词：水工水力学；泄洪消能；高速水流；明渠不恒定流中

3、图分类号：Tvl35文献标识码：A1水工水力学研究概述中国幅员辽阔，河流众多，水力资源丰富。但是由于人口众多，水资源在地域和时空上分布极不均匀，实际上我国不仅人均水资源占有量短缺，而且经常产生洪涝和干旱灾害，这给我们水利工作者提供了极好的建设水利工程的机会。同时，我国分布于西南高山峡谷地区丰富的水力资源，为大力发展水电建设，获取丰富的可再生能源，提供了优越的条件。新中国建立以来，特别是改革开放的30年以来，我国水利水电建设蓬勃发展，一大批的高坝大库和大型水利工程的修建，为防洪抗旱减灾和获取丰富的清洁能源起到了重要的作用。但是，我国的地质地形和水文特性条件复杂，水利水电建筑物多建于高山峡谷

4、中，其主要特点是：(1)水头高。坝高200。300m的大坝，其泄流流速都已超过30～40m／s，有的甚至于达到50rids以上。高速水流会引起的一系列问题，如空化空蚀、脉动与振动、掺气与雾化等；(2)流量大。我国的高坝泄水建筑物的泄水流量多数都超过10000m3／s，近期开工的溪落渡和向家坝两个工程的泄流量达40000～48000m3／s，有的工程如三峡水利枢纽泄量达到80000m3／s以上，这在国外是没有的；(3)泄洪功率大。泄洪功率是上下游水头差和泄量的函数，据统计到目前为止，国外的水利工程中最大的泄洪功率是20世纪80年代建成的伊太普和图库鲁伊电站，约为50×106kW，而我国近年

5、来建成的一些电站如二滩、三峡等达到70×106kW，已大大超过了国际水平；(4)地形复杂。建坝地形复杂带来了泄水建筑物布置的困难，有的坝址河床很窄，大部分工程的泄洪单宽流量已远远超过了规范所规定的200m3／s·m。有的工程采用特殊消能工后，其单宽流量可达到600m3／s·m。此外，有的工程由于地形影响，河床虽很宽，但是流量大，尾水深，形成了很难消能的低弗劳德数水流。为了满足工程建设的需要，水力学研究所结合实际工程做了大量的研究，在引进与自主创新相结合的原则下，完成了一大批先进的科技成果，为工程提供了可靠的依据。2主要研究创新成果及进展2．1高水头泄水建筑物的泄洪消能新技术大流量泄水建筑

6、物的泄洪消能问题，从来就是水工水力学研究的重点。新中国建立以来，在引进和创新的基础上，科研人员巩固和发展了常规形式的底流、挑流收稿日期：2008．08．Ol～183—万方数据水工水力学研究进展与展望李桂芬和面流消能工，同时也与时俱进、因地制宜地研发了多种形式的“新型消能工”。从20世纪50年代广东流溪河拱坝泄洪的大差动挑坎消能形式开始，到60年代的刘家峡泄洪洞的扭曲鼻坎，以及70年代的石泉电站溢流坝的消力戽消能工，使常规泄洪消能工向前推进了一大步。之后到了改革开放的80年代到90年代，又自主创新提出了一系列的宽尾墩联合消能工、窄缝式消能工、坝面阶梯式联合消能工、表孑L与深孔双层挑流水股对

7、冲消能及二道坝消力塘联合消能工等。在“八五”科技攻关课题导流洞改建为泄洪洞的研究中，又提出了垂直与水平旋流式的内消能工等。其中我国自主创新的宽尾墩联合消能技术，解决了一大批大中型工程的消能问题，使高水头泄水建筑物的消能防冲技术，提到了一个更高的水平。这一系列的新型消能工均已被实际工程所采用，多次获得国家科技进步与发明奖，其技术水平均处于国际领先水平。2．2高速水流水力学研究高坝泄洪的高速水流特殊问题，一般不能在普通缩尺模型中复演，要