扩散式消力池的改进设计

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1、增刊总第期山西水利科技年月扩散式消力池的改进设计安巍任琴雪山西省水利勘测设计院文摘怀仁县下米庄水库溢洪道的改建设计,采用了宽泄洪闸加原溢洪道改为非常溢洪道的方案,泄,池宽由扩,。,,。洪闸后消力池设计采用了扩散式消力池至扩散角为池长池深扩散式消力池在工程实践中应用较少,为此做了模,根据试验结果在池中加设消力墩,消力墩首排距进口型试验,设两排,,墩净距。试验结果为排距以后扩散式消力池的设计提出了应当注意的问题和改进设计的方法。主题词非常溢洪道消力池消力墩结构设计水工模型试验改建工程自由词下米庄水库,扩散式引言

2、、,,下米庄水库位于口泉河中游山西省怀仁县下米庄村北总库容万控制流域面。、、,,积下米庄水库由均质土坝溢洪道泄水洞组成保证率灌溉面积万亩保。证率灌溉面积。万亩,,由于原土基溢洪道被洪水冲毁三个泄洪洞也有两个封堵报废致使水库达不到年一遇设计、年一遇校核的防洪标准。为此,我们设计了底宽的泄洪闸,泄洪闸下接一扩散式消力池。扩散式消力池的常规设计工程布置经方案比较采取了新建底宽一的泄洪闸和加固原溢洪道做为非常溢洪道联合运用的泄洪方案。经分析计算该方案可满足泄洪要求。泄洪闸主要设计参数见表。表进口宽泄洪闸主要设计参数

3、表·防洪标准“闸前水位泄量单宽流量流速最大最小最大最小一一注利用现有溢洪道做非常溢洪道方案。,,口、、、泄洪闸轴线位于左副坝桩号处全长分为进段闸室段陡槽段消力、、。。,,,池海漫防冲槽六部分最大泄量其中消力池为扩散式扩散角长池,、。深消力池进口出口宽分别为和。。扩散式消力池的常规计算,,,,水流出闸室后接一底坡为的陡槽其边墙以的角度扩散直至防冲槽末端扩散段全长。消能防冲设施尺寸及水力计算成果列于表。表进口宽泄洪’布置尺寸与水力计算成果建筑物跃前跃后长度池深宽度单宽流量·水深水深进口出口进口出口消力池校核洪水

4、海漫,校核洪水防冲槽校核洪水消能效果的验证由于目前对于扩散式消力池的水力学计算尚无很完善的方法,已建工程试验资料和实际运用中的观测资料尚少。为了使设计更合理并取得一些经验,太原工业大学水利系做了模型试验。试验结果见表表试验得出的水跃基本参数流量跃前位置跃后位置跃长跃前水深跃后水深跃前弗一氏数理论计算与试验结果的对比与分析。,,理论计算与试验结果的对比见表由表中看出在校核洪水位泄流时跃前水深大于原设计水深,而水深比,,及跃前弗氏数又小于原设计值。由于,致使水跃成,,。,为不稳定水跃消能不够充分并且消力池长度略

5、短由此可见理论计算与试验之间存在着一,,。定的偏差而这种偏差直接影响到消能效果对工程安全不利表理论计算与试验结果对比表流量,跃前水深跃后水深跃长跃前弗氏数备注试验计算分析出现上述偏差,认为主要有以下两上方面的原因。一是在推导矩形水平扩散明渠中的水跃方,程时做了两个假设将扩散水流的过水断面由实际上的弧面简化为平面将水跃的水面线近似地简化为直线,用梯形来代替水跃在消力池侧壁上的实际投影。二是由于对矩形水平扩散明渠中的完全水跃,迄今仍没有一个较完善的跃长合式。提高消能效果的措施,、,我们研究了一些可能的工程措施如

6、加深加长消力池或者在消力池内加设消力墩并对、,、,,其工程的可靠性施工难度和工程量进行了比较认为加深加长消力池工程量大并且受地,,质条件的限制不宜挖深加长消力池使得水流与下游水位衔接不好在收缩断面加设消力墩,,,可使急流碰撞转折而消能扩散增加水流的紊动并可稳定水跃缩短池长和减少对下游水深,、。,的要求且设消力墩的工程量明显小于加深加长消力池的工程量经比较采取在消力池里加设消力墩的方案。,,,,。在试验中采用了迎水面垂直的消力墩墩高。净间距排距首排消力墩口,,,,距进试验表明仅在第一排消力墩出现负压其值最大为

7、水柱只要在设计消,,。,力墩时适当提高混凝土标号和调整混凝土配比就可防止汽蚀破坏但在校核洪水位时跃首附近出现短时水股上窜,消水池边墙需适当增高。扩散式消力池改进后的消能效果在消力池中加入两排消力墩后,其试验成果见表。,加,,,表说明设两排消力墩后水跃长度缩短水跃位置在消力池中前部特别在校核洪水,,,,,时跃后位置向前移至消力池的处且跃前水深下降和上升消力池中,,。的水跃成为稳定水跃消能效果提高了左右已能满足消能要求并且各部位水流连接顺畅,各断。面流整速分布皆属正常表加消力墩试验成果流量跃前位置跃后位置跃长跃

8、前水深跃后水深十结论,,试验结果表明扩散式消力池的常规计算方法与试验情形有差别根据常规计算方法得出的消力池的设计参数消能效果不够理想。本工程采用他中加设消力墩后,试验表明提高了消能效果。有关做法可供类似工程参考。