宽尾墩-跌坎底流消能工试验研究.pdf

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1、第43卷第2l期人民长江V01．43．No．212012年11月RiverNov．．2012Yangtze文章编号：1001—4179(2012)21—0079一03宽尾墩一跌坎底流消能工试验研究李连文1，王丽杰2，程丽3(1．长江科学院水力学研究所，湖北武汉430010；2，河海大学水利水电学院，江苏南京210098；3．长江科学院空间信息技术应用研究所，湖北武汉430010)摘要：针对某水电工程泄洪量大、单宽流量大、佛氏数低且河床易冲刷的特点，采用水工模型试验的方法对底流消能工、宽尾墩底流消能工、

2、跌坎底流消能工及宽尾墩一跌坎底流消能工4个方案的消能效果进行了对比研究。结果表明，宽尾墩一跌坎底流消能工方案在典型工况下消能充分，出池水流衔接平顺，对下游河床冲刷较轻。详细介绍了4个消能方案的布置形式和试验过程，可为同类工程参考。关键词：联合消能工；宽尾墩；跌坎；泄洪消能中图法分类号：TV653文献标志码：A将宽尾墩用于泄洪消能是我国在泄洪消能研究方游城市的防洪作用。工程建成后还具有增补下游河道面取得的一项重大革新。所谓宽尾墩就是将闸墩尾部枯期流量、发展库区航运、改善下游河道航运条件等综加宽，使其闸室

3、出口缩窄，造成坝面水流沿横向收缩，合利用效益。水电站具有泄洪流量大，地质条件复杂形成一种特殊的三元水流，借以达到减蚀、防蚀的目等特点，属亚热带海洋性季风气候地区。根据规划，该的，以提高消能效果。近年来的研究与工程应用实践水电站装机容量为6000MW，洪峰最大流量达68800表明，合理地使用宽尾墩可以有效地解决高坝泄流消m3／s，正常蓄水位为245．00m，相应库容为132．82亿能、减蚀和防冲的难题，从而为高坝泄流消能开辟了一m3。大坝由12个溢流坝段和8个非溢流坝段以及左条新的途径；将宽尾墩(堰流收

4、缩射流)和跌坎、挑流、侧混凝土连接坝段组成，坝顶高程252．5m，坝顶长度底流等形式消能工联合运用，还可显示出比常规的平474．55m，最大坝高130．5m。12个表孔、11个中孔尾墩及单独使用宽尾墩更大的优越性。1～。。目前，我和10个导流底孔相间布置于溢流坝段，见图1。国已建和在建的很多水利水电工程的泄流量都比较2模型及试验方案大，对泄洪消能要求高，因采用宽尾墩一消力池底流消能工取得了较好的效果，加之其对高、中、低水头的适模型按重力相似准则设计，几何比尺1：60，为表用性，所以易于推广¨1。相对而

5、言，采用宽尾墩跌一中双层泄水孔断面模型，其中表孔取一个整孑L和两个坎底流消能工的工程比较少。本文针对具有高水头、半孑L，中孔对应取两个整孔。试验在玻璃水槽中进行，大流量、低佛氏数、深尾水以及下游水位落差变幅大等水槽宽80cm，长30m。考虑到阻力相似的要求和便特点的泄洪消能问题，通过水工模型试验，提出了宽尾于观测，模型采用有机玻璃制作，见图2。墩+跌坎消力池底流消能工的消能方案‘4。，并对其水针对此水电站具有泄洪建筑物泄量大、单宽流量力学特性进行了研究。大、佛氏数低、河床易冲刷的特点，比较了常规消力池

6、、宽尾墩一传统消力池、跌坎消力池、宽尾墩一跌坎消力1工程简介池4种试验方案，见表1。以下试验成果均是在表、中某水电站的开发任务以发电为主，适度发挥对下孔联泄57030m3／s条件下观测得到。收稿日期：2012—06一18作者简介：李连文，男，硕士研究生，主要从事水力学及水工模型试验研究工作。E—mail：wlilianwen@163．com80人民长江空气，形成三元掺气水流，使消能效果增加，流速明显减小。入池水流底部最大流速为17．22m／s，消力池中部最大流速为17．98m／s，坎前底部最大流速为1

7、7．54m／s，坎后更小，基本满足消力池防冲要求。方案3的消力池由于水深增加，使下泄水流的主流在消力池水体的中部流动、扩散、消能，从而整体垂线流速均呈表大底小分布”。。在该方案下，最大流速位于桩号137，4m断图1溢流坝中表孔典型剖面(单位：m)面上，为24．38m／s，其余各断面流速都小于20m／s。坎前断面最大流心⋯『表孔l1广⋯JIf，№0180-二工速为3．10m／s，坎后断面最大流速⋯㈩。一为3．53m／s，满足消能防冲要求。佣．M}；。JJL⋯JJ、厂～方案4的最大流速位于桩号岫“}l⋯l

8、I}!广⋯{II上“i01H0，1’137．4m断面上，为10．68m／s，其余中孔．．粉-·—01H0·。。各断面流速都小于10m／s。坎前断嗍Ml1表孔11L⋯J1_面最大流速为2．10m／s，坎后断面图2溢流坝中表孔纵剖面{单位：m)最大流速为2．53m／s，满足消力池表1试验方案基本布置防冲流速要求。3．2流态罢冀内容方案l在一定的距离范围内水流以潜流为主，水l常规消力池，消力池底高程127m，池长150m，尾坎高程132m2宽尾墩一常规消力池，