阶梯式消能工与掺气墩在工程中的联合运用.pdf

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1、第47卷第15期人民长江Vo1．47．No．152016年8月YangtzeRiverAug．，2016文章编号：1001—4179(2016)15—0078—04阶梯式消能工与掺气墩在工程中的联合运用王自明，王斌，包中进(浙江省水利河口研究院，浙江杭州310020)摘要：为使溢洪道具有较好的泄流条件，提高消能效率同时节省投资，提出了阶梯式溢洪道与掺气墩相结合的联合消能方式。以某水库溢洪道改造工程为例，对溢洪道的阶梯尺寸、掺气墩的结构及布置型式进行了探讨，最终泄槽段采用了1m的阶梯形式与前倾30。的圆柱形掺气墩相结合的联合消能方

2、式。试验结果表明，阶梯式消能工和掺气墩联合运用消能效果优异，水流条件明显改善。关键词：阶梯式消能工；掺气墩；模型试验；溢洪道中图法分类号：TV651．1文献标志码：ADoI：10．16232／j．cnki．1001—4179．2016．15．017大大减小了消力池开挖深度I9，确保了消力池左侧1研究背景高边坡稳定的同时，节省了大量工程投资。王洪伟等随着坝工设计理论、水力学研究和施工技术的进在大河口水库应用了外凸式阶梯式技术，解决了下游步，一些新型消能工随之出现，较为典型的就有阶梯式消能问题，确保下游河道安全问题。消能工。这种消能

3、工布置能够利用溢流坝面或陡槽段然而，常规阶梯式溢洪道的使用具有两个较大的来消除水流的大部分动能，从而为消力池优化创造条限制：①对起始掺气位置要求高，位置太低、流速过件，以达到缩减消力池尺寸，甚至省去消力池的目的，大、位置太高、流速偏小，均不能够形成滑掠掺气水流；具有巨大的经济效益及推广价值。特别是在近些年的②溢洪道单宽流量有限制，一般不超过20m／(S·水库除险加固项目实施中，受投资及场地等限制，大部m)。因此，许多溢洪道均无法采用该技术。分除险加固的溢洪道都以在原布置上改建、扩建为主，为了拓展该技术的应用范围，确保溢洪道泄洪安

4、场地非常局促，特别是投资占比较大的消力池部分，其全，减少工程投资，提高泄洪建筑物的防灾能力，本文调整将大大增加工程的总体投资。构想了阶梯式消能工联合掺气墩的方案，并将其运用目前，国内外对阶梯式消能工进行了大量研究工于某水库工程中。通过对比溢洪道优化前后流场以及作。黄智敏等开展了内凹型阶梯和不连续式外凸阶梯下游消能效果，明确了该联合方案的可行性。研究结的应用条件、溢洪道阶梯式陡槽掺气位置以及消能研果对新建或改扩建水利工程或具有广泛的推广应用价究；AlirezaAttarian等开展了不同阶梯高度的消能值。效果研究；Chanson，

5、Hubert对不同坡度的台阶消能进行了研究；包中进等在老挝南果河水电站设计中2工程概况和模型布置应用阶梯式消能工，解决了南果河下游深覆盖层的消能防冲问题；金裕祥等在嵊州南山水库泄洪洞出口2．1工程概况应用了阶梯式消能工，确保了常年困扰溢洪道边坡经某水库是一座以供水为主，兼顾灌溉、防洪等综合常遭到泄洪破坏的问题。陆芳春等分别在诸暨石利用的水利工程。工程中大坝与泄水建筑物按100a壁水库和玉环里墩水库溢洪道应用了阶梯式消能工，一遇洪水设计，水库正常蓄水位88．00m，相应库容为收稿日期：2016—03—28基金项目：浙江省科技计划项

6、目(2015F50012)作者简介：王自明，男，工程师，研究方向为水工水力学及水环境。E—mail：Wangziminl301@126．corn第15期王自明，等：阶梯式消能工与掺气墩在工程中的联合运用792586万m。校核洪水位(P=0．05％)为89．70m，3试验方案设计泄流量为477m／s，设计洪水位(P=1％)为88．52nl，设计泄流量为331m’／s，消能洪水位(P=此次物理模型针对泄槽段采用了两种设计方案：33．3％)为88．20m。①光滑泄槽，即原方案；②掺气墩和阶梯式泄槽，即水库泄水建筑物为岸坡式溢洪道，位于

7、右岸坝头，在原方案的基础上，提出将光滑泄槽改为阶梯式陡懵，由进水渠、泄洪闸控制段、泄槽段、消能段及出水渠等试验比较了1in阶梯及1～2m过渡阶梯两种阶梯式组成。闸室上游进水渠底高程80．001TI，右侧设混凝消能工布置方案，起始段均采用两级0．4，0．6，0．8m6土扭面护坡，进水渠下接控制段，泄洪闸为3孔正堰，个台阶过渡，台阶总数分别为36级及25级，阶梯剖面每孔净宽6．00m(采用WES幂曲线实用堰)，并设3示意见图3。扇6．00m×5．20m露顶式弧形钢闸门，配3台Q×Q2×100kN弧门启闭机进行操作。堰基高程79．50

8、m，堰顶高程84．00m，溢流堰下接陡坡式泄水槽，净宽22m，呈矩形断面。根据现场地形条件，泄槽纵坡分两段布置：上段坡比为1-10，下段坡比为1：1．4，上、下段之间底坡采用抛物线连接，泄槽水平投影总长83．0m。泄槽下游共设2级消力池。其中一级消力池为不等宽矩