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1、第43卷第2l期人民長江V01．43．No．212012年11月RiverNov．．2012Yangtze文章編號：1001—4179(2012)21—0079一03寬尾墩一跌坎底流消能工試驗研究李連文1，王麗杰2，程麗3(1．長江科學(xué)院水力學(xué)研究所，湖北武漢430010；2，河海大學(xué)水利水電學(xué)院，江蘇南京210098；3．長江科學(xué)院空間信息技術(shù)應(yīng)用研究所，湖北武漢430010)摘要：針對某水電工程泄洪量大、單寬流量大、佛氏數(shù)低且河床易沖刷的特點(diǎn)，采用水工模型試驗的方法對底流消能工、寬尾墩底流消能工、
2、跌坎底流消能工及寬尾墩一跌坎底流消能工4個方案的消能效果進(jìn)行了對比研究。結(jié)果表明，寬尾墩一跌坎底流消能工方案在典型工況下消能充分，出池水流銜接平順，對下游河床沖刷較輕。詳細(xì)介紹了4個消能方案的布置形式和試驗過程，可為同類工程參考。關(guān)鍵詞：聯(lián)合消能工；寬尾墩；跌坎；泄洪消能中圖法分類號：TV653文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A將寬尾墩用于泄洪消能是我國在泄洪消能研究方游城市的防洪作用。工程建成后還具有增補(bǔ)下游河道面取得的一項重大革新。所謂寬尾墩就是將閘墩尾部枯期流量、發(fā)展庫區(qū)航運(yùn)、改善下游河道航運(yùn)條件等綜加寬，使其閘室
3、出口縮窄，造成壩面水流沿橫向收縮，合利用效益。水電站具有泄洪流量大，地質(zhì)條件復(fù)雜形成一種特殊的三元水流，借以達(dá)到減蝕、防蝕的目等特點(diǎn)，屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候地區(qū)。根據(jù)規(guī)劃，該的，以提高消能效果。近年來的研究與工程應(yīng)用實(shí)踐水電站裝機(jī)容量為6000MW，洪峰最大流量達(dá)68800表明，合理地使用寬尾墩可以有效地解決高壩泄流消m3／s，正常蓄水位為245．00m，相應(yīng)庫容為132．82億能、減蝕和防沖的難題，從而為高壩泄流消能開辟了一m3。大壩由12個溢流壩段和8個非溢流壩段以及左條新的途徑；將寬尾墩(堰流收
4、縮射流)和跌坎、挑流、側(cè)混凝土連接壩段組成，壩頂高程252．5m，壩頂長度底流等形式消能工聯(lián)合運(yùn)用，還可顯示出比常規(guī)的平474．55m，最大壩高130．5m。12個表孔、11個中孔尾墩及單獨(dú)使用寬尾墩更大的優(yōu)越性。1～。。目前，我和10個導(dǎo)流底孔相間布置于溢流壩段，見圖1。國已建和在建的很多水利水電工程的泄流量都比較2模型及試驗方案大，對泄洪消能要求高，因采用寬尾墩一消力池底流消能工取得了較好的效果，加之其對高、中、低水頭的適模型按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計，幾何比尺1：60，為表用性，所以易于推廣¨1。相對而
5、言，采用寬尾墩跌一中雙層泄水孔斷面模型，其中表孔取一個整孑L和兩個坎底流消能工的工程比較少。本文針對具有高水頭、半孑L，中孔對應(yīng)取兩個整孔。試驗在玻璃水槽中進(jìn)行，大流量、低佛氏數(shù)、深尾水以及下游水位落差變幅大等水槽寬80cm，長30m?？紤]到阻力相似的要求和便特點(diǎn)的泄洪消能問題，通過水工模型試驗，提出了寬尾于觀測，模型采用有機(jī)玻璃制作，見圖2。墩+跌坎消力池底流消能工的消能方案‘4。，并對其水針對此水電站具有泄洪建筑物泄量大、單寬流量力學(xué)特性進(jìn)行了研究。大、佛氏數(shù)低、河床易沖刷的特點(diǎn)，比較了常規(guī)消力池
6、、寬尾墩一傳統(tǒng)消力池、跌坎消力池、寬尾墩一跌坎消力1工程簡介池4種試驗方案，見表1。以下試驗成果均是在表、中某水電站的開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，適度發(fā)揮對下孔聯(lián)泄57030m3／s條件下觀測得到。收稿日期：2012—06一18作者簡介：李連文，男，碩士研究生，主要從事水力學(xué)及水工模型試驗研究工作。E—mail：wlilianwen@163．com80人民長江空氣，形成三元摻氣水流，使消能效果增加，流速明顯減小。入池水流底部最大流速為17．22m／s，消力池中部最大流速為17．98m／s，坎前底部最大流速為1
7、7．54m／s，坎后更小，基本滿足消力池防沖要求。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體的中部流動、擴(kuò)散、消能，從而整體垂線流速均呈表大底小分布”。。在該方案下，最大流速位于樁號137，4m斷圖1溢流壩中表孔典型剖面(單位：m)面上，為24．38m／s，其余各斷面流速都小于20m／s。坎前斷面最大流心?『表孔l1廣?JIf，№0180-二工速為3．10m／s，坎后斷面最大流速?㈩。一為3．53m／s，滿足消能防沖要求。傭．M}；。JJL?JJ、廠～方案4的最大流速位于樁號岫“}l?l
8、I}!廣?{II上“i01H0，1’137．4m斷面上，為10．68m／s，其余中孔．．粉-·—01H0·。。各斷面流速都小于10m／s。坎前斷嗍Ml1表孔11L?J1_面最大流速為2．10m／s，坎后斷面圖2溢流壩中表孔縱剖面{單位：m)最大流速為2．53m／s，滿足消力池表1試驗方案基本布置防沖流速要求。3．2流態(tài)罷冀內(nèi)容方案l在一定的距離范圍內(nèi)水流以潛流為主，水l常規(guī)消力池，消力池底高程127m，池長150m，尾坎高程132m2寬尾墩一常規(guī)消力池，
