第二部分-工程水力学 - IAHR中国分会

第 二 部 分 工 程 水 力 学
坎 后 流 速 分 布 趋 于 均 匀 , 消 能 效 果 显 著 , 下 游 水 面 衔 接 平 顺 。 当 下 泄 消 能 防 冲 设 计 流 量 2170
m 3 /s 时 , 二 次 跌 水 最 大 落 差 2.67 m。 河 床 最 大 底 流 速 14.20 m/s, 最 大 面 流 速 13.60 m/s, 最 大
波 浪 爬 高 为 3.06 m, 尾 坎 末 2 # 孔 中 线 上 的 面 、 底 流 速 分 别 为 11.34 m/s 和 16.27 m/s。 试 验
成 果 见 表 2。 但 下 泄 高 速 水 流 直 冲 底 板 和 消 力 坎 , 消 力 坎 处 流 速 大 , 高 达 26.0 m/s, 冲 击 能
量 巨 大 , 水 流 剧 烈 翻 腾 , 涌 浪 很 高 , 超 过 厂 坝 导 墙 顶 部 , 底 板 和 消 力 坎 都 承 受 很 大 的 冲 击 力
而 不 宜 使 用 。
4.2 提 出 “ 宽 尾 墩 + 跌 坎 式 消 力 池 + 强 制 水 跃 坎 ” 联 合 消 能 工
根 据 我 国 目 前 应 用 跌 坎 消 力 池 较 多 , 这 种 消 能 工 使 高 速 水 流 脱 离 底 板 , 增 加 底 板 稳 定 性 ,
跌 坎 后 产 生 漩 滚 增 加 水 流 消 能 的 作 用 。 并 依 据 前 人 试 验 研 究 表 明 , 应 用 强 制 水 跃 坎 有 降 低 底
流 消 能 尾 水 深 度 和 缩 短 池 长 的 作 用 。
经 设 计 和 试 验 人 员 共 同 研 究 , 提 出 “ 宽 尾 墩 + 跌 坎 消 力 池 + 强 制 水 跃 坎 ” 的 消 能 方 案 ,
宽 尾 墩 收 缩 比 为 0.3, 收 缩 角 22.78°。 经 多 次 修 改 优 化 后 的 推 荐 方 案 见 图 4。
图 4 推 荐 方 案 溢 流 坝 消 能 工 剖 面 图
以 下 泄 消 能 防 冲 设 计 流 量 2170 m 3 /s 的 试 验 为 例 , 因 受 到 宽 尾 墩 的 约 束 作 用 和 顶 部 跌 流
的 影 响 , 过 闸 水 流 被 收 缩 成 下 部 窄 上 部 宽 的 射 流 , 在 横 断 面 上 射 流 呈 中 间 低 两 侧 高 的 “Y”
字 型 ; 为 三 元 水 流 , 收 缩 主 流 贴 堰 面 而 下 , 上 部 水 舌 呈 跌 流 状 和 消 能 池 底 板 成 一 锐 角 注 入 池
内 , 其 水 平 方 向 的 分 量 参 与 底 流 消 能 , 其 竖 直 方 向 的 分 量 和 消 能 池 内 水 垫 碰 撞 消 能 , 从 而 加
剧 水 流 掺 混 、 紊 动 和 动 能 的 消 刹 , 掺 气 量 剧 增 , 消 能 充 分 。 下 游 河 道 流 速 的 分 布 沿 流 程 逐 渐
均 化 , 于 下 0+250 m 处 断 面 流 速 分 布 趋 于 均 匀 , 与 天 然 情 况 接 近 。
池 底 流 速 明 显 降 低 , 已 降 到 13.38 m/s, 仅 为 入 池 流 速 的 53%, 对 结 构 安 全 有 利 。 在 实
际 运 行 中 , 小 洪 水 的 频 率 相 当 大 , 因 此 , 消 力 池 底 板 出 现 高 流 速 运 行 的 工 况 不 多 , 这 对 底 板
的 安 全 运 行 是 有 利 的 。
冲 刷 坑 最 深 点 靠 近 右 岸 , 坑 底 高 程 为 467.71 m, 位 于 下 0+113 m, 算 至 护 坦 末 后 坡 比 大
于 1:3; 冲 坑 前 坡 有 堆 丘 , 淤 积 量 较 大 , 但 因 冲 坑 不 深 , 后 坡 比 很 缓 , 不 致 于 影 响 坝 体 的 安
全 。 冲 沙 底 孔 边 基 本 不 冲 , 或 有 些 回 淤 。 冲 沙 底 孔 出 口 右 前 方 有 一 冲 刷 坑 , 冲 坑 平 面 呈 长 形
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