臺階式溢流壩消能特性的試驗研究.pdf

1、臺階式溢流壩是一種全新的泄水建筑物形式。它一改傳統(tǒng)溢流壩在出口處集中消能的形式，使得水流在下泄過程中將能量逐漸消散，不僅有效的避免了建筑物發(fā)生空蝕破壞的危險，而且簡化了下游的消能設(shè)施，節(jié)省了工程造價。因此20世紀(jì)70年代以來，人們對其進(jìn)行的研究，方興未艾。本文通過模型試驗對臺階式溢流壩進(jìn)行了初步的探討。 按照臨界水深yc與臺階高度s的比值yc/s，以及溢流壩斜坡與水平面的夾角θ的不同，可以將臺階式溢流壩中水流流態(tài)分為跌落水流，過

2、渡水流和滑行水流。對此三種流態(tài)進(jìn)行劃分的一種新方法為：觀察臺階上漩渦的發(fā)展程度。臺階上沒有漩渦生成，水流流態(tài)為跌落水流；臺階上生成漩渦，但是漩渦并沒有發(fā)展到臺階豎直邊壁，可以保持其自由形狀，水流流態(tài)為過渡水流；漩渦發(fā)展到臺階豎直邊壁，并且在豎直邊壁處呈現(xiàn)獨特的直角狀，水流流態(tài)為滑行水流。 水翅是坡度較大的臺階式溢流壩，在流量較小時發(fā)生的一種水流現(xiàn)象，對其研究，具有現(xiàn)實意義。通過研究可以得到如下結(jié)論：水翅往往在溢流壩上游第一級臺階

3、產(chǎn)生，并存在于幾乎整個跌落水流流量范圍內(nèi)，且常常持續(xù)到過渡水流;在壩高和底坡一定時，減小水翅起始臺階尺寸，可以顯著的降低水翅高度，縮小水翅存在的流量范圍；隨著溢流壩底坡的增大，水翅高度相應(yīng)增大，水翅落點處的水平臺階面上的壓強(qiáng)出現(xiàn)最大值。 對消能率的研究，是臺階式溢流壩研究中的重中之重。采用間接法，對臺階段的沿程消能率以及總消能率進(jìn)行了研究，可得出結(jié)論為：消能率隨相對壩高Hdam/yc的增大而增大，隨單寬流量的增大而減??；在壩高和