彎曲溢洪道多級(jí)跌水與底流復(fù)合消能研究.pdf

1、溢洪道是水利樞紐中最常用的泄水建筑物，一般呈直線等寬對(duì)稱布置，但在某些情況下，由于地形地質(zhì)條件、樞紐布置、泄流入河、工程造價(jià)等方面的限制，不得不修建含彎曲段的溢洪道。彎曲段水流呈三維螺旋紊流，水力特性復(fù)雜，給溢洪道的消能防沖提出了更高的要求。
　　本文總結(jié)了彎道水流水力特性的研究現(xiàn)狀，對(duì)水面縱橫比降、彎道環(huán)流、急流沖擊波的計(jì)算公式、變化規(guī)律等做了簡(jiǎn)要介紹。在理論研究基礎(chǔ)上，介紹了工程實(shí)踐中常用的消減彎道急流沖擊波的方法。
　

2、　針對(duì)某水庫(kù)彎曲溢洪道實(shí)際工程，采用模型試驗(yàn)與理論分析相結(jié)合的方法，研究了不同消能方式下彎曲溢洪道水流的脈動(dòng)壓力、流態(tài)、水深流速分布以及消能效果，具體工作包括:
　　1.針對(duì)三級(jí)縱坡體型的彎曲溢洪道泄流時(shí)存在的彎曲段水面橫向超高較大、水流紊亂等問(wèn)題，通過(guò)六個(gè)方案比選，靈活運(yùn)用多種消能元件的有機(jī)組合，確定了“消力坎+水墊塘+T形墩+分流墩”的底流復(fù)合消能方式，有效解決了水面不均及消能率不足的問(wèn)題，但是消能元件眾多，施工和技術(shù)難度均較

3、大，且不經(jīng)濟(jì)。因此，考慮改建溢洪道。
　　2.鑒于溢洪道原地形存在天然跌坎，為集中落差，將溢洪道建成五級(jí)跌水型式。該布置充分利用地形，減少了開挖，但同樣由于彎曲段的存在，流態(tài)紊亂，彎曲段右岸水深遠(yuǎn)高于左岸水深，出彎曲段后，由于右岸邊墻的偏轉(zhuǎn)，水流集中在左岸，主流先右后左，呈“S”形。
　　3.借鑒相關(guān)工程經(jīng)驗(yàn)，將彎曲段建成一級(jí)跌水消力池，與下游擴(kuò)散式陡坡消力池組合，形成含兩級(jí)消力池的多級(jí)跌水與底流復(fù)合消能體系。在一級(jí)消力池入

4、口和出口分別設(shè)置兩道斜向高低坎，入口坎右高左低，出口坎左高右低，改變彎道進(jìn)口消力坎的絕對(duì)高程以調(diào)節(jié)彎道段上游的水深，改變彎道出口消力坎的絕對(duì)高程以調(diào)節(jié)消力池內(nèi)水躍淹沒(méi)程度，取得了較好的效果。消力坎的型式、布置由理論分析計(jì)算和試驗(yàn)研究結(jié)合確定。為進(jìn)一步提高二級(jí)消力池的消能率，降低出口流速，在二級(jí)消力池入口加設(shè)消力坎，消力池后設(shè)置防沖槽。優(yōu)化后，宣泄50年一遇洪水時(shí)，進(jìn)入護(hù)坦的流速為5m/s左右;各種庫(kù)水位下，二級(jí)消力池出口平均消能率超過(guò)8