東莊水利樞紐無碰撞泄洪消能體型優(yōu)化研究.pdf

1、高拱壩泄洪消能的顯著特點(diǎn)是窄河谷、高水頭、大單寬流量，高速水流及其泄洪消能問題十分突出，消能防護(hù)成為關(guān)鍵技術(shù)難題之一。二灘工程的消能模式充分表明了空中碰撞消能的優(yōu)點(diǎn)，但其最大問題在于使泄洪霧化大大增強(qiáng)，對壩體及下游岸坡造成威脅甚至破壞，表中孔空中無碰撞消能是解決這一問題的有效途徑，本文結(jié)合東莊水利樞紐工程，利用模型試驗(yàn)及數(shù)值模擬方法對無碰撞泄洪消能體型進(jìn)行了優(yōu)化研究，具體研究工作如下：
　?。?）研究了17種表孔寬尾墩體型方案下表

2、孔的泄流能力、水舌空中擴(kuò)散特性、水墊塘?xí)r均沖擊動壓等水力特性，并總結(jié)了不同體型參數(shù)對表孔水力特性的影響規(guī)律。與常規(guī)寬尾墩體型方案相比，表孔邊墻外伸后，水舌縱向擴(kuò)散長度最大增幅為21.5m，水舌空中形態(tài)穩(wěn)定，沖擊壓強(qiáng)最大降幅73.9％。
　?。?）提出3種表孔新體型，并與不同中孔體型組合運(yùn)用于聯(lián)合泄洪模型試驗(yàn)，得到了不同方案下表孔的泄流能力，表中孔空中無碰撞消能效果，水墊塘?xí)r均沖擊壓強(qiáng)，脈動壓強(qiáng)。經(jīng)過不同方案水力特性比較分析，得出體

3、型方案3水頭應(yīng)用范圍最廣，表中孔水舌間隙明顯，能形成較好的水舌空中無碰撞效果；水墊塘底板最大時(shí)均沖擊壓強(qiáng)值與前2種體型相比最大降幅分別為39.0%、18.1%；脈動壓強(qiáng)均方根最大值與前2種體型相比最大降幅分別為58.6%、40.1%，確定了體型方案3為最優(yōu)方案。
　　（3）采用RNG k-ε三維紊流模型對設(shè)計(jì)工況下3種體型方案表中孔聯(lián)合泄洪消能水力特性進(jìn)行了數(shù)值模擬，結(jié)果表明計(jì)算值與試驗(yàn)值基本吻合，隨后用該數(shù)值方法研究了不同二道壩