彎曲溢洪道多級跌水與底流復(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、　針對某水庫彎曲溢洪道實(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.針對三級縱坡體型的彎曲溢洪道泄流時存在的彎曲段水面橫向超高較大、水流紊亂等問題，通過六個方案比選，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)，將彎曲段建成一級跌水消力池，與下游擴(kuò)散式陡坡消力池組合，形成含兩級消力池的多級跌水與底流復(fù)合消能體系。在一級消力池入

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高程以調(diào)節(jié)消力池內(nèi)水躍淹沒程度，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)一步提高二級消力池的消能率，降低出口流速，在二級消力池入口加設(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，進(jìn)入護(hù)坦的流速為5m/s左右;各種庫水位下，二級消力池出口平均消能率超過8