黃羊河水庫輸水洞改建工程渥奇面體型研究.pdf

1、渥奇段是水利工程泄水建筑物中常見體型，廣泛應(yīng)用于輸水洞有壓出口后的明流段、明流泄洪洞、壩內(nèi)有壓短進(jìn)水口后等部位。渥奇段起著承上啟下，實(shí)現(xiàn)水流的平順過渡的作用。但渥奇段的水流由于受離心力的作用，若曲線選擇不當(dāng)，容易引起水流躍動(dòng)、底板壓力過低等現(xiàn)象，甚至發(fā)生空化破壞。因此研究渥奇段的水力特性和渥奇段體型的設(shè)計(jì)方法，具有十分重要的意義。 本文以黃羊河水庫輸水洞出口段現(xiàn)狀體型和改建工程初步設(shè)計(jì)方案為依據(jù)，根據(jù)工程設(shè)計(jì)單位提供的基本資料，

2、在試驗(yàn)室建立水力學(xué)模型。通過水工模型試驗(yàn)，本課題首先對(duì)現(xiàn)狀輸水洞各特征工況的水力特性進(jìn)行觀測(cè)，試驗(yàn)較好地反演了原型的不良流態(tài)。然后進(jìn)行設(shè)計(jì)單位初步設(shè)計(jì)方案的模型試驗(yàn)，該方案只能滿足正常水位工作閘門全開一種工況安全運(yùn)行的要求。以校核洪水位出口平均流速，取C=1.40加肥渥奇曲線，試驗(yàn)觀測(cè)表明加肥體型可滿足閘門全開工況的安全運(yùn)行要求。但正常水位閘門局開時(shí)閘后流速大于全開工況流速，若以局開流速設(shè)計(jì)渥奇段，工程量過大。 分析了水平拋射水

3、流渥奇面原理后，反算水平射流各體型的系數(shù)C，認(rèn)為渥奇面系數(shù)C值取1.3～1.5,就能滿足全開工況安全運(yùn)行的要求。根據(jù)起始斷面流速分布計(jì)算不同初速度的質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)規(guī)跡線，將軌跡線與對(duì)應(yīng)組次水面線進(jìn)行比較分析，論證了用起始斷面上的最大流速設(shè)計(jì)渥奇曲線的合理性，并進(jìn)一步推導(dǎo)出系數(shù)C的計(jì)算公式。根據(jù)起始斷面的流速分布情況，分析了局開工況要求的渥奇曲線情況。 在水平射流曲線難以滿足要求的情況下，本課題進(jìn)一步分析了俯沖射流渥奇面曲線，發(fā)現(xiàn)該種

4、曲線可大幅度降低泄槽底板高程。對(duì)比分析系列俯沖角對(duì)應(yīng)的曲線，認(rèn)為俯沖角10°～20°之間的曲線與現(xiàn)狀底板較接近。應(yīng)用俯沖射流原理解決問題是可行的。 為了應(yīng)用泄槽底坡由緩變陡的連接拋物線，在出口前有壓段內(nèi)調(diào)整水流方向，使出口水流方向向下傾斜。通過對(duì)俯沖角為11°和20°兩種體型的試驗(yàn)結(jié)果表明這種體型可以滿足各工況安全運(yùn)行的要求。結(jié)合改建工程的實(shí)際情況，設(shè)計(jì)出實(shí)施體型。對(duì)實(shí)施體型閘室段、渥奇段、陡槽段和挑流段在各特征工況的流態(tài)、水面