表孔泄洪闸消力池辅助消能工试验研究

第!!卷第"期!##$年%!月西北水力发电&’()*+,’-*’)./012./34)’1,15.)657’01)89:;!!<9;"================================================================>?@;!##$文章编号A %$B %C D B $E F !##$G #"C ###"C #D表孔泄洪闸消力池辅助消能工试验研究吕欣欣%H陈剑!H 牛争鸣%H 王立杰%F %;西安理工大学H 西安B %##D E I !;甘肃水电勘测设计研究院H 兰州B D E ###G摘要A 通过模型试验H 对比研究了在表孔泄洪闸上应用掺气分流墩和在消力池中采用常规消能工的消能效果J 对比研究结果表明H 分流墩具有一定的消能效果H 但对水流条件有特定的要求H 有一定的局限性J 在调节运行工况变幅较大时H 可以采用常规消能工消能J 关键词A 模型试验I 表孔泄洪闸I 掺气分流墩I 消能中图分类号A K 8%L ";!文献标识码AMN 概述掺气分流墩是一种新型的辅助消能工H 是!#世纪B #年代末西安理工大学为解决拓林水电站泄洪洞消力池的空蚀问题而提出的J 掺气分流墩一般设在消力池上游的陡坡溢流面上H 其作用是将整体水流分割成多股水流H 促使多股水流竖向纵向扩散掺气H 增进空中消能量H 并增大入水面积和水股与水垫的剪切面积H 从而增进消能和掺气的效果J 本文主要是对比研究将掺气分流墩应用于表孔泄洪闸和在消力池中采用常规消能工的消能效果H 从而得出两种消能工的适用条件J本文所研究的枢纽为一综合建筑物H 总长%$%;L O J 沿坝线从左到右依次布置有土坝P 一孔进水闸P 一孔深孔泄洪冲沙闸P 三孔表孔泄洪闸和溢流堰H 进水口布置在泄冲闸上游处J 其中表孔泄洪闸为本文研究的重点J 此开敞式表孔泄洪闸共布置L 孔H 单孔净宽%#;#O H 总长L E ;#"O H堰顶高程!$%";##O H 墩顶高程!$!";##O H 堰面曲线方程Q R #;#E "D S %;E "J 下游采用底流式消能H消力池长D "O H 消力池深D ;"O H 坎高%;#O H 其剖面图见图%J图%表孔泄洪闸剖面图收稿日期A !##$C #T C !#作者简介A 吕欣欣F %T E %C G H女H 辽宁东港人H 西安理工大学水力学所水工水力学向在读硕士J!模型的设计制作及试验组次模型按重力相似准则设计"选用几何比尺为#$%&"对表孔泄洪闸进行了三种方案共七个组次的试验"#’不加掺气分流墩方案(校核洪水位三孔全开)正常挡水位三孔全开*+’加掺气分流墩方案(校核洪水位三孔全开)正常挡水位三孔全开)校核洪水位中孔单开)正常挡水位中孔单开*,’加齿墩和梯形墩-取消分流墩.在消力池中另设齿墩和梯形墩.属常规消能工’方案(正常挡水位三孔全开"加齿墩和梯形墩具体方案如下(分流墩取消.在其消力池中设置两排梯形消能墩.将前排布置到桩号为坝&/,01%&+的位置.后排末端布置在坝&/201%&+的位置.因为此位置消力池中的流速已由#+3456#,345.降到了734568345.图+梯形墩尺寸图-单位(33’图,表孔泄洪闸消力池末齿坎尺寸图-单位(33’可有效的防止空蚀破坏.并提高消能率"实际尺寸如图+.尾坎变成齿坎.实际尺寸如图,.位置后移%3"文中所有物理量的量测断面均以坝轴线断面为基准"坝轴线以上用坝&9:::1:::表示.坝轴线以下用坝&/:::1:::表示"量测值的位置为泄洪闸的中线位置"水位特征值(校核洪水位为+0+,1%3.正常挡水位为+0++3";三种方案的试验成果对比;1<流态及水面线不加墩方案中.消力池在各种运行工况下均为淹没式水跃.旋滚较为充分.没有出现明显的临界或远趋水跃"但是在各种运行工况下池末的涌动较大.池长略显不足"加分流墩方案中.水流在经过掺气分流墩后形成水舌.水流在两个掺气分流墩之间也形成了明显的掺气现象"下泄水流在经过掺气分流墩后.被分流墩分割成不清晰的四股水舌.水舌在空中互相交汇)掺混.水舌进入消力池后.消力池水流大量掺气.但是至消力池的末端.消力池内水跃的翻滚涌动仍然较大.这说明掺气分流墩的添加只是增加了消力池内的掺气量.但并没有明显的消能效果"消力池后的急流在校核洪水位和正常挡水位下基本相似.没有明显的变化.掺气分流墩添加前后.急流强度只有轻微的减弱.没有实质的变化"加梯形墩和齿墩方案中.在不同的运行工况下消力池内的流态较掺气分流墩拆除前产生了明显的变化"消力池内为完整的较小淹没式水跃.消力墩布置处的水流涌动较大.消力池出口水流较修改前跌落明显减小.虽然仍有急流段.且在其出口至海漫末端水流波动较大.但水面跌落已不明显.流速值也明显减小"图2给出了正常挡水位下.表孔泄洪闸三孔全开工况.三种方案水面线的分布比较.可以看出.加分流墩后.水流有跃起"在消力池末端.不加墩与加分流墩方案的水流跌落比较明显.落差分别为21#,3和21,73.呈现出急流段.而在第三种案中.水流经过消力池末端后变成缓流.落差变为,1+%3.水流衔接比较自然.流态较好";1!流速对于表孔泄洪闸来说.随着流程的增加.堰面0西北水力发电第++卷图!三种方案的水面线分布图"三种方案消力池和海漫上的流速分布底板高程的降低#流速呈增加的趋势$最大流速出现在桩号为坝%&%%’()*处位置#即反弧上切点附近$加分流墩案中#校核洪水位表孔泄洪闸单开运行时#此处流速最大值为*+(,-./#其余各工况均小于*"-./$水流进入消力池后#出现负流速#说明产生漩滚和回流$不加墩案时消力池末端0即坝%&%"+("%1处2的最大流速达到3()+-./#出现在正常挡水位三孔全开工况4加分流墩案时达到’(,!-./#出现在校核洪水位三孔全开工况4加梯形墩案时达到"("*-./$’第"期吕欣欣#等表孔泄洪闸消力池辅助消能工试验研究因此加分流墩以后!反弧切点附近流速增大!消力池末端流速比不加墩方案有所减小!比加梯形墩方案有所增大!说明分流墩起到一定的消能效果!但不明显"加齿墩和梯形墩以后!海漫上的流速比加分流墩方案小!最大流速为#$%&’()"图*为正常挡水位下三种方案的流速分布情况"可以看出!加分流墩方案的反弧切点附近平均流速要比其他两个方案要大"加分流墩后!消力池内流速沿断面分布比较均匀+而其它两个方案呈现底流速大表流速小的趋势"海漫上的流速分布比较均化!其中不加墩方案平均流速最大!加梯形墩方案最小",$,下游河床的冲刷正常挡水位下当表孔泄洪闸三孔全开运行时!最深冲坑均出现在河道左岸"加分流墩方案中冲坑最低点高程为-*%.$/’!加梯形墩方案中冲坑最低点高程为-*%0$**’"相比之下!后者比前者冲刷最低点高程有所提高!冲坑深度减小了-$%*’!说明如果不在最佳工况下!加分流墩方案造成的冲刷效果反而没有常规消能工好"表/给出了消力池的冲坑参数"表/消力池的冲坑参数工况加分流墩方案加梯形墩方案冲刷最低点高程(’-*%.$/-*%0$**距海漫末端位置(’0***冲坑深度(’.-$0%$0*冲坑坡度1$-#/1$.#-2结论总的来说!表孔泄洪闸的分流墩对增大消力池掺气作用明显!可以防止空蚀破坏!也增加了一定的消能率!因此可以缩短消力塘长度"但是分流墩发挥的作用还与上下游水位调节变幅有关!只有在某一特定工况下劈流头分流才能达到最佳效果!消能率才能达到最高"故其作为辅助消能工的条件受到限制"如果不在最佳工况下!其对池内和池后海漫上的水流流态3流速无本质上的改变!漂浮物破坏的可能性较大!墩体的结构安全也让人担心!施工精度和经济性也值得商榷"另外!用劈流头分流还可能产生雾化现象!对下游造成影响"而在上下游水位变幅较大3运行工况较多时!梯形墩方案的消力池内流态较为理想!消力池末端急流变成缓流!海漫上流速减小!水流衔接自然!消能效果良好!故可以采用常规消能"因此通过对比得出!在特定运行工况下!且下游条件不允许增设其他辅助消能工时!可采用掺气分流墩+而只要设计合理!当上下游水位变幅较大运行工况较多时!且下游条件允许增设其他辅助消能工!可采用常规消能工"参考文献45.6李建中$水力学576$西安4陕西科学技术出版社!-11-$5-6李建中!等$高速水力学576$西安4西北工业大学出版社!.%%0$586青海省大通河江源水电站工程枢纽水工模型试验报告596$西安理工大学水力学研究所!-11/$506牛争鸣$泄水曲面水流的水力特性576$西安4陕西科学技术出版社!.%%&$5*6:;.**<%*!水工模型试验规程5:6$中华人民共和国水利部!.%%*$=>?@A B?C D E?F G H G I J K L M@F?C N K O D P P D B Q G D L F L FH I C M Q R?H B D S S T Q K U I P>D L F V L L S ;W X Y Z<[Y Z.!\]^_‘Y a Z-!_b c d e f Z g<’Y Z g.!hi_j;Y<k Y f.l.$X Y m a ZcZ Y n f o)Y p qr s t f u e Z r v r g q!:e a a Z[Y X Y m a Z#.110&!\e Y Z a+-$j a Z)w:w o n f q a Z x y f)Y g Z b Z)p Y< p w p fr s]q x o r z r{f o^Z g Y Z f f o Y Z g!j a Z)w;a Z|e r w#0&111!\e Y Z a}~!P G C Q R G4hY p ep e f’r x f v p f)p!p e fu r’z a o a p Y n f)p w x Y f)r sf Z f o g qx Y))Y z a p Y r Zf s s f u p r s p e fa f o a p Y r Z )z v Y p p f o z Y f o r Zp e f)w o s a u f)z Y v v{a qa Z xp e fu r Z n f Z p Y r Z a v)r w o u f)r Zp e f u w)e Y r Zz r r v{f o fu r Z x w u p f x Y Zp e Y)z a z f o$b p{a))e r{Z"qp e f)p w x qp e a p a f o a p Y r Z)z v Y p p f o z Y f o e a n fu f o p a Y Zz r)Y p Y n f f s s f u p)!"w p p e f o f Y)a)z f u Y s Y u o f#w f)p p r p e f u w o o f Z p u r Z x Y p Y r Z)!)r p e f o f a o f)r’f v Y’Y p a p Y r Z)$he f Z p e f o f g w v a p Y r Z r s{r o$Y Z gu r Z x Y p Y r Z)n a o Y f)g o f a p v q!p e fu r Z n f Z p Y r Z a v f Z f o g qx Y))Y z a p Y r Z)e r w v x"f w)f x$%?K T L C J P4’r x f v p f)p+)w o s a u f)z Y v v{a q+a f o a p Y r Z)z v Y p p f o z Y f o+f Z f o g qx Y))Y z a p Y r Z&西北水力发电第--卷。

辅助消能工应用于低佛氏数水流消能的试验研究
梁跃平;刘海凌;梁国亭
【期刊名称】《华北水利水电学院学报》
【年(卷),期】2000(021)001
【摘要】低水头闸坝工程的一个普遍水力学问题是低佛氏数水流的消能防冲,其特点是消能率低,为达到较好的消能效果,常在消力池中加设一些辅助消能工.结合沂沭河上某节制闸的消能试验,探讨几种辅助消能措施在低佛氏数泄水建筑物中的应用.【总页数】4页(P13-16)
【作者】梁跃平;刘海凌;梁国亭
【作者单位】黄河水利科学研究院,河南,郑州,450003;黄河水利科学研究院,河南,郑州,450003;黄河水利科学研究院,河南,郑州,450003
【正文语种】中文
【中图分类】TV135.2+1
【相关文献】
1.辅助消能工的水力特性及其在低佛氏数水跃消能中的应用 [J], 秦琤
2.低佛氏数底流消能辅助消能工模型试验分析 [J], 李梦成;童海鸿
3.辅助消能工的水力特性及在闸下低佛氏数水跃消能中的应用 [J], 花立峰
4.低坎分流墩用于低佛氏水流消能的试验研究 [J], 王海龙;孙桂凯;徐伟章
5.T形墩应用于低佛氏数水流消能的试验研究 [J], 陈俊英;张新燕;张宽地;吕宏兴因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

安康⽔电站表孔消⼒池底板修复技术研究汇总-精安康⽔电站表孔消⼒池底板修复技术研究王增利⼀．电站概况安康⽔电站位于汉江上游，在陕西省安康市城西18km处。

下游距已建丹江⼝⽔电站约260km，上游距已建的喜河⽔电站约145km。

安康⼯程以发电为主，兼顾防洪、航运、养殖、旅游等综合利⽤效益。

⽔库正常蓄⽔位330m，死⽔位300m。

正常蓄⽔位以下库容25.8亿m3，可进⾏不完全年调节。

⽔库预留3.6亿m3防洪库容，可以消减五年⾄⼆⼗年⼀遇洪⽔洪峰流量3000～4500 m3/s。

坝址多年平均流量608m3/s，多年平均年径流量192亿m3/s，设计洪峰流量（P=0.1%）36700 m3/s，校核洪峰流量（P=0.01%）45000 m3/s 。

电站总装机容量800MW，保证出⼒175MW，多年平均发电量28亿kW.h，年利⽤⼩时数3500h。

电站枢纽⼯程由拦河坝、泄洪消能建筑物、坝后式⼚房和通航设施等建筑物组成。

⼆．⼯程基本情况及历史资料2.1 ⼯程基本情况安康⽔电站表孔消⼒池长108m，宽91m，纵横缝将池底板分成37块，除最右侧11坝段7块宽9m（另6m 与⼩导墙连接），其余为19×18 m。

池底板⾼程229.00m, 尾坎⾼程243.00m，池深14m。

消⼒池底板厚均≥7m,最厚处达到20m，底板表⾯为1m厚R28300#抗冲混凝⼟，其内设⼀层抗冲防裂钢筋⽹，以下为R28150# 基础混凝⼟，深度⼤于7m坑槽部位回填R28100#混凝⼟。

各块纵横缝在⾯层抗冲混凝⼟内设铜⽌⽔和塑料⽌⽔各⼀道，基础混凝⼟纵横缝内设键槽相嵌连接，表下0+090.00m、0+108.00m两条纵缝进⾏了并缝灌浆。

消⼒池底板下设有抽排系统，纵横排⽔廊道，廊道底板⾼程为222.50m，横向廊道骑缝布置，纵向廊道在缝下3.75m处，廊道内设有基础排⽔孔，⽤以降低消⼒池底板的仰压⼒。

廊道集⽔汇⼊⼩导墙墙6的集⽔井，经布置在252.5m⾼程的深井泵抽排⾄尾⽔渠。

《河南水利与南水北调》2023年第11期勘测设计某水库泄洪闸消力池长对池内水力特性影响的分析谢高鹏，张琛（江西省潦河工程管理局，江西奉新330700）摘要：为准确确定出消力池长与消能效果之间的关系，以安福县泸水河北岸灌区白门洲水库为例，在设计计算其消力池长的基础上，对消力池长影响水流流态、底板及尾坎动水压强、脉动压强、总消能率的具体程度展开量化分析。

结果表明，消力池长越长，池内各项水力特性指标取值也越合理，并能显著改善出池水流和下游河道水流的衔接状态；同时，消力池长增大后，对消力池总消能效率的影响相对较小。

为此，必须在综合比较池内各项水力特性及消能效果与工程造价的基础上，合理确定消力池长。

关键词：消力池；池长；水力特性；消能效果中图分类号：TV135.2文献标识码：B文章编号：1673-8853（2023）11-0065-020引言与挑流消能和面流消能相比，底流消能这种形式因结构简单、消能充分、适用各种地形，在各类溢流坝、水闸等水工建筑物中得到广泛应用。

基于此背景，依托具体灌区跌坎消力池消能方式，对消力池长度影响水流流态及消能效果的问题展开分析，以确定出工程所适用的消力池长。

1工程概况安福县泸水河北岸灌区是一座以北渠水陂为龙头，联接磨下、龙口、东风、茅庵、白门洲等5座小（1）型水库及冷水坑、莳园冲、仄院、月塘、谷家庙、北方前、塘姑井、牛轭坑、黄牛坑等9座小（2）型水库的水源串联的长藤结瓜的中型灌区，由安福县北渠，龙口、东风、磨下、茅庵、白门洲、南江等小型水利工程灌区组成，设计灌溉面积3473.33hm2，现状实际灌溉面积2570.67hm2。

白门洲水库主要泄水建筑物为泄洪冲砂闸，均为开敞式平底堰形式，单孔净宽10m，底板及闸墩顶高程分别为211m和254.30m，闸室净高14.80m，设置弧形工作门，门后底板通过1：4斜坡接反弧段和消力池连接。

为确保下泄余能的有效消除，对下游建筑物起到较好的保护作用，并保证河岸安全及河道行洪能力，需要就白门洲水库泄洪闸有关消力池长对池内水力特性影响进行分析研究。

泄洪消力池消力墩消能特性数值模拟研究
陈柏雨;钟振宇;聂文豪;蒋勤;郝婕
【期刊名称】《水电能源科学》
【年(卷),期】2024(42)5
【摘要】消力墩是常用的泄洪消力池消能结构物之一,对其消能效果与结构优化研究在枢纽结构设计中具有重要作用。

为此,基于描述非恒定流运动的雷诺平均(RANS)方程和描述紊流运动的Realizableκ-ε湍流模型,采用VOF自由表面追踪方法,建立了模拟大自由表面变形流体运动的数值计算模型,对坝面泄洪引起的跌坎型消力池内复杂流体运动及消力墩的消能特性进行研究。

首先,对不同坝面泄洪条件下消力池内水流运动进行模拟,通过将自由液面、水流流态及底板压强分布等的模拟结果与室内实测数据进行对比,验证了模型的模拟精度和可靠性;在此基础上,模拟分析了矩形、直角梯形和T形三种典型消力墩对消力池内水流流速、液面形态及湍动能分布的影响,探讨了长、宽、高相同、几何形状不同的消力墩的消能效果。

结果表明,对水流能量的耗散作用,矩形消力墩优于直角梯形消力墩、直角梯形消力墩优于T形消力墩。

【总页数】5页(P144-148)
【作者】陈柏雨;钟振宇;聂文豪;蒋勤;郝婕
【作者单位】河海大学港口海岸与近海工程学院;中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司;中水珠江规划勘测设计有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TV653.1
【相关文献】
1.宽尾墩跌坎消力池消能水力特性模拟研究
2.带消力池的交汇泄洪洞水力特性数值模拟
3.底流消力池墩栅联合消能工水力特性数值模拟研究
4.跌坎消力池尾坎坡度对泄洪消能影响的三维数值模拟
5.阶梯溢流坝和宽尾墩及消力池组合消能的水流数值模拟研究
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