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阶梯式消能工在低水头溢流坝中的应用

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尺Ｌ ＝ ２ ０ 。阶梯式 溢流 坝 模 型高 ７ ０ ｃ ｍ， 泄槽 宽 １ ｍ， 溢流 坝顶部 采用 克 一奥 剖 面 ， 自直 线 段 和 坝 面 曲线 切
和发 展 ， 阶梯式 溢流 坝作 为一 种 新 型 的消 能 工 逐渐 在 泄水建 筑 物工 程 中得 到广 泛 认 可… 。阶 梯 式 消 能 工 通过 在坝 身增设 一 系列 阶梯 ， 利 用 过坝 水 流 与 阶梯 产 生碰撞 ， 使 得下 泄水 流在 阶梯 凹角形成 横轴 漩 涡 ， 引起 负压 ， 并 与坝面 主流发 生强 烈 的掺混作 用 ， 加 剧水 流紊 动， 加 强掺 气 ， 使 得过 坝 水 流 在坝 身 消 耗 部分 能 量 ， 改
ｃ ｕｓ ｓ ｅ ｄ．Ｔｈ ｅ ｓ ｔ ｕｄ ｙ ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｄ ｅ ｓ ａ ｕ ｓ ｅ ｆ ｕ ｌ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｏ ｆ ｓ ｔ ｅ ｐ ｐ ｅ ｄ ｄ ｉ ｓ ｓ ｉ ｐ ａ ｔ ｅ ｒ ．
２ ０ １ ５年第 １ 期
２ ０ １ ５ Ｎｕ ｍｂ ｅ ｒ １
水电Biblioteka 与 新 能源 总第 １ ２ ７期
Ｔ ｏ ｔ ａ ｌ Ｎｏ ．１ ２ ７
ＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ ＡＮＤ ＮＥＷ ＥＮＥ ＲＧＹ
Ｄ Ｏ Ｉ ：１ ０ ． １ ３ ６ ２ ２ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｃ ｎ ４ ２—１ ８ ０ ０ ／ ｔ ｖ ． １ ６ ７ １— ３ ３ ５ ４ ． ２ ０ １ ５ ． ０ １ ． ０ ０ ７
点处设 置 ２ ０级 阶梯 ， 延 伸 至 坝址 ， 尺 寸为 ３ ｃ ｍ×
Ｚ ＨＡＮＧ Ｌ ｉ ，ＬＡＩ Ｋｅ ｈ ｕ ａ ，Ｚ ＨＯＵ Ｚ ｈａ ｏ
（ １ ．Ｓ ｈ ｉ ｓ ｈ ｏ ｕ Ｂ ｒ ａ ｎ ｃ ｈ ｏ ｆ Ｙ ａ ｎ ｇ ｔ ｚ ｅ Ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ Ａ ｕ ｔ ｈ ｏ ｉ ｒ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｊ ｉ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｃ ｉ ｔ ｙ ， Ｊ ｉ ｎ ｇ ｚ ｈ ｏ ｕ ４ ３ ４ ０ ０ ０， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
ａ ｎ ｄ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｚ ｅ ｄ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｌ ｙ ．Ｔ ｈ ｅ ｍａ ｊ ｏ ｒ ｉ ｍ ｐ ａ ｃ ｔ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｏ ｆ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｐ ａ ｒ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ —
２ ．Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｗａ ｔ ｅ ｒ Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｈ ｙ ｄ ｒ ｏ ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ， Ｗｕ ｈ ａ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ，Ｗｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ７ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
阶梯 式 消 能 工在 低 水 头 溢流 坝 中的应 用
张 力 ， 赖 克 华 ， 周 招
（ １ ．荆州市长江河道管理局石首分局 ， 湖北 荆州 ４ ３ ４ ０ ０ ０ ； ２ ．武汉 大学水利水 电学 院， 湖北 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ２ ）
摘要： 结合凯勒塔阶梯式溢流坝资料， 通过水工模型试验， 对水流流态、 掺气特征、 坝面沿程压力分布以及阶梯消能率
等， 进行 了系统 的研究和分析 ， 并讨论各种水 力参数 的主要影 响因子及其变化规律 ， 为阶梯 消能工设计提供依 据。
关键 词 ： 阶梯式溢流坝； 水流流态； 水力参数； 影响因子
中图分 类号 ： Ｔ Ｖ ６ ５ ２ ． ２ ： Ｔ Ｖ １ ３ ５ ． ２ ２
文献标 志码 ： Ａ
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ：Ａ ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｔ ｅ ｓ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈｅ Ｋａ ｌ ｅ ｔ ａ ｓ ｔ ｅ ｐｐ ｅ ｄ ｏ ｖ ｅ ｒ ｆ ｌ ｏ ｗ ｄ ａ ｍ ｉ ｓ ｃ ａ ｒ ｒ ｉ ｅ ｄ ｏ ｕ ｔ ，ｉ ｎ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｔ ｈ ｅ ｆ ｌ ｏ ｗ ｐ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ，ａ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｉｓ ｒ ｔ ｉ ｃ ｓ，ｗａ ｔ ｅ ｒ ｐ ｒ ｅ ｓ ｓ ｕ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ｉｂ ｒ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｍ ｓ ｕ ｒ ｆ ａ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｄｉ ｓ ｓ ｉ ｐ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｅ ｐ ｓ ａ ｒ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｉ ｅ ｄ
文章 编号 ： １ ６ ７ １— ３ ３ ５ ４ （ ２ ０ １ ５ ） ０ １— ０ ０ ２ ６— ０ ３
Ａｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈｅ Ｓ ｔ ｅ ｐ ｐｅ ｄ Ｄｉ ｓ ｓ ｉ ｐ ａ ｔ ｅ ｒ ｉ ｎ Ｌｏ ｗ－ ｈ ｅ ａ ｄ Ｏｖ ｅ ｒ ｌｏ ｆ ｗ Ｄａ ｍｓ
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ：ｓ ｔ ｅ ｐ ｐ ｅ ｄ ｏ ｖ ｅ ｒ ｌ ｆ ｏ ｗ ｄ ａ ｍ ；ｆ ｌ ｏ ｗ ｐ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ；ｈ ｙ ｄ ｒ ａ ｕ ｌ ｉ ｃ ｐ ａ ｒ ａ ｍｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ；ｉ ｍｐ ａ ｃ ｔ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ
近年来 ， 随着碾 压 混凝 土 （ Ｒ Ｃ Ｃ） 筑 坝 技 术 的应 用

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溢洪道阶梯消能工应用和运行观察

溢洪道阶梯消能工应用和运行观察

段 的流 态 ，陡 槽 段 末 端 的 消 力 池 人 池 流 速 小 于 １ ／，大 ６ｍ ｓ
２ 虎 局 水 库 溢 洪 道
・
４ ・ ０
水 利 水 电工 程 设 计
Ｄ Ｈ ・２ １ 年 第 ２ 卷 第 ４期 ＷＲ Ｅ ００ ９
溢 洪道阶梯 消能工应用和运 行观察
黄 智敏
摘 要
赖 翼峰
朱 红 华
溢洪道 陡槽段 的外 凸型阶梯 跌坎是一种新型的消能工。溢洪道 陡槽段 设置 了外 凸型 阶梯 跌坎之 后，可大大
增加 陡槽段泄流 的消 能率，减小 陡槽段下游消力池尺寸和工程量 。根据广东省 ４座水库 溢洪道和拦 河 闸外 凸型阶梯 跌坎 消能 工的应用和原 型观察 ，介绍溢 洪道和拦 河闸陡槽段 的不连续 外凸型阶梯 消能工运行情况 ，供 工程设计 和运
１２ 阶梯 消 能 工 布 置 ．
・４ １・ 流量达 约 １４Ｉ ／，接近溢洪道消能设计洪水泄流量 。泄洪 ６ ３ｓ ｎ 运行过程 中 ，可 以观察 到阶梯 陡槽段泄 流表层饱 和掺 气体 ， 呈乳 白色水 体状 ，表 层水 体水滴 落在 陡槽 段 内；陡槽 段下
游消力池水 跃稳 定 ，消能 较充分 ，出池水 流较 平顺与 下游 河道水 流衔 接。整个 泄洪 历时 约 １ 。泄洪 过后 ，对 溢洪 ０ｈ 道进行全 面检查 ，陡槽段 及 阶梯 跌坎 均完 好无损 ，未 产生
空蚀破坏 。
１ ５ ，在稿树下水库溢洪道除险加 固改造 中，经水工模 ９ 年 ９
型试验研究 ，在溢洪道 陡槽段上设置 了 ２ 级不连续的外凸型 ６
阶梯跌坎 ，阶梯跌坎高度 ｏ＝ ． ０２ ｍ、阶梯的间距 Ｓ ． ｍ ５ ＝４８ 。
溢洪道陡槽 段设 置 了阶梯跌 坎之 后 ，消耗 了 陡槽段 泄 流的部分能量 ，基 本消 除了 陡槽 段 的冲击 波 ，改善 了陡槽
广东省溢洪道阶梯式消能工的研究

广东省溢洪道阶梯式消能工的研究

������１６������
２０１８ 年 １１ 月 第 １
Ｎｏ������ １１ Ｎｏｖ. ２０１８
图 ２ 阶梯陡坡段泄流流态示意
２������ １ 内凹型阶梯的体型布置 图 ３ 为水力模型试验推荐的台山核电水库溢流坝
面阶梯布置图[６] ꎮ 综合广东省的溢流坝阶梯消能的试 验研究成果ꎬ 溢流坝面连续的内凹型阶梯布置和体型 尺寸设计方法叙述如下ꎮ
内凹型阶梯多用于坡度较陡的溢流坝面上ꎮ 我国 福建省水东水电站、 云南省大朝山水电站等溢流坝采 用了坝面阶梯和底流消力池结合的消能方案ꎬ 取得了 较显著工程效益[３ －４] ꎮ
广东省水利水电科学研究院是国内较早开展阶梯 消能的研究单位ꎮ 在 ２０ 世纪 ８０ 年代末的广州抽水蓄 能电站上库溢洪道水力模型试验中ꎬ 进行了阶梯式消 能工的方案比选[５] ꎮ ２０００ 年以来ꎬ 经水力模型试验研 究ꎬ 广东省惠州抽水蓄能电站上库和下库溢流坝、 阳 江抽水蓄能电站上库溢流坝、 台山核电厂淡水水源工
２) 阶梯的上游坝面起始位置 通常ꎬ 溢流坝上游堰面多采用 ＷＥＳ 型或其他堰型 曲线ꎬ 为了不增加堰面可能出现的负压值和便于阶梯 的布置及施工ꎬ 上游堰面无闸墩时ꎬ 上游首个阶梯起 点一般布置在上游堰面与下游陡坡段的连接点断面处ꎻ 上游堰面有闸墩时ꎬ 上游首个阶梯可布置在闸墩末端 断面处ꎮ 为了使堰面下游阶梯段的泄流较平顺衔接过渡ꎬ 同时减小该区段阶梯下游立面底部的负压值ꎬ 通常可 在阶梯上游段先设置 ３ ~ ４ 级比坝面设计阶梯高度 ａ 稍 小的阶梯ꎮ 如台山核电水库溢流坝面的设计阶梯高度 ａ 为 ０������ ９ ｍꎬ 其陡坡段起点下游先设置 ３ 级高度 ０������ ６ ｍ 的阶梯ꎬ 再接 ４０ 级高度 ０������ ９ ｍ 的阶梯ꎮ ３) 上游堰顶闸墩的布置 为了减小堰顶闸墩下游末端水花飞溅现象及增加 阶梯坝面泄流的掺气和紊动ꎬ 通常可将溢流堰面曲线 下游切点处的闸墩下游段设置为宽尾墩ꎮ 宽尾墩收缩 率: Ｂ２ / Ｂ１ ＝ ０������ ７３ ~ ０������ ７８ꎮ Ｂ１ 为溢流坝闸孔上游进口 净宽ꎬ Ｂ２ 为宽尾墩下游出口断面的闸孔宽度ꎬ 扩散角 β ＝ １５° ~ ２０°( 见图 ４ 所示) ꎮ 溢流堰面闸墩下游段修改为宽尾墩之后ꎬ 各闸孔两 侧的宽尾墩边墙区域水流壅高、 形成水冠ꎬ 宽尾墩末端 下游出现局部无水区域ꎬ 宽尾墩出口断面两侧水冠与下 游阶梯坝面水流汇合之后ꎬ 加大了坝面水流的紊动和掺 气ꎬ 坝面的泄流消能效果较充分(见图 ４ 所示)ꎮ
阶梯消能工的研究与应用

阶梯消能工的研究与应用

阶梯消能工的研究与应用作者：严维栗帅赵德亮来源：《价值工程》2013年第19期摘要：根据阶梯消能工的水流流态及水力特性，通过水工模型试验并结合运用已有的研究成果，对我国阶梯消能工应用中有代表性的两个工程实例进行了分析和讨论，明确了其在工程中的实际意义。

指出了阶梯消能工的工程适应性及发展方向，供工程设计和运行参考。

Abstract： According to the flow pattern and hydraulic characteristics of ladder dissipator， by hydraulic model tests and the use of existing research results， two representative engineering examples in application of ladder dissipator are analyzed and discussed， its practical significance in engineering is cleared， and its engineering adaptability and development direction are pointed out for the reference to engineering design and operation.关键词：阶梯消能工；水力特性；试验研究；工程应用Key words： ladder dissipator；hydraulic characteristics；experimental investigation；engineering application中图分类号：TV131.6 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2013）19-0085-031 阶梯消能技术简介传统的泄洪方式，下泄水流的能量几乎全部输送到下游坝趾处，通过底流、面流、挑流等方式集中消散，并相应采取大量的消能防冲设旋（其投资可达泄水建筑物总造价的30%～40%）。

台阶式溢洪道的消能及其应用价值的探讨

台阶式溢洪道的消能及其应用价值的探讨

无 法 采用 挑流 等消 能方 式 ， 时 ， 用 台阶式溢 洪道 此 采
４ ％， ｏ 甚至更多 。在消力池 中设置辅助消能工 ， 可减 小消力池的尺寸 ， 但辅 助消能工的空蚀破坏 问题难 以解决。如果 能利用溢 流面消 除水流 的大部分动 能， 以大 大 减小 消力 池 的尺 寸或 省去 消力 池 ， 而大 从 量地节省工程投资 ， 这将是一种有巨大经济效益 的
维普资讯
云 Ｐ Ｅ
第２ ２卷 第３ 期
台 阶式 溢 洪 道 的 消 能及 其 应 用 价 值 的探 讨
戴文胜 ， 谢新 生 ， 王
（ 四川大学水利水 电学 院， 四川 成都 摘
旭
６０６ ） １ ５ ０
Ｒｅｅ ｒｈ ｏ ｎ ｒ ｙＤｉ ｉａｉｎａ ｄ Ａ ｐｙｎ ｌｅｏ ｔｐ ｅ ｐｌ ａ ｓａ ｃ ｎＥ ｅｇ ｓ ｐ ｔ ｎ ｐ ｌｉｇＶａｕ ｆＳｅ ｐ ｄ Ｓ ｉｗ ｙ ｓ ｏ ｌ ｉ
ＤＡＩ Ｗ ｅ — ｓ ｅ ｇ，ＸＩ Ｘｉ — ｓ ｅ ｇ，Ｗ ＡＮＧ ｎ ｈｎ Ｅ ｎ ｈｎ Ｘｕ
１ａ ｉｌ ｏ ｃ ｎｒｔｓｏ ｅｓ ｐ ，ａ ｄｃｍｐ ｒｄ ｗｔ ｅｓ ｏ ｕ￣ ｅｓ ｉｗ ｙ ｈｅｓ ｐ ｅ ｐｌ ａ ｒ ｔ ｈ ｒ ｗ ｙｍａｒｙｃ ｎ ｅ ｔ ｅ ｎ ｔ ｔ ｓ ｎ ｏ ａｅ ｈ ｔ ｍｏ ｔ ｓｌ ｐｌ ａ ，ｔ ｔ ｐ ｄｓ ｉｗ ｙｇｅ ｌ ｓｏｔ ｌ ａ ｈ ｅ ｉ ｈ ｈ ｃ ａ ｌ ｅ ａｙ ・
要： 作者总结 了溢 洪道消能率的计算公式 、 消能率的影响因素、 台阶式溢洪道的适用范围 ； 对某水库的 台阶式溢洪道和光滑面
溢 洪道的两个方 案在消能效果 、 消力池长度等方 面进行 比较 ， 分析 了这两种方 案各 自的特 点 。结果 表明 ， 台阶式溢洪道 消能 主要