明流泄洪洞彎道水力特性及出口消能的試驗研究.pdf

1、泄洪洞作為一種泄水建筑物在水利樞紐工程中普遍存在,通常以直洞存在,但也有因為地形,地質(zhì),工程結(jié)構(gòu)等條件的限制,泄洪洞必須設計成有彎道存在的形式。本文所研究的泄洪洞是某已建成的泄洪洞,其中洞身段就存在彎道,在彎道中由于離心力的作用,彎道水流橫向水面高差顯著,水流流態(tài)復雜,流速分布不均勻,并伴隨著急流沖擊波的影響,因此泄洪洞彎道水流的研究具有實際應用意義。
　　本文結(jié)合工程實例,通過物理模型試驗,對泄洪洞彎道水流的水力特性進行研究,并

2、對該工程出口挑流消能進行研究。試驗觀測了泄洪洞彎道水流的水流流態(tài);測量工作閘門全開各種運行工況即校核洪水位、設計洪水位、正常蓄水位、死水位的四個運行水位沿程水面線、流速、壓力(泄洪洞彎道段)的水力參數(shù);并根據(jù)物理模型的試驗數(shù)據(jù),對彎道段設計進行分析,得出了彎道段存在的水力學問題,對彎道段的運行方案進行優(yōu)化,改善彎道水流流態(tài);導流泄洪洞出口形式采用普通對稱擴散挑坎,通過模型試驗,確定體型并驗證挑流消能效果可滿足本工程的消能要求。
　

3、　本文主要成果:
　　(1)該工程原方案導流泄洪洞彎道存在以下幾方面問題,彎道段及下直洞段水流流態(tài)很差,彎道內(nèi)出現(xiàn)螺旋流,各運行水位過水斷面尺寸偏小.彎道外側(cè)最大水深超過洞頂高度7.3m,同時彎道內(nèi)外最大水面差為6.25m。
　　(2)針對出現(xiàn)的問題,通過彎道中加設導流坎的方式,使得彎道段及下直洞段水流流態(tài)明顯改善,洞子尺寸滿足要求,但在斜導流坎的右邊側(cè)壁、導流坎后面的底板、導流坎的頂部出現(xiàn)負壓,且負壓值很大,工程不敢采用。

4、
　　(3)由于洞子已經(jīng)建成,要想通過改變洞子尺寸或改變彎道曲率半徑來解決彎道存在的問題不現(xiàn)實。所以,將閘門開度進行了調(diào)整,由原來的全開3.2m改成閘門下壓至2.8m,校核水位時下泄流量從346.47m3/s降到266.68m3/s,洞子尺寸基本滿足要求,雖然水流流態(tài)仍較差,但較閘門全開3.2m得到較大改善。
　　(4)原方案泄洪洞挑坎水流在較大范圍內(nèi)不能起挑,下直洞段從挑坎至上游較大范圍內(nèi)出現(xiàn)壓力流,優(yōu)化方案中兩種挑坎的挑