台阶坝面与底流消能在中小型水利工程中的应

1侯冬梅 2009.9.3 2 汇报提纲国内外研究现状工程及模型概况试验成果主要结论 3 国内外研究现状台 阶 坝 面 的 应 用台 阶 坝 面 消 能 机 理 研 究影 响 台 阶 坝 面 消 能 率 因 素 及 规 律 研 究台 阶 坝 面 空 化 空 蚀 特 性 研 究台 阶 坝 面 与 宽 尾 墩 联 合 消 能台阶坝面流况 4 工程概况为 解 决 三 峡 工 程 145m175m水 位 间 水 库 消 落 区 的 泥 沙 淤积 和 污 染 物 、 水 面 漂 浮 物 滞 留 等 生 态 环 境 问 题 进 行 了 朱 衣河 胡 家 坝 整 治 工 程 建 设 ， 主 要 包 括 朱 衣 河 渠 道 工 程 、 干 溪沟 渠 道 工 程 、 消 落 区 回 填 与 开 挖 工 程 、 库 岸 整 治 工 程 和 沉沙 池 工 程 等 。 5工 程 设 计 流 量(m3/s) 单 宽 流 量(m2/s) 坝 高(m) 下 游 水 位(m) 坝 面坡 度 消 能 方 式朱 衣 河 646 12.9 30 145175 1:3 台 阶 坝 面+消 力 坎干 溪 沟 238 15.9 30 145175 1:3 光 滑 坝 面+消 力 坎 泄 水 建 筑 物 6 模型概况 三 峡 库 区 朱 衣 河 胡 家 坝 消 落 区 整 治 工 程 1:50整 体 模 型 7 试验成果 通 过 水 工 模 型 试 验 研 究 ， 从 坝 面 流 态 、时 均 压 力 特 性 、 坝 面 消 能 率 及 消 力 池 消 能效 果 、 池 后 流 速 等 水 力 参 数 分 析 台 阶 坝 面 、消 力 池 的 消 能 效 果 ， 研 究 台 阶 坝 面 消 能 的影 响 因 素 及 提 高 消 能 率 的 措 施 ， 分 析 台 阶坝 面 与 消 力 池 联 合 消 能 效 果 。 8 坝 面 消 能 试 验 成 果 朱衣河泄槽台阶坝面泄流流态干溪沟泄槽台阶坝面泄流流态 9 由 表 面 流 态 观 测 到 台 阶 坝 面 自 第 10级 台 阶 开 始 有 明 显 的 漩涡 及 掺 气 现 象 。 台 阶 坝 面 时 均 压 力 沿 程 递 减 ， 均 未 出 现 负 压 ， 相 邻 位 置 的水 平 面 压 力 大 于 竖 直 面 压 力 。根 据 台 阶 坝 面 水 深 、 压 力 资 料 估 算 水 流 空 化 数 ， 在 第 18级台 阶 ( 154m)以 上 坝 面 的 空 化 数 均 大 于 1.0， 可 推 断 台 阶坝 面 应 无 空 蚀 之 忧 。估 算 干 溪 沟 光 滑 坝 面 的 泄 槽 末 端144m处 的 水 流 空 化 数约 为 0.4， 处 于 临 界 空 化 状 态 ， 且 未 见 明 显 掺 气 现 象 ， 其空 化 特 性 明 显 差 于 台 阶 坝 面 。坝 面 流 态 、 压 力 特 性 10 坝 面 消 能 率 11 台 阶 坝 面 消 能 率 达 到 63% 78%， 较 光 滑 式 坝 面 提 高 了50%以 上 ； 坝 面 消 能 率 随 着 单 宽 流 量 降 低 而 提 高 ， 随 着 坡 度 变 缓 略 有 增加 。 12 台 阶 尺 寸 优 化 研 究 增 加 台 阶 步 高 或 增 设 台 阶 凸 坎 对 提 高 台 阶 坝 面 消能 率 效 果 不 明 显 。 13 台 阶 坝 面 消 能 率 较 高 ， 达 6378%， 坝 面 水流 特 性 良 好 ， 掺 气 充 分 ， 台 阶 尺 寸 基 本 合 理 。 14 底 流 消 力 池 试 验 成 果 15 消 力 坎 消 能 工 不 适 应 于 朱 衣 河 、 干 溪 沟 工 程 低 下游 水 深 （ ht=3m） 运 用 条 件 ， 需 采 用 下 挖 式 消 力池 或 综 合 式 消 力 池 消 能 工 。 消 力 坎 试 验 研 究 16 底 流 消 能 水 力 计 算 注：台阶坝面消能率中含括光滑坝面消能率13% 17 由 消 力 池 内 和 池 后 流 速 流 态 判 断 ， 下 挖 消力 池 方 案 的 消 能 效 果 优 于 消 力 坎 方 案 。 消 力 池 试 验 研 究 18推荐下游消能设施方案消力池流态朱衣河泄槽（d=3m，L=35m）干溪沟泄槽（d=4m，L=40m） 19推荐方案泄槽形式及下游消能设施剖面图 20 结语p通 过 模 型 试 验 验 证 台 阶 坝 面 尺 寸 设 计 合 理 ，消 能 率 较 高 ， 节 省 了 消 力 池 工 程 量 40%左右 ；p通 过 水 力 计 算 和 物 理 模 型 试 验 研 究 推 荐 的台 阶 式 溢 洪 道 与 底 流 消 力 池 联 合 消 能 设 施较 好 的 解 决 了 胡 家 坝 工 程 消 能 防 冲 问 题 ，确 保 工 程 泄 洪 安 全 稳 定 ， 可 为 其 他 类 似 中小 型 水 利 工 程 的 消 能 防 冲 设 计 借 鉴 参 考 。 21谢谢！