岸邊表孔溢洪道(洞)臺階消能技術在新疆幾個水電(利)工程中的應用

汪 洋,喬 玲

(新疆水利水電勘測設計研究院,新疆烏魯木齊830000)

1 臺階消能技術簡介

臺階式泄槽溢洪道[1-2]近幾年已成為泄洪建筑物中新發展起來的一種新型消能形式,臺階式泄槽溢洪道由一系列具有跌坎的明渠組成,是將光滑的溢流面做成臺階狀,將整個落差分為若干小跌水,當水舌沿臺階逐級下泄時,在臺階面上形成一個個強烈的大漩渦,漩渦促使水體劇烈紊動,水體表面大量摻氣,使泄槽內水舌沿泄槽逐級摻氣、減速、消能。臺階面的消能形式是通過兩種不同形式的水流形態來進行消能的,在小流量情況下,臺階面水流呈舌狀跌落水流,薄層水流從上一個臺階跌落到下一個臺階,通過和臺階水平面的撞擊及水流紊動而消除能量,如此重復的再向下一個臺階傳下去,如此重復跌落,消除能量,該流態的臺階面消能率最高。隨著流量的增大,從臺階頂部射出的流速逐漸增大,舌狀跌落水流向滑移水流轉化,在臺階面滑移流條件下,水流的能量主要通過水流在臺階面上的裂散摻氣以及主流和底部漩渦之間的紊動交換來實現能量的消除。

對于光滑面溢洪道,水流在溢流面上流淌時消耗的能量極少,絕大部分能量被集中輸送到下游壩趾處消力池(或水墊塘)內消能,出池余能較大,仍需對下游河岸采取工程措施進行處理,工程投資較大。臺階式溢洪道通過泄槽沿程摻氣、漩滾消能,能顯著地降低溢洪道末端流速,對常遇洪水,臺階消能率一般可達總消能率的70%以上,可有效地減小下游消力池(或消力塘)的規模,降低工程投資,并可解決消力池的布置與地形、地質條件之間的矛盾。……