多級連續(xù)消力池水躍的水力特性模型試驗(yàn)

王 勝,李連俠,孫 炯,劉 學(xué),廖華勝,沈煥榮,易文敏

(1.中國水電建設(shè)集團(tuán)圣達(dá)水電有限公司,四川 成都 610041;2.四川大學(xué)水力學(xué)與山區(qū)河流開發(fā)保護(hù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 成都 610065)

底流消能是利用消力池使下泄水流在泄水建筑物出口限定范圍內(nèi)產(chǎn)生水躍,將上下游水流銜接,并通過水躍產(chǎn)生表面旋滾和強(qiáng)烈的紊動(dòng)以達(dá)到消能的目的[1-2]。水躍的流態(tài)與躍前弗勞德數(shù)和下游尾水有直接的關(guān)系[3],為在不同來流和下游尾水條件下在消力池內(nèi)形成穩(wěn)定水躍,通常采用不同于傳統(tǒng)消力池的體型[4],如進(jìn)口設(shè)置跌坎,采用突擴(kuò)突跌,末端設(shè)置尾坎等。為減少工程造價(jià)和提高消能率,應(yīng)盡可能縮短消力池的長度,并在池內(nèi)設(shè)置輔助消能工[5-9],進(jìn)一步加劇水流的紊動(dòng)混摻作用,目前國內(nèi)外主要采用趾墩、消能墩、T型尾墩、尾坎等形式。底流消能工消力池的長度選擇及池內(nèi)加設(shè)輔助消能工的形式,應(yīng)慎重考慮,應(yīng)對各級流量進(jìn)行水力計(jì)算。根據(jù)文獻(xiàn)[2]介紹,池內(nèi)設(shè)趾墩或消力墩,其池內(nèi)流速不宜大于18m/s,否則會(huì)造成空蝕破壞。

在實(shí)際工程中,往往需要消力池能夠在不同的來流和下游水深條件下均能形成較好的水躍[3],采用多級水躍消能方式則能夠較好地解決這一問題[10-12],其關(guān)鍵技術(shù)在于通過何種方式形成多級水躍來適應(yīng)不同的洪水工況。本文以待建的安谷水電站為例,對旨在形成多級水躍的消力池內(nèi)輔助消能工進(jìn)行了系列水工模型試驗(yàn),結(jié)合不同的護(hù)坦形式,對比了3種底流消能工體型的水力特性,提出了一種合理的消能防沖體型及布置形式。……