泵閘工程閘下雙底坎整流的水力特性

馮建剛,李志祥,錢尚拓

(1.河海大學農業工程學院,江蘇 南京 210098; 2.河海大學水利水電學院,江蘇 南京 210098)

泵閘工程中泵站和水閘共用進出水流道,相對于分建工程減少了占地面積和工程量,降低了工程造價,因而得到廣泛應用。泵站與水閘分別建于流道兩側(簡稱為分側式)是泵閘工程的主要布置形式[1],水閘在單獨運行時存在如下不良流態:出閘水流越過消力池后,由于缺少泵閘隔墻的約束,向泵站側突擴,容易產生斜向水躍,沖刷流道并產生破壞;水閘、泵站兩側水流動量的顯著差異將在泵站側形成較大的回流區和橫向流速,產生偏流問題。上述流態嚴重影響泵閘工程的安全性和運行效率,還會對有通航任務的下游河道產生不利影響[2]。因此,研究泵閘工程出閘水流的水力特性,探索有效的整流措施具有重要意義。

研究人員針對泵閘工程出閘水流的水力學問題開展了大量的物理模型和數值模擬研究[3-5],得出在消力池下游設置底坎能夠取得較好的整流效果。王法猛等[2]嘗試在下游海漫段設置八字形底坎,通過模型試驗發現其有利于下游河道的通航安全。曾昊等[6]采用數值模擬的方法論證了“一”字形底坎作為整流措施改善出閘水流流態。然而,當水閘在高水深和大流速條件下運行時,單一底坎難以達到較好的整流效果[7-8]?，F有研究較少涉及多底坎整流問題,并且對三維流場中底坎整流機理認識有限[9]。另外,相關問題的數值模擬主要采用對稱面的剛蓋假定法,難以模擬閘門控制條件下,上、下游水位落差大時,過坎水流產生雍高和斜向水躍等的真實流動特征。……