水利工程论文-台阶式溢洪道各流况的消能特性.doc

水利工程论文台阶式溢洪道各流况的消能特性摘要在斜坡角度Θ19的台阶式溢洪道上，变化其来流量、台阶高度及相对坝高等条件，对跌落水流、过渡水流及滑行水流，下游消力池形成临界水跃的跃前、跃后消能率进行了对比试验研究。试验结果表明，在试验条件范围内，以上三种流态的消能率差别甚小，总消能率最大可达95左右，其中跃前的消能率占85以上。关键词台阶式溢洪道滑行水流过渡水流跌落水流水跃消能自古以来水利工程中为了消除过堰或过坝所形成的水流能量，一般都是利用光面溢洪道或溢流坝进行挑流消能或在下游修建消力池进行水跃消能。并对溢洪道和溢流坝的局部不平整度做了严格的规定，以防产生空蚀破坏。特别是垂直水流方向的局部不平整度，则要求更加严格。尽管如此，溢洪道和溢流坝遭到破坏的事例仍然不少1。但近20多年来，随着RCC施工新技术的出现和应用，对溢洪道和溢流坝的体型设计产生了很大的影响。台阶式体型的溢洪道、溢流坝以其优于光面溢洪道、溢流坝的消能率而受到世界各国水利界人员的强烈关注，并进行了大量的试验研究2。目前，世界上已经有几十座中小型水库采用了台阶式消能设施，其最大坝高已超过91M。有数座正在设计和施工的最大坝高已达100M以上，中国的大朝山及百色工程都在100M以上。关于台阶式溢洪道滑行水流和跌落水流的消能率，目前仍存在着各种不同的说法和结论，因此，有必要进一步进行探讨。已往的试验研究，坡角从286～75的很大范围，本文以滑行水流时阻力最大的斜坡Θ19为对象3，使其在下游形成临界水跃，对跌落水流，过渡水流及滑行水流时的消能率进行了试验，并对各流况的能量损失做了比较。1试验条件试验用水槽宽B04M，水槽长L74M～115M，坝高HDAM08M～24M，溢洪道的斜坡角度Θ19，台阶高H005M～02M，HDAM/YC618～838，0156≤YC/H≤20，跃后水深测量采用测针读取，读取精度为01MM，跃前断面底部压力用小型皮托管静压管量测。为进一步了解流况的变化情况，对典型流态进行了录象和拍照。2台阶式溢洪道的水流流况分类台阶式溢洪道的水流流况根据其相对临界水深YC/HYC溢洪道进口处临界水深，H台阶高度，以及泄槽倾斜角度Θ分成三类4。即滑行水流SKIMMINGFLOW，过渡水流TRANSITIONFLOW和跌落水流NAPPEFLOW，见图1所示。当水流流过台阶表面时，各台阶内全部被水充填，没有空