挑坎水舌运动轨迹控导措施研究 - 长江科学院院报.pdf

　 第３０卷第３期 长　江　科　学　院　院　报 Ｖｏｌ．３０　Ｎｏ．３　　 　　２０１３年 ３月 ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ Ｍａｒ．２０１３　 　 　　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１－５４８５．２０１３．０３．００４ ２０１３，３０（０３）：１６－２０ 挑坎水舌运动轨迹控导措施研究 １ ２ １ １ 侯冬梅 ，占桂泉 ，王才欢 ，杜　兰 （１．长江科学院水力学研究所，武汉　４３００１０；２．浙江省衢州市水利水电勘测设计有限公司，浙江 衢州　３２４００２） 摘要：依托某工程泄洪洞出口消能工体型优化试验，对常规挑坎、平面扩散型和纵向扩散型消能工（窄缝挑坎）的挑 坎水舌特性进行了对比研究，其中重点对窄缝挑坎消能工鼻坎体型对水舌运动轨迹、水舌形态、入水范围的控导作 用进行了初步探讨。研究结果表明：通过侧墙非对称偏向、出口局部偏转等措施实现挑坎水舌运动方向的控导效 果，适应下游河道边界特殊需要，较好地解决了工程消能难题，可为同类型工程提供参考，但鼻坎体型、尺寸等参数 与水舌运动轨迹的定量关系仍有待进一步深入系统研究。 关　键　词：水力学；消能防冲；挑流消能；平面扩散挑坎；窄缝挑坎；水舌导向 中图分类号：ＴＶ６５３，ＴＶ１３１．３　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：１００１－５４８５（２０１３）０３－００１６－０５ 贴角对称，与直墙式对比，窄缝挑坎水舌纵向拉开宽 １　研究背景 度增大４０％，冲深减小３６％，边墙高亦降低７２％；中 孔泄水道采用导向凹边墙一侧曲面贴角挑坎，凸边墙 挑流消能是应用最广泛的一种消能方式，它利用 的一侧收缩直墙体型挑坎，水舌入水纵向拉长达 挑坎将水流尽量挑离建筑物，利用水舌在空中扩散掺 １２０ｍ，消能防冲效果良好。东江双曲拱坝两侧对称 气和下游水垫中消能，减轻下泄水流对河床的冲刷， 潜孔滑雪道采用左右位置错开的窄缝挑坎，冲深较常 确保相关建筑物的泄洪安全。挑流消能虽然是一种 规挑坎减小８０％；李家峡水电站底孔泄水道采用立 比较经济且施工方便的消能方式，但缺点是：挑射水 墙转弯窄缝挑坎，其体型由２条非同心、不等长半径 流对下游河床冲刷较为严重，故其泄洪消能冲刷要准 的圆弧与之相切的２条直线组成，挑坎水舌形态除具 确估计和妥善处理，以免影响水工建筑物的安全；泄 有一般窄缝挑坎沿纵向充分拉开的优点外，还受侧墙 洪时下游流速和波浪较大，对岸坡、导墙有回流淘刷 转弯及导向的影响，使水舌在空中稍稍倾斜，加大了 和冲刷作用；挑射水舌大量掺气造成的水雾以及因水 入水面积，减少了单位能量，使高速水流通过弯道控 舌跌落引起的下游水面波动和冲坑堆渣影响发电和 制，有目的地改变出流方向，从而使其顺应河势达到 通航。近年来，随着挑流鼻坎工程应用和科学研究的 消能转向的目的。水布垭溢洪道采用台阶分区非对 逐步发展，提出了一些新型挑流鼻坎消能工形式，比 称窄缝挑坎， ５个溢洪道水舌错落有致地落入下游河 如采用大差动挑坎、宽尾墩、掺气分流墩、窄缝挑坎或 ＃