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溢洪道作为一种泄水建筑物普遍存在于水利枢纽工程中,常因地质、地形、工程结构、枢纽整体布置等条件的限制,溢洪道陡槽在平面上设计成圆弧型弯道的形式。由于惯性离心力和大坡降的共同作用,弯道水流横向水面高差显著,流速分布不均,加上急流冲击波的影响,形成不对称水流,这种不对称水流延续到消力池入口,成为消力池的入流条件,会导致底流消能不能形成完整水跃,消能效果下降。随着水利水电事业的发展,不对称入流条件下溢洪道底流消能工程实例逐年增多,但针对它的研究还不多,该研究的深度和广度还不能满足工程实践的要求,尤其是对溢洪道底流消能入流条件的研究尚属少见。因而开展不对称入流条件下溢洪道底流消能水力特性的研究既具有现实意义又具有理论意义。
通过结合实际工程实例,本研究拟采用模型试验测数据和理论分析相结合的方法,对溢洪道陡槽弯道及消力池内水流的水力特性进行研究。主要内容和成果有:
(1)试验观测了无隔流墙时溢洪道陡槽弯道在下泄一千年一遇、一百年一遇、五十年一遇流量洪水三种工况下左右岸边墙的水面线、断面流速、水面超高、边墙和底板压强等水力学参数;
(2)试验观测了无隔流墙时消能段在下泄一千年一遇、一百年一遇、五十年一遇流量洪水三种工况下典型断面的水面线、断面流速、底板压强等水力学参数,并计算了消力池的消能率;
(3)根据物理模型试验数据,考虑工程实际,提出隔流墙法的优化方案改善不对称水流流态,经物模试验结果表明优化方案可行,其为工程设计提供参考;
(4)利用物模对不对称入流条件(即弯道水流)和消力池中水流进行研究,研究结果表明,其水流流态在弯道段和消力池中得到较大改善,消力池的消能率有较大提高。