台阶式泄洪槽水工模型试验研究

发布时间：2021-12-19 01:13

　　为验证山西省某森林公园台阶式消能泄洪槽设计的合理性,通过模型试验研究了该消能泄洪槽不同流量工况下的流态、台阶平面压力、流速分布及消能效率。结果表明,在试验流量范围内,泄槽内为跌落水流和过渡水流,掺气不明显;台阶平面压力变化范围为-9.7～24.4kPa,当流量为6m3/s时,出现最大负压9.702kPa;除#3消力池进口处外,三段台阶式消能段均为泄槽底部流速较小,对泄槽底部冲刷较小,泄槽水流表面流速最大;在不同流量下台阶式泄槽+消力池联合消能率均超过了90%,其中大部分能量消散在溢洪道台阶上。研究成果可为类似工程提供参考。 

【文章来源】：水电能源科学. 2020,38(01)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

泄槽断面平均流速沿程变化

图6为试验测得的台阶式泄洪槽的沿程消能率。由图6可知，泄槽的消能率沿程增大，最后趋于稳定，这是由于在本试验流量范围内泄槽台阶上水流为跌落水流或过渡水流，水流从第一级台阶逐级向下游台阶跌落，在台阶平面上产生完全发育或部分发育的水跃（同时在各消力池内也发生水跃），水流与各级台阶平面间的连续碰撞消耗大量水流能量，以及水跃产生的漩涡和挑射水流在空中扩散破碎消散能量，使消能率沿程增加；从不同坡比的消能段来看，坡比为1∶3的泄槽台阶式消能及#3消力池的消能效率最高，坡比为1∶4的泄槽台阶式消能及#2消力池的消能效率次之，坡比为1∶5的泄槽台阶式消能及#1消力池的消能效率最低；消力池消能占比较小，为7.3%～10.4%；泄槽体型不变，试验流量变化范围较小，流量变化对沿程消能率的影响不明显。3.4.2 总消能效率

将水深h和流量Q代入式（1）、（2）可得测量断面水流比能和总水头。图5(a）为总水头变化，在试验范围内由于泄洪槽体型不变，流量变化范围较小，总水头变化曲线几乎重合；总水头沿程急剧下降，说明泄洪槽台阶对水流有很强的消能作用。图5(b）为水流比能变化，不同流量工况下水流比能均为沿程逐渐增大而后稳定。稳定比能值的大小可直观体现台阶消能效果，稳定比能越小则说明台阶对水流的消能作用越强[2]。不同流量的稳定比能值为2.39～2.95m，说明该消能方式消能作用很强。3.4 消能效率

【参考文献】：
期刊论文
[1]台阶式溢洪道水流空化特性及空化空蚀位置的确定[J]. 赵相航,解宏伟,郭馨.  水电能源科学. 2016(09)
[2]台阶式溢洪道水流能量特性的研究[J]. 文明宜,刘韩生,范灵芝,柳思源.  长江科学院院报. 2016(07)



本文编号：3543500