文档介绍：东河水库溢洪道、输水隧洞水工模型试验研究摘要:东河水库溢洪道、泄洪洞共用一个消力池,加之溢洪道、泄洪洞进口交叉,原初步设计中担心隧洞进口受溢洪道进水的影响,隧洞流量系数取值偏小,设计人员会同相关单位进行水工模型试验,修改了原设计的一些不足之处,为设计人员解除了疑虑。关键词:溢洪道泄洪洞共用消力池水工模型试验1工程概况东河水库为除险加固工程,坝址以上控制径流面积2,总库容万m3。输水泄洪隧洞布置在左岸则隧洞轴线较长,且进出口转角较大。输水隧洞布置于右岸,由于枢纽区地形狭窄,溢洪道尾段、输水隧洞出口共用一个消力池。设计洪水位溢洪道下泄流量3/s,泄洪隧洞下泄流量3/s;校核洪水位,溢洪道下泄流量3/s,泄洪隧洞下泄流量3/s。溢洪道全长,堰型为宽顶堰,净宽3×6m,其中引渠段长,控制段长12m,陡槽段长130m。纵坡分别为、。泄洪输水隧洞全长,其中有压段为平坡,长;闸室段长,无压段长,坡度分别为、,断面均为城门洞形,宽度,有压段最大高度米;无压段最大高度米。试验内容1)上游水位与溢洪道、泄洪输水隧洞下泄流量的关系;2)溢洪道、泄洪输水隧洞陡槽内水流流态研究;3)测定溢洪道和泄洪输水隧洞水面线、沿程压力分布及流速分布;4)溢洪道、泄洪输水隧洞进口水流流态研究及进水渠水流流态研究;5)底流消能及下游河床流态研究。模型按重力相似准则设计,采用正态模型。经计算比较模型最终选用比尺入L=40,相应比尺参数:流量比尺:入q=入L5/2=时间比尺:入T=入L1/2=流速比尺:入v=入L1/2=糙率比尺:入n=入L1/6=溢洪道沿程布设15个测点,泄洪洞沿程布设13个测点,以研究泄流时的压力分布和空穴数。空穴数k=(P+Pa-Pv)/(v2/2g)P—动水压力Pa—大气压力Pv—饱和蒸汽压力k>一般不会发生气蚀;>k>>k>增设通气槽;k修改体型水位流量关系曲线溢洪道水位~流量关系表(流量系数~)序号上游水位泄流量序号上游水位泄流量110(P=2%)2113(P=20%)124135146(P=5%)15(P=%)7168(P=%)17(P=%)918551泄洪洞水位~(P=2%)(P=5%)5(P=%)(P=%)6(P=%)溢洪道通过设计流量时,引水渠内水流流态较为平顺,闸前水流流速水头较小,过堰水流在闸墩前即开始加速,通过闸墩时流速进一步增大,速度梯度变化较大,过闸后的水流形成明显的冲击波;加速后的水流在闸墩尾部已脱离边界,水流在墩尾形成“V”形空腔;闸门门槽处水流流态基本正常,溢洪道出口水流明显受到顶托,消力池消能效果较差,下游河道水流流态紊乱。泄洪洞通过设计流量时,过闸后的水流由于流速较大,已形成掺气水流,并且在纵坡i=陡槽段沿程水深逐渐增加,局部地段水深接近无压隧洞顶部;检修闸门和工作闸门门槽处水流流态均不理想(出现掺气旋涡);泄洪隧洞出口处水流受到明显顶托,消力池消能效果较差。溢洪道通过校核流量时,闸前水流较为平顺,闸后水流流态进一步恶化,闸墩尾部水流衔接较差(产生明显的“V”形空腔);闸门门槽处水流流态较好;溢洪道出口水流明显受到顶托,消力池消能效果极差,下游河道水流流态极为紊乱。泄洪洞通过校核流量时,过闸后的水流由于流速较大,已形成明显的掺气水流,并且在纵坡i=陡槽段沿程水深逐渐增加,局部地段水深已达无压隧洞顶部(出现明、满流交替现象);检修闸门和工作闸门门槽处水流流态极不理想(出现明显气泡);泄洪隧洞出口处水流受到明显顶托,消力池消能效果极差。溢洪道和泄洪洞出口处,由于受到消力池左侧回流的影响,水深均超过了设计边墙高度,并直接导致消力池消能效果极不理想。原设计方案试验成果分析1)溢洪道通过不同频率流量下的库水位模型实测值均小于理论计算值,表明溢洪道的泄流能力能够满足设计要求;但泄洪洞在不同频率库水位下,流量的模型实测值均大于理论计算值,洞内水流出现明、满流交替现象,表明泄洪洞的泄流能力已经超过设计过流能力,泄洪洞无压段断面不足。2)溢洪道泄槽内水流在设计流量下和校核流量下虽然均产生冲击波,但对水流下泄影响不大。此外,无论是设计流量,还是校核流量,水流在闸墩尾部产生“V”型空腔,分析其主要原因,在于水流在闸墩范围内速度梯度变化过大,闸墩尾部体型不太合理,致使水流脱离边界。泄洪洞通过不同频率的流量时,均出现无压段水深沿程增加的现象。3)消力池对下泄水流的约束能力太差,在不同频率流量下,进入消力池的水流均跃出消力池尾坎,直冲对岸(大流量时,翻越河道边墙),消力池消能效果极不理想,同时下游河道水流极为紊乱,平面上呈“Z”形大幅摆动,水深沿河道横断面分布极不均匀。4)溢洪道进水渠水流流态较为平顺。5)隧洞是否泄洪消力池水深及流