溢洪道闸墩后水翅的水力特性及消减措施研究

为研究如何避免溢洪道泄洪过程中,闸墩后生成的水翅会给泄洪安全带来诸多不利的影响。本文利用量纲分析和物理模型试验方法,对溢洪道闸墩后水翅的水力特性和消减措施开展研究。试验结果表明,影响水翅长度和高度的主要因素有闸墩尾部出口处的弗劳德数Fr 0、溢洪道坡度i、闸墩宽度等;在相同泄流条件下,若泄槽坡度变小,水翅长度也随之减小,而水翅高度却相应增加;当弗劳德数Fr 0介于2.3与2.8之间时,闸墩后的水翅长度和高度均显著增大。试验还发现水翅的长度、高度与闸墩后泄流下跌角度α有关,当α增大时,水翅长度和高度也随之增大;当α较小时,水翅现象明显减弱或消失。研究结果为实际工程消除水翅现象提供了新思路,提出的复合式斜尾墩比传统四棱台型尾墩能更好地避免水翅发生,对改善溢洪道、泄洪洞闸墩后的水流流态具有参考价值。

大坡度、紧凑型溢流坝中墩水翅消减研究

针对大坡度、紧凑型溢流坝中墩尾部水翅问题,基于某水库工程实例,采用物模试验和数值模拟方法对3种中墩体型进行了对比研究。结果表明,两孔水流在体型1传统中墩后交汇对冲形成了大尺度偏向左岸的水翅和墩尾空腔;体型2消减大坡度、紧凑型溢流坝中墩尾部水翅作用有限,且墩后空腔有所增大;体型3中斜尾墩采用大侧收缩角、小顶面夹角结构设计,有效消减了墩后横向流速峰值和水翅规模,下泄水流更加平顺,溢流坝面和消力池入池流态显著改善,可供类似工程参考。