泄洪洞掺气减蚀探讨
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题 格外 引人 注 目… ，而 目前 解 决这Байду номын сангаас一 问题 的主 要方
下 闸蓄 水 ，是 一 座 以防 洪 、灌 溉 为 主 ，兼 顾 供 水 、
养 鱼及旅 游 等综合 利用 的 中型水 库 。 水库 枢纽 由大 坝 、泄洪 洞 、灌 溉 洞 和溢 洪 道 组
成 。泄洪 洞 位 于 大 坝 中 部 ０＋４ ３ ５处 ， 由进 水 塔 、
设 施 ，第一 处掺 气设 施位 于渥 奇 曲线 末 段 ，掺气 坎
的形式 为挑 坎和槽 组 ；第二 处 掺气 设 施设 在龙 抬 头 反 弧段末 端 ，形 式为跌 坎 ，其 后则 为 直坡 段 。通 风
１ 工 程 概 况
涝 河水 库位 于 汾河支 流 涝河 干 流上 ，大 坝 座 落
在距 临 汾市 城东 ２ ０ ｋ ｍ 的 临 汾市 尧 都 区 大 阳 镇 东 河
收 稿 日期 ：２ ０ １ ６ — ０ ８ — ２ ６
工 况 下 能 够 保 证 水 流 经过 其 后 具有 均 匀 的 流 速 场 和 压 力 场 ，表 明 掺 气 减 蚀 作 用 明显 。
关 键 词 ：泄 洪 洞 ；掺 气减 蚀 ；数 值 模 拟 ；ｖ 型坎 ；ｕ 型 坎
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｖ ６ ５
文 献 标 识 码 ：Ｂ
文章 编 号 ：１ ６ ７ ２ — ２ ４ ６ ９ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ４ — ０ ０ ５ １ — ０ ４
绍 。罗 永钦 等则 以 溪 洛 渡 水 电站 ３ ＃ 泄 洪 洞 为 研 究 对 象 ，对高 坝 明流泄 洪 洞 的掺气 减蚀 问题 进行 了
分 析 和探 讨 ，认为 对 于高 流速 、大 梯度 泄 洪洞 水 力 学 问题 ，采用 分 段计算 能 提高计 算 速度 。
本 文在 上述 研 究基 础上 ，以涝 河水 库 泄洪 洞 为
摘 要 ：泄 洪 洞掺 气 减 蚀 问题 一 直备 受 关 注 。 文 章 以 涝 河 水 库 泄 洪 洞 为 例 ，对 Ｖ型 掺 气 坎 和 ｕ 型 掺 气 坎 的 水 力 特
性进行 １ ： ３ ０模 型 试 验 ，重 点分 析 不 同 单 宽 流 量 下 的 掺 气 减 蚀 效 果 ， 并利 用 Ｖ Ｏ Ｆ模 型 进 行 了数 值 模 拟 分 析 。 试 验 及 模 拟 研 究 结 果 表 明 ：Ｖ 型掺 气坎 相 对 于 ｕ型 掺 气坎 更 为合 理 ，其 具 有 更 长和 稳 定 的掺 气 空 腔 以 及 更 大通 风 井 负 压 、射 流 冲 击 压 力 ，水 中的 掺 气浓 度 也 较 大 ， 同 时 空 腔 内的 积 水较 浅 ；而 通 过 数 值模 拟 结 果 显 示 ，Ｖ 型坎 在 不 同
法 是掺 气 减蚀 ，即通 过 在 高速 水 流 区设 置 掺 气 坎 、
槽 或者 组合 坎形 式 向水体 中掺气来 减 免 水流 空 蚀 对
建 筑物 所造 成 的破坏 。 张 明义 等对 温泉 水 电站 的深孔 泄 洪 洞进 行 了水 工模 型试 验 研究 ，完 善 和优化 了泄 洪 洞 的挑 流 消 能 段 的设 计方 案 。郑 铭对 德泽 水库 泄洪 洞掺 气 减蚀 设计 进 行 了分析 ，采 用 ３道掺 气坎 及 突跌 突 扩 的掺 气方 案后 ，认 为 基本 能够 满足 对建 筑 物掺 气 减 蚀 的 要求 。董红 健在 对 甘肃九 甸峡 水利 工程 枢 纽进 行 设计 分 析时 ，对 泄洪 道 的掺气 减蚀 情 况做 了相 应介
龙 抬 头 反 弧 段 ，半 径 为 １ ． ７ Ｉ Ｉ ｌ ，直 坡 段 的 坡 度 为 ８ ％ ，洞 身 亦设计 为 相应 比例 （ ０ ． ３ ３ ｍ× ０ ． ３ ３ ｍ） 的马 蹄 形 ，进 口闸门以下 为 明流 流态 。掺 气减 蚀设 施 按 照布置 形式 的不 同 ，大体 上可 分 为槽 式 、坎 式 以及 槽坎 混合 式 三种 。本试 验全 洞沿 程 共 设置 ２个 掺 气
流 经泄 洪洞 、溢洪 道等 建筑 物 的水 流往 往 具 有
堤 村东 。控 制流 域 面 积 ４ ５ ０ ． ７ ｋ ｎ ｉ ，总 库容 ５ ９ ６ ０万 Ｉ Ｔ Ｉ 。该 水库 于 １ ９ ７ ５年 １ １ 月 动工兴 建 ，１ ９ ７ ８年 ９月
高水 头 、高流速 以及 高单 宽 流量 的特 点 ，其 空 蚀 问
１ １ ４ｍ ／ｓ
２ 模 型 试 验 及 掺 气 减 蚀 方 案
试 验模 型 以涝 河 水 库 泄 洪 洞 １ ： ３ ０的模 型 体 型 尺寸 ，按 照重 力 相 似 准 则 设 计 ，整 个 模 型 全 长 近
８ ｍ，泄洪 洞 由进水 口段 、龙 抬 头 段 、直 坡 段 组 成 ，
模 型 ，利 用 ｕ型 坎 和 Ｖ型 坎 两 种 掺 气 坎 模 型 进 行 对 比水 工模 型试 验 ，对 两种 坎型 不 同工 况 下 的掺 气 减蚀 效 果进 行对 比 ，同时还 采用 数 值模 拟 分析 ，对 研究 水 库泄 洪洞 的掺 气减 蚀 问题 提供 基 础 的试 验 数
据 和理 论指 导 。
泄洪 洞 和 消 力 池 组 成 。 进 水 塔 位 于 坝 轴 线 上 游
１ ２ ５ ｍ，无 工作 桥 ，塔 内设 置 弧 形 工 作 闸 门 和 平 板 检修 闸 门 ，进 口高 程 ５ ２ ０ ． ５ ｍ，泄 洪 洞 为 ３ ． ３ ｍ Ｘ
３ ． ３ ｍ无 压 马 蹄 形 ，洞 身 长 ２ ３ １ ｎ ｌ ，设 计 最 大 泄 量
科 研 管理
ＤＯ Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ — ２ ４ ６ ９ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ４ ． ０ １ ９
水利规划与设计
２ ０ １ ７ 年第 ４ 期
泄 洪 洞 掺气 减 蚀 探 讨
梁 尚英
（ 山 西 省 临 汾 市 水 利 勘 测 设 计 院 ， 山西 临 汾 ０ ４ １ ０ ０ ０ ）
下 闸蓄 水 ，是 一 座 以防 洪 、灌 溉 为 主 ，兼 顾 供 水 、
养 鱼及旅 游 等综合 利用 的 中型水 库 。 水库 枢纽 由大 坝 、泄洪 洞 、灌 溉 洞 和溢 洪 道 组
成 。泄洪 洞 位 于 大 坝 中 部 ０＋４ ３ ５处 ， 由进 水 塔 、
设 施 ，第一 处掺 气设 施位 于渥 奇 曲线 末 段 ，掺气 坎
的形式 为挑 坎和槽 组 ；第二 处 掺气 设 施设 在龙 抬 头 反 弧段末 端 ，形 式为跌 坎 ，其 后则 为 直坡 段 。通 风
１ 工 程 概 况
涝 河水 库位 于 汾河支 流 涝河 干 流上 ，大 坝 座 落
在距 临 汾市 城东 ２ ０ ｋ ｍ 的 临 汾市 尧 都 区 大 阳 镇 东 河
收 稿 日期 ：２ ０ １ ６ — ０ ８ — ２ ６
工 况 下 能 够 保 证 水 流 经过 其 后 具有 均 匀 的 流 速 场 和 压 力 场 ，表 明 掺 气 减 蚀 作 用 明显 。
关 键 词 ：泄 洪 洞 ；掺 气减 蚀 ；数 值 模 拟 ；ｖ 型坎 ；ｕ 型 坎
中 图分 类 号 ：Ｔ Ｖ ６ ５
文 献 标 识 码 ：Ｂ
文章 编 号 ：１ ６ ７ ２ — ２ ４ ６ ９ （ ２ ０ １ ７ ） ０ ４ — ０ ０ ５ １ — ０ ４
绍 。罗 永钦 等则 以 溪 洛 渡 水 电站 ３ ＃ 泄 洪 洞 为 研 究 对 象 ，对高 坝 明流泄 洪 洞 的掺气 减蚀 问题 进行 了
分 析 和探 讨 ，认为 对 于高 流速 、大 梯度 泄 洪洞 水 力 学 问题 ，采用 分 段计算 能 提高计 算 速度 。
本 文在 上述 研 究基 础上 ，以涝 河水 库 泄洪 洞 为
摘 要 ：泄 洪 洞掺 气 减 蚀 问题 一 直备 受 关 注 。 文 章 以 涝 河 水 库 泄 洪 洞 为 例 ，对 Ｖ型 掺 气 坎 和 ｕ 型 掺 气 坎 的 水 力 特
性进行 １ ： ３ ０模 型 试 验 ，重 点分 析 不 同 单 宽 流 量 下 的 掺 气 减 蚀 效 果 ， 并利 用 Ｖ Ｏ Ｆ模 型 进 行 了数 值 模 拟 分 析 。 试 验 及 模 拟 研 究 结 果 表 明 ：Ｖ 型掺 气坎 相 对 于 ｕ型 掺 气坎 更 为合 理 ，其 具 有 更 长和 稳 定 的掺 气 空 腔 以 及 更 大通 风 井 负 压 、射 流 冲 击 压 力 ，水 中的 掺 气浓 度 也 较 大 ， 同 时 空 腔 内的 积 水较 浅 ；而 通 过 数 值模 拟 结 果 显 示 ，Ｖ 型坎 在 不 同
法 是掺 气 减蚀 ，即通 过 在 高速 水 流 区设 置 掺 气 坎 、
槽 或者 组合 坎形 式 向水体 中掺气来 减 免 水流 空 蚀 对
建 筑物 所造 成 的破坏 。 张 明义 等对 温泉 水 电站 的深孔 泄 洪 洞进 行 了水 工模 型试 验 研究 ，完 善 和优化 了泄 洪 洞 的挑 流 消 能 段 的设 计方 案 。郑 铭对 德泽 水库 泄洪 洞掺 气 减蚀 设计 进 行 了分析 ，采 用 ３道掺 气坎 及 突跌 突 扩 的掺 气方 案后 ，认 为 基本 能够 满足 对建 筑 物掺 气 减 蚀 的 要求 。董红 健在 对 甘肃九 甸峡 水利 工程 枢 纽进 行 设计 分 析时 ，对 泄洪 道 的掺气 减蚀 情 况做 了相 应介
龙 抬 头 反 弧 段 ，半 径 为 １ ． ７ Ｉ Ｉ ｌ ，直 坡 段 的 坡 度 为 ８ ％ ，洞 身 亦设计 为 相应 比例 （ ０ ． ３ ３ ｍ× ０ ． ３ ３ ｍ） 的马 蹄 形 ，进 口闸门以下 为 明流 流态 。掺 气减 蚀设 施 按 照布置 形式 的不 同 ，大体 上可 分 为槽 式 、坎 式 以及 槽坎 混合 式 三种 。本试 验全 洞沿 程 共 设置 ２个 掺 气
流 经泄 洪洞 、溢洪 道等 建筑 物 的水 流往 往 具 有
堤 村东 。控 制流 域 面 积 ４ ５ ０ ． ７ ｋ ｎ ｉ ，总 库容 ５ ９ ６ ０万 Ｉ Ｔ Ｉ 。该 水库 于 １ ９ ７ ５年 １ １ 月 动工兴 建 ，１ ９ ７ ８年 ９月
高水 头 、高流速 以及 高单 宽 流量 的特 点 ，其 空 蚀 问
１ １ ４ｍ ／ｓ
２ 模 型 试 验 及 掺 气 减 蚀 方 案
试 验模 型 以涝 河 水 库 泄 洪 洞 １ ： ３ ０的模 型 体 型 尺寸 ，按 照重 力 相 似 准 则 设 计 ，整 个 模 型 全 长 近
８ ｍ，泄洪 洞 由进水 口段 、龙 抬 头 段 、直 坡 段 组 成 ，
模 型 ，利 用 ｕ型 坎 和 Ｖ型 坎 两 种 掺 气 坎 模 型 进 行 对 比水 工模 型试 验 ，对 两种 坎型 不 同工 况 下 的掺 气 减蚀 效 果进 行对 比 ，同时还 采用 数 值模 拟 分析 ，对 研究 水 库泄 洪洞 的掺 气减 蚀 问题 提供 基 础 的试 验 数
据 和理 论指 导 。
泄洪 洞 和 消 力 池 组 成 。 进 水 塔 位 于 坝 轴 线 上 游
１ ２ ５ ｍ，无 工作 桥 ，塔 内设 置 弧 形 工 作 闸 门 和 平 板 检修 闸 门 ，进 口高 程 ５ ２ ０ ． ５ ｍ，泄 洪 洞 为 ３ ． ３ ｍ Ｘ
３ ． ３ ｍ无 压 马 蹄 形 ，洞 身 长 ２ ３ １ ｎ ｌ ，设 计 最 大 泄 量
科 研 管理
ＤＯ Ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ２ — ２ ４ ６ ９ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ４ ． ０ １ ９
水利规划与设计
２ ０ １ ７ 年第 ４ 期
泄 洪 洞 掺气 减 蚀 探 讨
梁 尚英
（ 山 西 省 临 汾 市 水 利 勘 测 设 计 院 ， 山西 临 汾 ０ ４ １ ０ ０ ０ ）