亭子口水电站跌坎消力池减压模型试验研究
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垂 直升 船机 ， 岸 为非溢 流坝 段 。 两
Ｖ ３ ０ ６． ２０ Ｖ３ ４ ０ ９． ０
一
ｃ 下游立视 ）
底 － ： 口尺 寸 ６ Ｏ ．０ ｍ， ￣ｆ ＬＬ ．０ ｍ Ｘ Ｏ 底孔 校 核工况 下 ９
运行水 头 高达 ８ ． ７ｍ， ９ ０ 总泄量 达 ９８ ０ ｍ ／ ， ０ ｓ 消力 池
岳 鹏 博 ， ： 子 口水 电 站 跌 坎 消 力 池 减 压 模 型 试 验 研 究 等 亭
４ １
的水垫层 ， 坎 内产生 明显 顺 时针漩 滚 水流 ， 跌 跌坎 上方
值显 著增 大 ， 监 测 到 明显 的 表 征空 化 泡 崩 溃 的单 边 且 脉 冲压 力信 息 。增加侧 扩 距离 Ｌ至 ３ ２ ．０ｍ时 ， 墙 边 上斜 轴 涡 带 冲 击 区 （ Ｐ 点 ） 动 压 强 值 显 著 减 Ｐ 、 测 脉
２ １ 流 态 ．
底 孔 闸墩末端 设 置 ８ ０ ．０ｍ垂 直跌 坎后 ， 形成 较深
作 者 简 介 ： 鹏 博 ， ， 程 师 ， 要 从 事 工 程 水 力 学研 究 工 作 。Ｅ— ｉ：ｕｐｎｂ ＠ ｙｈｏｃｍ．ｎ 岳 男 工 主 ｍａ ｙｅｅ ｇｏ ａｏ．ｏ ｃ ｌ
第２ ｌ期
第４ ２卷 第 ２ 期 １
２０ １１年 １１ 月
人 民 长 江
Ｙａ ｇ ｚ Ｒｉ ｅ ｎ ｔｅ ｖｒ
Ｖｏ ． ２． １ ４ ＮＯ． ２１
ＮＯ ．， Ｖ
２ ０１１
文 章 编 号 ：０ １ ４ ７ （ ０ １ ２ — ０ ０— ２ １０ — １９ ２ １ ） １ ０ ４ ０
时 ， 墙 空蚀 破 坏 的 可 能性 较 大 ； 边 消力 池 边 墙 与 闸墩 内壁 侧 扩 距 离增 至 ４ ２ 时 ， 墙 空蚀 破 坏 的 可 能 性 显 ．０ｍ 边 著 降低 。
关
键
词 ： 坎 消力 池 ；空化 ；渍 泡 脉 冲 ； 孔 ；亭 子 口水 电 站 跌 底 文献标志码 ： Ａ
人 池 临底 流速约 ３ ．０ｍ ｓ 因此 ， ６０ ／ ， 工程 采用 了 ８ ０ ． ０ｍ 跌 坎 消力 池方案 。 跌 坎 型底流 消能 工是一 种能 适应 高水 头大 流量 的
图 １ 跌 坎 消 力 池 体 型 及 模 型 布 置 示 意
模 型采 用透 明有 机 玻 璃加 工 制 作 ， 足 糙 率 相似 满
噪 声测量 ， 消力池 底板 、 在 垂直跌 坎 面和 消力池 边墙 共
较小 等优 点 。但 由于高速 水流 可直接 诱发 底板 的空 化
空蚀 破坏 ， 高速 含砂 水 流对 消力 池 的磨 蚀 发 展 到 一 定
程度 后亦 会引 发空 蚀 破坏 ， 对 其 空 化特 性 进 行 研 故
究探 讨 ， 为工程 设计 提供 科学依 据 。
底 流 消 力 池 的 空化 空蚀 特 性 进 行 了研 究 。成 果 表 明 ： 墩 尾 部 区域 存 在 强 度 为 发展 阶 段 的剪 切 流 空 化 ， 用 闸 Baidu Nhomakorabea ８ ０ 高 度 的跌 坎 消 力 池后 ， ．０ｍ 消力 池 底 板 空 蚀 破 坏 的 可 能 性 较 小 ； 消 力 池 边 墙 与 闸 墩 内壁 侧 扩 距 离 较 小 但
中 图 法 分 类 号 ： Ｖ ３ ．６ Ｔ １９ １
亭子 口水 电站是 嘉 陵江干 流开 发 中唯 一具有 调 蓄
跌坎 消力 池和左 岸 边墙 进 行 了 局部 范 围的 模 拟 ， 坎 跌
能力 的大 型控 制性骨 干工 程 ， 具 防洪 、 溉 、 电、 兼 灌 发 航 运及 其 它综合 利用 功能 。最 大坝 高 １ ６ ０ 设 计 洪 １ ．０ ｍ，
亭 子 口水 电站 跌 坎 消 力池减 压 模 型 试验 研 究
岳 鹏 博 ， 伯 乐， 继 斌 ， 江 宁 姜 韩 杨
（ 江 科 学 院 水 力 学 研 究所 ， 北 武 汉 ４ ０ １ ） 长 湖 ３０ ０
摘 要 ： 用 １４ 采 ：０减 压模 型 ， 过 测 试 流 态 、 下噪 声和 脉 动 压 力等 水 力参 数 ， 亭 子 口水 电 站 闸墩 尾 部跌 坎 式 通 水 对
消力 池体 型及模 型 布置见 图 １ 。
水位 ４ １ ３ 校 核 洪 水 位 ４ ３ ０ 总 库 容 ４ ６ ． ０ｍ， ６ ． ４ ｍ， ｌ亿 ｍ， 装机 容量 为 １１０ＭＷ ， ０ 通航建 筑物 ２ｘ ０ 级 。 ０ ｔ ５
挡水 建筑 物采 用｝ 昆凝土重 力 坝 ， 泄洪 底 孑 （ ５个 Ｌ 兼 作排 沙孔 ） ８个 泄 洪 表 孔 分 区布 置 在河 床 中部 ， 和 底 孔 坝段 左侧 布置 坝后 式 电 站厂 房 ， 孔 坝 段 右侧 布 置 表
小 ， 仍 可接 收到较 大 幅值 的溃泡 压力脉 冲信 息 ， 但 只是 频度 显著 降低 。 当 Ｌ ＝ ．０ １ 时 ， ４ ２ １ 侧墙 处 水垫层 对 剪 ＂ １ 切涡 带能 量 的消减 已较为 明显 ， 墙 脉 动压 强 标 准 差 边
新型 消能 工 ， 对于 常规 底 流 消 能 工能 降低 消 力池 临 相 底水 力指 标 ， 具 有入 池 流态 稳 定 ， 洪 雾 化 影 响 且 泄
要求 。模 型加 工 、 装 及 试 验控 制 严 格 依 据 《 电水 安 水 利工 程 水 流 空 化 模 型试 验 规 程 》 Ｌ Ｔ ３ ９—２ ０ Ｄ ／ ５５ ０ ６执 行， 满足重 力相 似准 则和空 化相 似准则 。 模型 闸墩尾 部跌 坎 区共布 置 ２只水 听器进 行水 下
布 置 ９只压力传 感器 测量 脉动 压力 ， 测点 布置 见 图 ２ 。
１ 模 型 设 计
模 型几何 比尺 Ｌ ，＝４ 。为 了研 究 跌 坎 消 力 池 及 ０ 边 墙 的空化 特性 ， 模拟 了一个 完整 底孔 ， 并对 闸墩尾 部
收稿 日期 ： １ ０ ２ １— ８—１ ０ ９
２ 研 究 成 果
Ｖ ３ ０ ６． ２０ Ｖ３ ４ ０ ９． ０
一
ｃ 下游立视 ）
底 － ： 口尺 寸 ６ Ｏ ．０ ｍ， ￣ｆ ＬＬ ．０ ｍ Ｘ Ｏ 底孔 校 核工况 下 ９
运行水 头 高达 ８ ． ７ｍ， ９ ０ 总泄量 达 ９８ ０ ｍ ／ ， ０ ｓ 消力 池
岳 鹏 博 ， ： 子 口水 电 站 跌 坎 消 力 池 减 压 模 型 试 验 研 究 等 亭
４ １
的水垫层 ， 坎 内产生 明显 顺 时针漩 滚 水流 ， 跌 跌坎 上方
值显 著增 大 ， 监 测 到 明显 的 表 征空 化 泡 崩 溃 的单 边 且 脉 冲压 力信 息 。增加侧 扩 距离 Ｌ至 ３ ２ ．０ｍ时 ， 墙 边 上斜 轴 涡 带 冲 击 区 （ Ｐ 点 ） 动 压 强 值 显 著 减 Ｐ 、 测 脉
２ １ 流 态 ．
底 孔 闸墩末端 设 置 ８ ０ ．０ｍ垂 直跌 坎后 ， 形成 较深
作 者 简 介 ： 鹏 博 ， ， 程 师 ， 要 从 事 工 程 水 力 学研 究 工 作 。Ｅ— ｉ：ｕｐｎｂ ＠ ｙｈｏｃｍ．ｎ 岳 男 工 主 ｍａ ｙｅｅ ｇｏ ａｏ．ｏ ｃ ｌ
第２ ｌ期
第４ ２卷 第 ２ 期 １
２０ １１年 １１ 月
人 民 长 江
Ｙａ ｇ ｚ Ｒｉ ｅ ｎ ｔｅ ｖｒ
Ｖｏ ． ２． １ ４ ＮＯ． ２１
ＮＯ ．， Ｖ
２ ０１１
文 章 编 号 ：０ １ ４ ７ （ ０ １ ２ — ０ ０— ２ １０ — １９ ２ １ ） １ ０ ４ ０
时 ， 墙 空蚀 破 坏 的 可 能性 较 大 ； 边 消力 池 边 墙 与 闸墩 内壁 侧 扩 距 离增 至 ４ ２ 时 ， 墙 空蚀 破 坏 的 可 能 性 显 ．０ｍ 边 著 降低 。
关
键
词 ： 坎 消力 池 ；空化 ；渍 泡 脉 冲 ； 孔 ；亭 子 口水 电 站 跌 底 文献标志码 ： Ａ
人 池 临底 流速约 ３ ．０ｍ ｓ 因此 ， ６０ ／ ， 工程 采用 了 ８ ０ ． ０ｍ 跌 坎 消力 池方案 。 跌 坎 型底流 消能 工是一 种能 适应 高水 头大 流量 的
图 １ 跌 坎 消 力 池 体 型 及 模 型 布 置 示 意
模 型采 用透 明有 机 玻 璃加 工 制 作 ， 足 糙 率 相似 满
噪 声测量 ， 消力池 底板 、 在 垂直跌 坎 面和 消力池 边墙 共
较小 等优 点 。但 由于高速 水流 可直接 诱发 底板 的空 化
空蚀 破坏 ， 高速 含砂 水 流对 消力 池 的磨 蚀 发 展 到 一 定
程度 后亦 会引 发空 蚀 破坏 ， 对 其 空 化特 性 进 行 研 故
究探 讨 ， 为工程 设计 提供 科学依 据 。
底 流 消 力 池 的 空化 空蚀 特 性 进 行 了研 究 。成 果 表 明 ： 墩 尾 部 区域 存 在 强 度 为 发展 阶 段 的剪 切 流 空 化 ， 用 闸 Baidu Nhomakorabea ８ ０ 高 度 的跌 坎 消 力 池后 ， ．０ｍ 消力 池 底 板 空 蚀 破 坏 的 可 能 性 较 小 ； 消 力 池 边 墙 与 闸 墩 内壁 侧 扩 距 离 较 小 但
中 图 法 分 类 号 ： Ｖ ３ ．６ Ｔ １９ １
亭子 口水 电站是 嘉 陵江干 流开 发 中唯 一具有 调 蓄
跌坎 消力 池和左 岸 边墙 进 行 了 局部 范 围的 模 拟 ， 坎 跌
能力 的大 型控 制性骨 干工 程 ， 具 防洪 、 溉 、 电、 兼 灌 发 航 运及 其 它综合 利用 功能 。最 大坝 高 １ ６ ０ 设 计 洪 １ ．０ ｍ，
亭 子 口水 电站 跌 坎 消 力池减 压 模 型 试验 研 究
岳 鹏 博 ， 伯 乐， 继 斌 ， 江 宁 姜 韩 杨
（ 江 科 学 院 水 力 学 研 究所 ， 北 武 汉 ４ ０ １ ） 长 湖 ３０ ０
摘 要 ： 用 １４ 采 ：０减 压模 型 ， 过 测 试 流 态 、 下噪 声和 脉 动 压 力等 水 力参 数 ， 亭 子 口水 电 站 闸墩 尾 部跌 坎 式 通 水 对
消力 池体 型及模 型 布置见 图 １ 。
水位 ４ １ ３ 校 核 洪 水 位 ４ ３ ０ 总 库 容 ４ ６ ． ０ｍ， ６ ． ４ ｍ， ｌ亿 ｍ， 装机 容量 为 １１０ＭＷ ， ０ 通航建 筑物 ２ｘ ０ 级 。 ０ ｔ ５
挡水 建筑 物采 用｝ 昆凝土重 力 坝 ， 泄洪 底 孑 （ ５个 Ｌ 兼 作排 沙孔 ） ８个 泄 洪 表 孔 分 区布 置 在河 床 中部 ， 和 底 孔 坝段 左侧 布置 坝后 式 电 站厂 房 ， 孔 坝 段 右侧 布 置 表
小 ， 仍 可接 收到较 大 幅值 的溃泡 压力脉 冲信 息 ， 但 只是 频度 显著 降低 。 当 Ｌ ＝ ．０ １ 时 ， ４ ２ １ 侧墙 处 水垫层 对 剪 ＂ １ 切涡 带能 量 的消减 已较为 明显 ， 墙 脉 动压 强 标 准 差 边
新型 消能 工 ， 对于 常规 底 流 消 能 工能 降低 消 力池 临 相 底水 力指 标 ， 具 有入 池 流态 稳 定 ， 洪 雾 化 影 响 且 泄
要求 。模 型加 工 、 装 及 试 验控 制 严 格 依 据 《 电水 安 水 利工 程 水 流 空 化 模 型试 验 规 程 》 Ｌ Ｔ ３ ９—２ ０ Ｄ ／ ５５ ０ ６执 行， 满足重 力相 似准 则和空 化相 似准则 。 模型 闸墩尾 部跌 坎 区共布 置 ２只水 听器进 行水 下
布 置 ９只压力传 感器 测量 脉动 压力 ， 测点 布置 见 图 ２ 。
１ 模 型 设 计
模 型几何 比尺 Ｌ ，＝４ 。为 了研 究 跌 坎 消 力 池 及 ０ 边 墙 的空化 特性 ， 模拟 了一个 完整 底孔 ， 并对 闸墩尾 部
收稿 日期 ： １ ０ ２ １— ８—１ ０ ９
２ 研 究 成 果