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    188宝金博页面版: 阶梯式溢流坝研究综述

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    内容提示： 2002 年 2月 第 12 卷第 1 利 水 电 科 技 进 阶梯式溢流坝研究综述 陈群， 戴光清， 刘浩吾 ( 四川 太学水利水 电学院 ． 四川 成都610065) 摘要 ： 回顾阶梯式溢流坝的研究方法及成果， 提 出目前研 究较 少或尚未解决的一些 问题， 如有关消 能机理 、 掺 气和空蚀特性等方面的研 究以及如何提高大单宽流量时的消能率 问题 ． 指 出阶梯 式溢流 坝的数值模拟研究几乎无人涉足 ， 这也是今后的一个研究方向 关键 词 ： 溢 流坝 ； 消能 i模 型试 验 ； 数 值模 拟 ； 综述 中图分类号： TV641． 4 5 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 006— 7647(2002)01— 0047一 o4 一般泄水建筑...

    文档格式：PDF | 页数：4 | 浏览次数：15 | 上传日期：2013-10-12 17:27:37 | 文档星级：
    2002 年 2月 第 12 卷第 1 利 水 电 科 技 进 阶梯式溢流坝研究综述 陈群， 戴光清， 刘浩吾 ( 四川 太学水利水 电学院 ． 四川 成都610065) 摘要 ： 回顾阶梯式溢流坝的研究方法及成果， 提 出目前研 究较 少或尚未解决的一些 问题， 如有关消 能机理 、 掺 气和空蚀特性等方面的研 究以及如何提高大单宽流量时的消能率 问题 ． 指 出阶梯 式溢流 坝的数值模拟研究几乎无人涉足 ， 这也是今后的一个研究方向 关键 词 ： 溢 流坝 ； 消能 i模 型试 验 ； 数 值模 拟 ； 综述 中图分类号： TV641． 4 5 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 006— 7647(2002)01— 0047一 o4 一般泄水建筑物下 游的消能设施工程量大， 造 价昂贵 近 10 多年来 ， 国内外不少学者对把泄流和 消能设施结合为一体的溢流坝面阶梯式消能工产生 r 极大 兴趣 ． 阶梯 式 溢 流 坝 即是 在 溢 流 坝 面上从 胸 墙附近直到坝趾处设置一 系列阶梯 ， 阶梯 的外包 线 般仍按标准的溢流面曲线如 WES 曲线来设计 ， 它 主要利用坝面阶梯上水流所形成 的横向旋滚及其与 主流之间的剪切和动量 交换来达到消能 的 目的 ， 且 由于坝面水流掺气， 更增强 了消能效果 ． 试验研究表 明， 设计 良好的阶梯坝面消能工可 以显著减小消力 池尺寸 ， 甚至完全省去消力池， 从而获得 巨大 的经济 效益 ． 另外， 阶梯溢流坝的发展与新型的碾压混凝土 筑坝 技术 的发 展 紧 密相 连 ， 若 采 用碾 压混 凝 土 ( Rcc )坝， 将坝 面做成 阶梯状 ， 可 缩短工期， 节省投资 ． 但是 ， 工程实践表明， 在大流量 和高水头情况下， 阶梯溢流坝的消能率将下 降， 通气 难 ， 易空化 ， 并可能产生 空蚀破坏 ， 故其应用范 围受 到较大 限制 ． 一加快施工进度， 1研究现状 阶梯式溢流坝早在本世纪初就有应用 ， 1971 年 英国的 Essery 等llJ针对阶梯式溢流坝设计作 了一些 试验研究 ． 直到 1982 年 ， 美 国垦务局对建在犹他州 的上静水坝的阶梯溢流坝进行 了水工模型试验 J ， 此试验研究对阶梯式溢流坝设计很 有用 ， 且激发了 以后的研究及应用 ． 1． 1坝面流态研究 坝面流态直接关系到坝面水流对坝体的作用。 若 流态 不 佳 会 对 坝 体 产 生 不 利 影 响 ． 里 亥 大 学 的 S0Ie∞e nl3 对新蒙克斯维里坝(New Monksville Dam) 的 模型试验研究表明， 当流速较低、 水深很浅时水流在 阶梯上会出现偏折现象 ， 即水流从第一级阶梯向外向 下发生偏折而落在相隔几级的阶梯上 ， 这种现象可通 过设置尺寸 由小到大的过渡性阶梯来消除． 汝树勋[41 所做的模型试验也观察到水流的偏折现象 ． 加拿 大 的 R amm姗L 总结 Essery 和 Sorensen 的研究成果 ， 把 阶梯溢流 坝 面 的水流 分为舌状 流 ( nappe f l ow) 和滑移流 ( skimming f l ow) 目前， 许多文 献都沿用这种分类方法来进行研究 ． 法国的 Pevra s 等 _ -主要针 对 阶梯 式石笼 溢 流 面的设计 进行 了模 型 试验 ， 把阶梯上的水流分为舌状流、 部分舌状流和滑 移流三种形式 ． 在 阶 梯 溢 流 坝 面 的 阶 梯 上 会 形 成 旋 涡 ． S0— j做模型试验时在水流 中放人色素 ， 观察到 阶梯上有旋涡产生 ， 同时伴 随着 气泡 的卷A ． 廖 华 胜_7 用流函数方法计算 阶梯溢流坝 的流场 ， 从 流 线 囝中 明显可 见阶梯 上有 旋 涡产 生 ． 1． 2消能率研究 1． 2． 1消能率计算 在阶梯溢流坝的消能率计算公式中最简单 、 直 观的就是根据坝体上下游能量守恒 原理 。 用能量的 减小与上游总能量之比作 为能量损失率 ‘ B1 ：警 x 1 0 0％： ×1 0 0 ％ (1 ) B 式中： ， F 2分别为上、 下游总能量． 另一种较通用的方法是利用相对消能率的概念， 计算阶梯溢流坝相对于光滑坝面的消能率． 一般是用 基金项 目： 国家 自然科学基盎资助项 目(59~79013) 作者简舟： 陈群( 1 972一 ) ． 女． 重庆云阳人， 讲师 博士研究生， 主要从事高速水流研究 4 7· 维普资讯 http://www.cqvip.com

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