高落差水闸消能防冲设计探讨.pdf

第11期
广东水利水电
2010年I月
GUANCDONG WATER RESOURCES AND HYDROPOWER
Nov.2010
高落差水闸消能防冲设计探讨
吴绍祝
广州市水务规划勘测设计研究院,广东广州510640)
摘要:在高落差地区水闸设计中,对下游消能防冲措施选择正确与否,对整个工程的安全影响起到至关重要的作用。该
文着重介绍了多级跌水消能措施在高落差地区水闸下游消能防冲中的应用。
关键词:水阐;消能防冲;多级跌水;底流消能
中图分类号:TV653文献标识码:B文章编号:1008-0112(2010)11-0074-02
1工程概况
式中m为流量系数。
某水闻位于南方沿海海口,水闸上下游地面高差为3.2消力池深
3.4m,上游设计水位为3.90m,最高运行水位为4.10m,
下游多年平均高潮位为0.62m,多年平均低潮位为式中ん1为下游水深。
-0.46m,水闻总净宽为8.0m,设为2孔,设计流量为3.3多级跌水
27.5m/s。
1)第一级消力池计算
2结构型式的选择
消力槛高e1=1.05h2ーH1,消力槛顶长度8=(
由于闸上闸下地面落差较大,通常的水消力池很~2)1
难适应地形变化,因此本工程考虑采取陡坡跌水的方式
消力池长る=4+0.8(1.9h2ーん)+6
集中消能.
2)第二级消力池计算
跌水消能设计要点,首先是确定其结构形式(即采
第二级消力槛高、消力槛平台长及消力池长计算与
用矩形断面还是梯形断面),梯形消能池易形成立轴漩第一级相同,但在计算跃后水深h2时,其中的跌差p应
滚,其两侧回流的挤压,使水跃的效能率降低,且流态不为P2+,单宽流量应为9=Q/b,为第一级消力池末
稳;矩形消能池不会形成立轴漩滚,消能效果较好。考端宽度。以后各级均与第二级计算方法相同。
虑到本工程使用服务伻限长,选用矩形消能池。其次是
3)最后一级消力池计算
确定池深和池长。另外,由于跌差较大且大于3.0m,故
最后一级应按下挖式消力池计算,但跌差应为pn+
采用多级跌水消能。
cn1+s,s为消力池深。
3计算与分析
4工程实例
3.1跃后水深h及坎顶水深H
本工に程由于上下游地形落差较大,因此考虑了跌水
h1(1+8F-1
消能,并与底流消能做比较分析,其结果如下
4.1跌水消能
式中F,=
为弗汝德数;1
本工程由于闸下游受地形限制,因此考虑了2级跌
√2g(Eo-h1)水消能措施
为跃前水深;q为单宽流量;E。为消力池底以上总能头。
第一级跌差为p1=1.7m,単宽流量=3.44m2/s,
由于消力槛为矩形实用堰,可由堰流公式求得:
经计算得第一级消力池平台长l1=8.90m,槛顶水深H1
=1.34m,消力檻高c1=0.70m。
(2)
gr
第二级跌差为p2=3.70m,单宽流量q=
收稿日期:2010-09-20
作者简介:吴绍祝(1982-),男,硕士,工程师,从事水利水电工程设计工作
2010年11月第11期
吴绍祝:高落差水闸消能防冲设计探讨
No.11Nov.2010
2.09m2/s,经计算得第二级消力池长ム2=7.50m,消力没有足够场地布置消力池,因此本工程采用两级跌水消
池s=1.10m。
能要优于底流消能措施。
4.2底流消能
此外工程在消力池出口处还设置了钢筋混凝土海
经试算得底流消能消力池深为d=1.0m,自山水漫和防冲槽,依照规范计算得防冲槽深度较大,按此值
跃长度,=14m,消力池斜坡段水平投影长度人、=作为防冲槽深度既不经济,施工也困难,故工程取防冲
17.6m,则消力池长度为L,=28.8m。
槽深度为2.5m。另外在防冲槽外加抛一些块石护底,
通过对比,①两级跌水消能消力池总长为18.05m,增加河槽的抗冲能力。
而底流消能消力池长为28.8m,底流消能消力池比跌水
根据以上技术经济分析,该水闸消能防冲措施布置
消力池长10.75m,不经济。②底流消能消力池斜坡段见图1、图2。
太长,水流条件不好。另外,由于水闸下游受条件限制,
2
5000
S100
图1消力池平面布置示意(单位:高程m;长度mm
1000
常39
C31
0621千
图2消力池纵剖面示意(单位:高程m;长度mm
5结语
发生远驱水跃等。
根据以往工程经验及结合本工程实际情况,有以下参考文献
儿点体会:
1]李成根、晋汇市九十九溪六原水闸消能防冲设计的几点
1)当上下游地形落差较大,特别是下游场地受限
体会[J!.福建水力发电
制时宜采用跌水消能的方式,且跌水消力池的级数要根
2]王久最,程观富.多级跌水的效能工计算与实验研究[J]
据场地条件,因地制宜地设置合理级数。
科技论坛.
3」、李炜?水力计算手册(第二版)[M」.北京:中国水利水电
2)为使出池水流均匀扩散,避免回流、折冲水流冲
出版社,2006
刷两岸,应设置有一定扩散角的导流墙。
4]刘韩生,花立峰,纪志强,等.跌水与陡坡[M.北京:中国
3)由于沿海闸址土质允许不冲流速较小,因此按
水利水电出版社,2003
规范计算出的冲刷深度较大。但若按此深度设置防冲『5]SL265-200水闸设计规范【S]
槽,则工程量浩大、不经济,因此根据实际经验,一般取[6]·陈宝华,张世儒.水闻[M].北京:中国水利水电出版社,
防冲槽深度为1.0~2.0m较为合适。
4)应严格按照设计要求均匀分数开启闻门,避免
(本文责任编辑贾草
单宽流量过度集中,形成偏流,以及闸门提升过快造成