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沙河水库主坝泄洪闸模型试验研究与优化

陆雯  
【摘要】: 沙河水库主坝泄洪闸泄洪时,闸上水位较高,泄洪闸底板高于闸下泄洪河河底14.5m,且消能最大水头近18m,水力衔接的落差较大,泄洪时闸下消能、防冲问题尤为突出。设计单位根据不同设计方案,最终利用“跌水”和“水跃”两种水力消能原理,将多级跌水结构与挖深式消力池结构相互融合,形成“跌水消能”与“水跃消能”互相叠加的复合式溢洪道水力设计。 为验证工程枢纽布置的合理性及泄洪消能方案的可行性,通过建立工程整体模型,针对试验过程中出现的问题,提出改进意见及措施,使其满足工程安全运行要求,并提出溢洪道优化布置方案。本文的主要工作包括以下内容: 阐述各种消能型式的优势和缺点,并就现阶段国内外消能型式发展状况进行总结。阐述在设计低佛氏数水跃消能工所遇到的问题,以及此类型泄水建筑物水跃消能的特点和所要解决的问题。 根据沙河水库主坝泄洪闸泄洪的特点,确定试验目的和任务。按重力相似准则进行模型设计,选择量测仪器,对泄洪闸闸后六级跌水消力池进行整体水工模型试验研究。观测不同运行工况下消力池内的水流流态、水面线、压强和流速分布。经过试验研究和多方案比较,提出消力池体型优化方案。 同时,本文利用FLUENT软件,采用标准k-ε紊流模型对六级跌水式消力池进行二维数值模拟,模拟结果与试验结果较为吻合。 本文的研究成果为工程设计提供可靠的设计依据,不仅适用于沙河水库主坝泄洪闸,对同类型泄水建筑物的消能布置也有重要意义。


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