為驗證山西省某森林公園臺階式消能泄洪槽設計的合理性,通過模型試驗研究了該消能泄洪槽不同流量工況下的流態(tài)、臺階平面壓力、流速分布及消能效率。結果表明,在試驗流量范圍內,泄槽內為跌落水流和過渡水流,摻氣不明顯;臺階平面壓力變化范圍為-9.7～24.4kPa,當流量為6m3/s時,出現(xiàn)最大負壓9.702kPa;除#3消力池進口處外,三段臺階式消能段均為泄槽底部流速較小,對泄槽底部沖刷較小,泄槽水流表面流速最大;在不同流量下臺階式泄槽+消力池聯(lián)合消能率均超過了90%,其中大部分能量消散在溢洪道臺階上。研究成果可為類似工程提供參考。 

【文章來源】：水電能源科學. 2020,38(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

泄槽斷面平均流速沿程變化

圖6為試驗測得的臺階式泄洪槽的沿程消能率。由圖6可知，泄槽的消能率沿程增大，最后趨于穩(wěn)定，這是由于在本試驗流量范圍內泄槽臺階上水流為跌落水流或過渡水流，水流從第一級臺階逐級向下游臺階跌落，在臺階平面上產(chǎn)生完全發(fā)育或部分發(fā)育的水躍（同時在各消力池內也發(fā)生水躍），水流與各級臺階平面間的連續(xù)碰撞消耗大量水流能量，以及水躍產(chǎn)生的漩渦和挑射水流在空中擴散破碎消散能量，使消能率沿程增加；從不同坡比的消能段來看，坡比為1∶3的泄槽臺階式消能及#3消力池的消能效率最高，坡比為1∶4的泄槽臺階式消能及#2消力池的消能效率次之，坡比為1∶5的泄槽臺階式消能及#1消力池的消能效率最低；消力池消能占比較小，為7.3%～10.4%；泄槽體型不變，試驗流量變化范圍較小，流量變化對沿程消能率的影響不明顯。3.4.2 總消能效率

將水深h和流量Q代入式（1）、（2）可得測量斷面水流比能和總水頭。圖5(a）為總水頭變化，在試驗范圍內由于泄洪槽體型不變，流量變化范圍較小，總水頭變化曲線幾乎重合；總水頭沿程急劇下降，說明泄洪槽臺階對水流有很強的消能作用。圖5(b）為水流比能變化，不同流量工況下水流比能均為沿程逐漸增大而后穩(wěn)定。穩(wěn)定比能值的大小可直觀體現(xiàn)臺階消能效果，穩(wěn)定比能越小則說明臺階對水流的消能作用越強[2]。不同流量的穩(wěn)定比能值為2.39～2.95m，說明該消能方式消能作用很強。3.4 消能效率

【參考文獻】：
期刊論文
[1]臺階式溢洪道水流空化特性及空化空蝕位置的確定[J]. 趙相航,解宏偉,郭馨.  水電能源科學. 2016(09)
[2]臺階式溢洪道水流能量特性的研究[J]. 文明宜,劉韓生,范靈芝,柳思源.  長江科學院院報. 2016(07)



本文編號：3543500