水牛家水電站泄洪消能研究.pdf

1、泄洪消能一直是水利工作者在工程和科學研究中遇到的重要問題。水牛家水電站為火溪河梯級的龍頭水庫電站，泄洪放空建筑物由泄洪洞和泄洪放空洞組成。泄洪建筑物為位于右岸的地下泄洪洞，下游接地面溢洪道，出口采用挑流消能與下游銜接。挑坎的原設計方案為一擴散坎，且布置在河道右岸，出射水流主要集中在右岸，不能滿足下游邊坡穩(wěn)定和防沖要求，必須對坎型進行優(yōu)化。 本文首先回顧了挑流消能的發(fā)展和應用，對各種挑流鼻坎坎型進行了總結。根據(jù)水牛家水電站泄洪洞的

2、泄洪消能要求，對泄洪洞出口挑流鼻坎提出了兩種優(yōu)化修改方案。在原泄洪洞泄流能力模型試驗基礎上，根據(jù)CFD原理，借助nuent數(shù)值模擬軟件，采用三維κ-ε雙方程紊流數(shù)學模型，并引入水氣兩相流的VOF模型，對原設計方案和兩種修改方案挑坎上水流進行模擬。并借助經(jīng)驗公式和數(shù)值模擬的結果對三種方案的挑流水舌參數(shù)和下游沖刷情況進行了計算。通過數(shù)值模擬和計算的成果，對三種挑坎體型方案的流態(tài)與消能防沖效果進行比較，從而找出一種適合的挑坎體型。并對優(yōu)選的挑

3、坎體型方案進行了物理模型試驗。通過試驗，進一步觀察水舌與下游河床的流態(tài)，對挑坎上水流的流速、水深、下游河床的流速和沖坑情況進行了觀測，進一步驗證了優(yōu)選挑坎方案的合理性。通過對數(shù)值模擬與模型試驗的結果比較，相互驗證了數(shù)值模擬與物理模型試驗結果的可靠性。通過數(shù)值模擬，理論計算和物理模型試驗，可以驗證：水舌通過扭曲坎和貼角的偏轉(zhuǎn)作用，入水后主流靠近下游河床的中心線，與下游銜接較好；沖坑最深位置靠近河道中心線，對右岸的影響不大；優(yōu)選方案的沖坑深