宽尾墩的工程应用与发展浅析

结合工程实例综述了宽尾墩与其他消能工(如挑流、底流、面流)联合运用、以及宽尾墩在岸边溢洪道上应用的原理及在实际工程中的应用效果,介绍了目前中国新型宽尾墩的发展和应用。     

莲花台水电站宽尾墩联合消能工的应用研究

针对莲花台水电站泄洪建筑物泄量大、单宽流量大、河床易冲刷的特点,通过模型试验对原设计的挑流消能方案和Y型宽尾墩+戽式消力池联合消能工方案进行了对比研究.试验结果表明,联合消能工方案在典型工况下消能充分,下游河床及电站尾水护坦末端冲刷大为减轻,出池水流衔接平顺,下游河道流态明显改善.该研究成果对类似工程有借鉴意义.     

宽尾墩在桃林口水库溢流坝上的应用

桃林口水库原设计为二级消力池形式的底流消能工，采用Y型宽尾墩后，减短了池长．提高了消能率，进而减轻了水流对下游河床的冲刷。本文结合桃林口水库枢纽工程的特点，对宽尾墩的体型参数进行了研究，同时对宽尾墩与消力池联合消能工的消能效果进行了分析和论述。     

工字型宽尾墩在滚弄水电站溢流表孔中的应用研究

介绍了一种新型的工字型宽尾墩底流消能工体型,以及在滚弄水电站溢流表孔消力池中的应用,并给出了各泄洪工况的主要水力学参数.     

宽尾墩在桃林口水库溢流坝上的应用

桃林口水库原设计为二级消力池形式的底流消能工．采用Y型宽尾墩后．减短了池长．提高了消能率，进而减轻了水流对下游河席的冲刷。本文结合桃林口水库枢纽工程的特点．对宽尾墩的体型参数进行了研究．同时对宽尾墩与清力池联合消能工的消能效果进行了分析和论述。     

单侧宽尾墩在卡伦水库的应用

经计算和试验验证并在卡伦水库改建工程中采用的单侧宽尾缴方案，可使由初设的二级池长40m减至为一级泡泡长23m，既满足了下池流量102m~3／s的消能要求，又可节省工程投资近30万元．成功地解决了已建工程由于提高设计标准，消能工不满足要求的问题．文中对单侧宽尾墩的消能机理进行了初步的探讨，并进行了水力计算，计算结果与模型实测接近．     

宽尾墩消力池联合消能工的消能机理及其水力计算方法

一、前言安康水电站河床坝段上的5个表孔是枢纽的主要泄洪建筑物,每孔净宽15m,设15m×17m(宽×高)弧形控制闸门,闸墩宽4 m,采用消力池底流消能工,消力池净宽95m。在设计洪水位333.10m时,5个表孔的总泄量14010m~3/S,人池单宽流量147.5m~3/S·m;校核洪水位337.05m时,总泄量为19045     

用于大单宽泄洪台阶坝面上的一种新型宽尾墩

近年来，宽尾墩＋台阶坝面＋消力池的联合消能工形式,在工程中不断得到发展与应用，但这些工程单宽泄量均不大于200m^3/s.m。在乌江索风营水电站水工模型试验的基础上，为台阶坝面的使用提出一种新型宽尾墩－X型宽尾墩，用以取代传统宽尾墩，这种宽尾墩与台阶坝面，消力池联合使用，既发挥了台阶坝面的消能作用，使宽尾墩＋台阶坝面＋消力池这种综合消能形式能够推广到大单宽泄洪建筑物上，同时也为台阶式坝面的发展直到一定的促进作用。     

宽尾墩-挑流联合消能在蟒塘溪水电站中的应用

近几年来在高水头、大流量和低佛氏数工程中难以用常规消能工解决消能工建成并投入运用。蟒塘溪水电站正是采用的这种宽尾墩－挑流联合消能，目前已投入运行，消能效果良好。水工模型试验表明：宽尾墩使下泄水流通掺气分散，增加了纵向扩散，减少入水单宽流量，因而提高了消能效果，减轻了坝下冲刷，保证了大坝安全。     

宽尾墩与台阶坝面联合消能工的试验探索

通过对宽尾墩与台阶坝面联合消能工的机理分析,借助工程水力学模型试验,提出一种新型宽尾墩———X型宽尾墩。这种宽尾墩能适应大小流量的变化,具有良好的消能效果,消能率达60%～70%,比常规宽尾墩消能率高5%～10%;产生的射流对消力池底板的最大冲击压力,比常规宽尾墩小30%。因此,X型宽尾墩具有广阔的应用前景。     

刘家洞水电站溢流堰宽尾墩消能的试验研究

通过水工模型试验分析了刘家洞水电站设计中存在的溢流坝泄流较集中,消能不充分,下游水深不够从而形成坝下冲刷坑等问题,提出了采用宽尾墩消能的建议,并进行了试验,试验研究成果表明,宽尾墩应用于挑流式溢流坝中,能明显提高挑流消能的效果,减轻下游河床的冲刷,确保溢流坝的安全。     

泄洪表孔宽尾墩加消力池联合消能工的应用

 通过对已建的一些采用表孔宽尾墩加消力池的重力 坝调研资料及理论分析，表明宽尾墩可增加水流的三维特性，降低形成水跃的第二临界 水深，从而可以使消力池底板抬高、池长缩短。因此，建议皂市水电站的泄洪消能布置亦可 采取此种形式。     

阶梯溢流坝面坡度对一体化消能工水力特性的影响

为探求高水头、大单宽流量下坝面坡度对一体化消能工水力特性的影响,以阿海水电站为原型,采用三维k-ε双方程紊流模型,引入水气两相流VOF计算方法,利用几何重建格式来迭代生成自由水面,对1∶0.80、1∶0.75、1∶0.65三种阶梯面坡比进行数值模拟研究。结果表明:①最大负压值均位于首级阶梯立面凸角下1/4附近,并随坡度增加而增大。坡度为56.98°时,最大负压值为61.02 kPa,超过了6×9.81 kPa。②水流空化数在宽尾墩水舌出口位置出现最小值,空化数随坡度变陡而减小。坡度为56.98°时,空化数最小为0.358。坡度为51.34°时,空化数最大,为0.381。③随着阶梯溢流坝坝面坡度变缓,消力池最大临底流速增大。当坡度为51.34°时,消力池最大临底流速最大,达到26.84 m/s,超过了25 m/s,易发生冲磨破坏。当坡度为56.98°时,消力池最大临底流速最小,为24.00 m/s。消力池尾坎前最大临底流速随坡度增加而减小,坡度为56.98°时最小,为9.63 m/s;坡度为51.34°时,消力池尾坎前最大临底流速最大,为9.96 m/s。④坡度的变化对一体化消能工消能率的影响不大,坡度从51.34°增加到56.98°,消能率只提升0.15%。     

惠州抽水蓄能电站上库溢流坝阶梯消能试验研究

介绍惠州抽水蓄能电站工程概况,建议将上库溢流坝挑流消能改为底流消能方式。通过水力模型试验研究,推荐溢流坝采用“坝面削角阶梯+底流消力池”的联合消能方案。试验表明,削角阶梯坝面末端泄流的动能只占相应光滑坝面动能的30％以下,相应动能消能率达70％以上,消能效果较显著,大幅度减小了溢流坝下游消力池的尺寸和工程量。     

白石水库的异形宽尾墩挑流消能

介绍了异形宽尾墩挑流消能的设想和方式。结合辽宁省白石水库溢流堰进行了平尾墩、宽尾墩和异形宽尾墩挑流消能模型对比试验。结果表明异形宽尾墩挑流消能的单宽冲坑面积、最大冲坑深度均约为相应平尾墩的一半，异形宽尾墩也明显地优于相应的宽尾墩。根据试验结果给出了一些经验关系式。     

索风营水电站泄洪消能水力特性试验研究

为缩短工期，提高工效，索风营水电站采用宽尾墩 台阶坝面 消力池的联合泄洪消能形式。通过三种不同比尺的模型试验，分析比较了枢纽布置、表孔泄流能力、宽尾墩、台阶坝面及下游消能防冲等问题，提出了X形宽尾墩，它具有传统宽尾墩大单宽泄洪消能作用，同时又有台阶坝面小流量消能作用，使消力池底板承受冲击压强减小30％。     

阶梯溢流坝和宽尾墩及消力池组合消能的水流数值模拟研究

采用两相流模型,辅以Realizable k湍流模型,来模拟阶梯溢流坝和消力池组合以及阶梯溢流坝、宽尾墩和消力池组合两种联合消能工的水力特性,获得了流速场、压强场、紊动动能及紊动动能耗散率等物理参量的分布。网格划分采用了分区域划分:模型中任何形状不规则的复杂部分采用非结构网格划分,对形状规则的部分则采用了结构网格划分,并根据流动梯度的大小安排网格的疏密程度。采用有限体积法对控制方程进行离散。采用了VOF法处理自由水面,使用PISO算法求解速度与压力的耦连方程组。比较分析了两种消能工在速度场、压强场、紊动动能及紊动动能耗散率的差异。研究结果表明:受宽尾墩的影响,坝面及消力池中的流速均小于无宽尾墩的情况,而台阶坝面的压强明显高于无宽尾墩的情况;在消力池中紊动动能及其耗散率均大于无宽尾墩的情况。可见,阶梯溢流坝、宽尾墩和消力池组合消能工的消能优于无宽尾墩的情况。     

跌坎型消力池与Y形宽尾墩联合消能试验研究

牙根二级水电站具有高水头、大流量、窄河谷的特点,结合其底流消能进行了模型试验研究。通过反弧末端加设跌坎,降低了消力池的临底流速,对不同的跌坎高度进行比较,总结了跌坎池深比对淹没水跃的影响。通过表孔加设Y形宽尾墩,进一步降低脉动压力和临底流速,增强了消能效果,为工程设计提供了有力支持。     

新型坎式宽尾墩等在里底水电站中的应用研究

针对里底水电站枢纽泄洪底孔进口的漩涡,下游回水淹没底孔闸门支铰及枢纽的泄洪消能等问题进行了试验研究.通过在底孔进口加设消漩墙,闸室末端加设矩形宽尾墩、闸室下游渐变段局部适当收缩、消力池首部加设消力墩及在消力池的末端加设导流墩等措施;并在溢洪道闸室末端加设坎式宽尾墩,较好地解决了里底水电站泄洪消能问题.