高坝消能工水力设计应用及新发展

随着我国峡谷高坝的大量兴建，各种新型消 能工也应运而生，除对传统式挑流、底流及面（戽）流消能工发挥各自的优点外，并结合工程实际创新了一些新型消能工。这些消能工已在实践中取得了良好消能防冲效果，对这些消能工及新型消能工的水力设计、应用与发展进行总结论述，使今后高坝消能工设计具有实用意义。     

高坝挑流消能工的新发展

挑流消能在国内外泄水建筑物中得到了广泛应用。近年来我国在高坝建设中，结合特有的高山、峡谷、大流量，高水头复杂的自然条件，对泄洪消能的布置，挑流鼻坎体型的运行进行了研究，已由简单单弧实体或差动式，对擅式趋向多样性，按其减轻冲刷的作用可归纳为“纵向拉开，左右扩散，错开落点，导向防冲”提出了宽尾墩，大差动挑坎，窄缝挑坎，各和散扭曲斜挑坎等新体型。并在实践中获得了较好的消能效果。     

鼻坎挑流消能工的新发展述评

挑流消能在国内外泄水建筑中得到广泛应用，近年来，我国在高坝建设中，结合特有的高山，峡谷，大流量，高水头复杂的自然条件，对泄洪消能作了新的布置，挑流鼻坎体型的运用，研究和发展，已由简单单弧实体或差动式，对撞式趋向多样化，按其减轻冲刷的作用可作归纳为“纵向拉开，左右扩散，错开落点，导向防冲”。提出了宽尾墩、大差动挑坎、窄缝挑坎，各种扩散扭曲斜挑坎等新体型，并已在实践中获得较好的消能效果。     

高坝泄洪消能防冲研究新发展综述

的三十多年来，随着高坝建设的迅速发展，国内外在高水头，大流量的洪消能防冲技术方面，取得了许多科研成果，积累了丰富的；实践经验，进步显著。对其进行经验总结，交圾利于水利水电枢纽工程建设不断向新水平提高，并为大型水电工程设计、施工及工程运行管理提供参考。     

窄缝式消能工的水力特性及其体型研究

叙述了窄缝坎挑流的水流特性，消能标准及其体型Lα，β,b,B的选择，窄缝使水舌出流挑角θ2增大，水舌纵向拉开。试验提供了不同β与θ2变化关系的试验成果及水舌纵向拉开值的估数式，解决了水力计算中的这一问题，可供工程设计人员参考。     

窄缝式消能工的体型设计

窄缝水流属于三维水流。由于其复杂性,目前对其进行的理论分析和数值计算的研究工作还远远不够。为了给工程设计提供一种简便的设计方法,本文初步探讨性地给出了三维窄缝水流的计算过程。该方法以底部固体边界为收敛准则,易于收敛,精度较高。用该方法可对窄缝式泄水建筑物进行结构和水力方面的计算,为结构物体型的优化设计提供了依据。另外,本文还提出了平面绘图程序的设计方法及其工作原理,对于不同的边界条件,提出了相应的网格自动生成方法,为计算成果的分析和处理提供了方便。     

窄缝式消能工的水力特性及其体型研究

研究窄缝坎挑流的水流特性、消能要求及其体型参数的选择 .窄缝使水舌出流挑角增大 ,水舌纵向拉开 ,形成水流变形耗能 ,且加剧了水流紊动、水舌破碎而掺气的耗能 ,使消能效果增加 ,冲刷减少 .提供了不同收缩比与水舌出流挑角变化关系的试验成果及水舌纵向拉开值的估算公式 .     

深窄峡谷岩块覆盖层中高坝挑流消能冲刷的实验研究

本文通过水力学模型试验研究了深窄峡谷岩块覆盖层中挑流冲刷的机制和过程。研究表明冲刷过程大致可分为扰动、冲走、强翻动和回淤四个阶段,其中扰动作用对于冲刷的发展十分重要。在估算冲坑的深度时,必须区分扰动深度和回淤深度两个不同的含义。本文还介绍了确定抗扰动冲刷系数的方法,并用以分析了不同泄流状态下不同组成的岩块覆盖层中的冲刷状态,取得了与试验结果的良好一致。     

窄缝消能在老炉下水库溢流坝中的应用

针对工程所处位置的特殊地形以及由此带来的下游消能问题，通过多方案的比较试验研究，提出适合工程实际的坝面窄缝消能工方案。该布置较好地适应了消能区地形，挑射水舌沿竖向和纵向拉开、扩散较充分，水舌在空中的消能率增大，水舌外缘落点适度，从而减轻了下游河床的冲刷，较好地解决了老炉下水库溢流坝下游的消能防冲问题。试验推荐方案已被设计采用。     

差动消能工在公伯峡水电站中的应用

文章介绍了差动消能工在已建工程中的应用情况及在公伯峡水电站水工整体模型试验中的应用情况，说明差动消能工具有良好的消能防冲功能。     

高坝挑流消能述评

本文针对影响挑流消能工设计选型的几个问题进行评述分析。指出：冲击射流的脉动作用是岩基局部冲刷破坏的主要因素；现有冲深估算公式均具有一定的局限性；挑坎体型优化的目标在于提高射流在空中的消能率，减小和分散入水冲击能量，改善水垫消能的作用，从而减轻射流对下游的冲刷，确保泄洪安全，并注意顾及池洪雾化的不利影响。     

高坝二级挑流消能研究

为研究高坝挑流消能的效果,结合四川省某水电站洞式溢洪道的大比尺水工模型试验,对在较高水头、较大流量工况下的溢洪道挑流消能形式进行优化研究。结果表明:通过将一级挑流改成二级挑流,即一级挑射水舌在各种工况下都挑落在平台上,水流通过平台形成二次挑流均匀挑入下游河道,可以有效分散消能,降低挑射水舌的高度,减小河床冲刷。采用二级挑流消能形式,有效地改善了原方案一级挑流消能引起的产生较大冲刷与雾化现象。     

高拱坝泄洪消能防冲技术发展与应用述评

高拱坝泄洪消能的特点是坝高落差大，流量大，功率大，位于河谷狭窄地区，泄洪消能与防冲问题突出，经科学研究，采用“分散泄洪，削弱水流冲击力，加固河床，增强河道抗冲能力”的综合治理措施，较好地解决了泄洪消能布置问题。提出了表孔大差动坎加分流齿，双层多孔，水流撞击，下设水垫塘联合消能的典型布置方案，经实践证明，方案可靠，消能效果好。     

浅谈混凝土沉箱在拦河坝消能工程中的应用

本文分析了造成坝体不稳定的原因,同时提出了混凝土沉箱对加固坝体的作用,及对沉箱的施工方法进行了介绍。     

高混凝土坝泄洪和消能的研究

在综合分析国内外高混凝士坝泄洪消能设计经验的基础上,全面论述了高混凝士坝泄洪消能的设计原则和消能方式。根据研究成果,提出了高坝泄洪的水流分散程度和冲坑深度两者关系的新见解以及动水压力的控制允许值;在国内首次将可靠度理论用于大型工程的水力设计,深入论证了二滩水电站的泄洪标准;运用模型试验和数值分析等多种手段。全面论证了二滩水电站的泄洪消能布置,优化了各泄水建筑物的体型。采用了新颖合理的消能工和通气减蚀措施;全面论证了下游河道消能区的防护措施,分析了水舌淹没扩散和水垫塘护坦板的稳定机理。还叙述了高坝泄洪雾化机理、坝体流激振动影响和抗蚀耐磨材料研究成果。     

跌坎底流消能工在高坝泄洪消能中的实验研究

跌坎型底流消能工是一种新型的消能工,其入池水流在主流上下形成漩涡和强剪切紊动进行消能,提高底流消能率。通过某大型水电站水力学模型试验,对几种不同的底流消能工进行了对比研究,表明跌坎的存在可以有效地降低消力池临底流速等水力学参数,改善消力池内水流的流态,极大提高了入池水流的水力学指标,保证其运行安全,满足高水头、大流量泄洪消能工的要求,为底流消能应用于高坝建设提供了参考和借鉴。     

溢洪道弯段糙条消能工消能率试验研究

为研究溢洪道弯段布置糙条消能工的消能特性,在新疆“635”溢洪道整治工程的研究基础上,通过量纲分析,建立了糙条消能率多因素影响模型;采用正交试验原理,对溢洪道弯段糙条消能工的布置进行正交试验并根据试验结果进行多重回归分析,得到了反映糙条布置参数和溢洪道工程参数的消能率计算公式;然后为探究各因素影响大小进行了相关性分析,并定义无量纲因子k来反映糙条消能工的综合特性。结果表明:溢洪道工程参数对消能率的影响较大,而糙条布置参数除布置角度外影响均较小;无量纲因子k与消能率和水面横比降均呈负相关关系,且改变糙条布置参数对水面横比降的影响较消能率大;k值的波动范围在0.016~0.049之间,当消能率最大时,k=0.025,水面横比降最小时,k=0.037。提出的消能率多因素影响模型是一种半理论半经验计算公式,可为实际工程设计提供理论依据。     

湖南宽河谷低坝消能的发展势向

宽河谷低坝枢纽工程，消能防冲往往占整个工程投资比例较大，如何提高低坝消能效率，减少消能工的工程量，是中小型水利水电工程常见的课题。文章根据湖南近年来已建和在建的10多个工程，对宽河谷低坝的特点及消能的发展势向做一个综合介绍，以供类似工程参考。     

高拱坝水垫塘消能的研究进展

高拱坝工程中泄洪功率及泄流量巨大,泄洪消能安全一直是工程中研究的重点。系统总结了冲击射流理论及水垫塘消能机理的研究进展,并对消能区冲刷机理研究现状进行了总结分析。结合工程实际总结了高拱坝工程中常用的水垫塘型式,并分析了各自的工作原理及结构特点。     

南盛拦河坝消能工破坏原因分析

介绍南盛拦河坝基本情况，分析了其消能工破坏的原因。