關于確定閘后消力池參數的新方法

劉士風,白文斌,劉冠美

(四川省都江堰東風渠管理處,成都,610081)

1 規范方法

水閘設計規范(SL265—2001)對閘后消力池參數的確定有明確規定,其計算模型和公式如下:

圖1 消力池參計算模型

式中:d——消力池深度(m);

σ

0——水躍淹沒系數,可采用1.05～1.10;

h″c——躍后水深(m);

hc——收縮水深(m);

α——水流動能校正系數,可采用1.0～1.05;

q——過閘單寬流量(m2/s);

φ——流速系數,一般取0.95;

b1——消力池首端寬度(m);

b2——消力池末端寬度(m);

T0——由消力池底板頂面算起的總勢能(m);

△Z——出池落差(m)

h′c——出池河床水深(m)。

消力池長度可按以下公式計算:

式中:LsJ——消力池長度(m);Ls——消力池斜坡段水平投影長度(m);β——水躍長度校正系數,可采用0.7～0.8;LJ——水躍長度(m)。

2 規范方法存在的問題

從根本上說,消力池是閘后耗散水體能量的水利工程,防止水流對閘后河道、渠道的沖刷破壞。在這里,消能是否充分直接關系到水利工程的運行安全,而池深和池長就是關鍵參數。規范規定的方法是:即由能量方程確定池深,由水躍長度乘以系數(0.7～0.8)確定池長。該方法的主要問題是:

(1)將能量耗散的整體問題分割成不相干的長度和深度,兩參數的確定無直接聯系。

(2)消力池長度與襯砌材料無關。

(3)實踐證明該方法確定的長度偏小。川西多數河床式電站往往需要修建二級、三級消力池,如成都徐堰河羅家橋電站,設計流量為48m3/s,

閘前水頭5m,按最不利工況計算,消力池長按規范規定為17m,運行不久即沖壞,反復加固,最終消力池長為34m。

閘室上下游的能量差,通過消力池耗散能量,方能形成平穩出流。水體在消力池中紊動,實際上是水流與池底、池壁相互間的摩擦運動。……