高土石壩大交角挑流消能水墊塘優(yōu)化布置

楊家修，張陸陳，龐博慧，吳時強，薛萬云

(1.中國電建集團貴陽勘測設(shè)計研究院有限公司，貴州 貴陽 550002；2.南京水利科學研究院水文水資源與水利工程科學國家重點實驗室，江蘇 南京 210029；3.華能瀾滄江水電股份有限公司，云南 昆明 650214)

由于土石壩壩身不能溢流，泄水建筑物需設(shè)于岸邊，與壩身挑流消能不同，岸邊泄水建筑物挑流消能時，射流中心線與下游中心線交角較大，稱之為“大交角”挑流消能[1]。大交角挑流消能一般直接將水流泄入河道，重點關(guān)注歸槽及沖刷問題。池明陽等[2]采用異型挑坎+多面體消能工方案解決了枕頭壩電站江溝泄洪洞水流歸槽問題；邱勇等[3]對黑石羅水庫泄洪洞采用了斜鼻坎，出坎水舌在平面上轉(zhuǎn)向的同時沿豎向大幅拉開，增大挑射水流和空氣的接觸面積，降低了對下游沖刷；查雙全等[4]在曼轉(zhuǎn)河水庫工程中采用高低坎、縮短無壓段長度、控制閘門開度等措施控制挑射水流落點，減輕了對對岸山體的沖刷；韓成銀等[5]利用分隔墩消除水流集中的現(xiàn)象，減輕河床沖刷；徐敏[6]認為燕尾坎對泄洪洞軸線與主河槽中心線交角相對不大的情況具有較好的適應(yīng)性；譚哲武等[7]進行了窄縫燕尾新型組合挑坎的試驗研究，在改善坎內(nèi)水流流態(tài)、水舌形態(tài)、減輕下游河道沖刷方面起到了重要作用。對于高土石壩、大泄量、V型河谷而言，高功率的水流直接泄入河道將產(chǎn)生極大的水力安全風險，因此需要修建水墊塘進行消能。目前水墊塘軸線一般與射流中心線交角較小，其研究重點包括消能工體型[8-9]、水墊塘消能防沖[10-11]、水流摻氣[12-13]等，但對于大交角挑流消能水墊塘水力特性研究較少。……