钢筋石笼与混凝土消力池消能率对比试验研究.pdf

2 0 1 4年第 1 1 期 ( 第 4 2卷) 黑龙江水利科技 H e i l o n g j i a n g S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y o f Wa t e r C o n s e r v a n c y No 1 1 2 01 4 ( T 0 t a l N o 4 2 ) 文章编号： 1 0 0 7 7 5 9 6 ( 2 0 1 4 ) 1 1 0 0 1 6 0 4 钢筋石笼与混凝土消力池消能率对 比试验研究 田振华， 张术彬， 韩 雷 ( 黑龙江省水利科学研究院， 哈尔滨 1 5 0 0 8 0 ) 摘要： 通过水工模型试验， 研究 了平原河道低佛氏数下， 钢筋石笼与混凝土两种消力池结构 的消能效果。试验对 比分析了两种结构下的水跃长度及形态、 消能率等水力参数。试验结果 表明： 对于低弗氏数平原河道水流而言， 上下游水位差对水跃长度与形态影响显著。上下游水 位差较大时， 混凝土比钢筋石笼护坦更容易产生远驱水跃 ， 上下游水位差较小时， 两种结构均 产生明显的波状水跃； 钢筋石笼的消能效果优于混凝土。 关键词 ： 水跃 ； 钢筋石笼； 混凝土； 低佛氏数； 消能率 中图分类号 ： U 6 5 5 文献标识码 ： B O 引 言 对于低水头 的平原河流而 言， 一般水利枢纽工 程都采用 闸坝相结合的布置方式。由于水闸泄流的 特点多为水头差不大， 但尾水变化幅度大， 闸门开启 调度过程 中， 能形成由急流到缓流的多变流态 ； 而平 原河道上的低的挡水坝主要是抬高河水位， 河流在 枯水时能 自流入渠道， 在洪水时让多余的河水通过 泄洪闸坝下泄 ， 因此 闸坝下游水跃 前后的佛 氏数一 般较低。底流消能作为国内外最常采用的一种低 水头消能形式， 其消能率与佛氏数 F r 有关。F r 消力池末端 海漫末端。从表 中明显看出， 相同工况下 ， 石笼护底 的消能效果优于 混凝土护底 ， 主要原因在于 ， 钢筋石笼护底相对混凝 土护底来讲 ， 增加了消力池底部糙 率 ， 有效 的降低了 过坝水流流速 ， 降低了坝后水流 的动能， 表观上呈现 出波状水跃的形态， 使得水流机械能以简谐振动波 的形式向下游传播。 田振华 ， 等： 钢筋石笼与混凝土消力池消能率对比试验研究 第 l 1 期 3 结语 ： + _ I l 丝佬 承j 醍束端 - - o _ 混 凝上 水跃 末端 ， - 一 锕熊 摊消 办地 求 螭 一 A。 一 混凝士 莉 力 池味 蠼j 。 一 钢艘 笼坶 漫求 端 一x 混凝 土承 跃 束螭 2 1 6 1 2 o 8 o 4 2 12 8 1 2 o 6 坝上承头2 o 一 F 游水柱整( m ) l坝 水头3 0 _ j ： 辩水位篾( ) ( b ) ( c ) 图 5消能率与上下游水位差关系 采用水工模 型试 验 的方法 ， 对低弗 氏数下平原 河道下游消力池的常用结构形式的消能效果进行了 试验研究 ， 得 到了钢筋石笼与混凝土两种护底 型式 下的水跃长度 以及形态 ， 重点对 比研究 了两种 护底 形式下 的水跃 末端 、 消力 池末端 、 海 漫末端 的 消能 率 ， 其试验结果如下 ： 1 ) 就过流能力而言 ， 混凝 土护底 结构优 于柔性 钢筋石笼护底 ， 即相同上游水位下 ， 采用混凝土护底 比采用柔性钢筋石笼护底 ， 有更大的过流量。 2 ) 从堰后水 流形态来看 ， 采用柔性钢筋石 笼护 底的水面线较混凝土护底 ， 跃后水流更加平顺 ， 随着 下游水位 的升高 ， 其水流呈现 由淹没水跃逐渐 向波 状水跃远驱水跃的变化过程。 3 ) 从消能率 角度 ， 柔性钢筋石笼护底结 构下的 消能率略大于混凝土护底结构， 但下游水位的变化， 对消能率的影响较大 。 参考文献 1 宣北社， 裴玉才 水土建筑物消能防冲设计与应用体会 J 吉林水利， 1 9 9 6 ( 0 1 ) ： l 7 1 9 一 1 9