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宽尾墩

/flaring pier gate/
条目作者王英奎廖仁强
条目作者王英奎

王英奎

廖仁强

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最后更新 2022-01-20
浏览 182
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将泄水建筑物闸墩尾部加宽或做成鱼尾状,迫使水流在墩间收缩,过墩后扩散形成特殊的三元水流,多股水流在进一步碰撞及掺混作用下消耗水能的消能方式。

英文名称
flaring pier gate
所属学科
水利工程

宽尾墩一般与其他消能形式(如挑流、底流、戽流、底孔出流或台阶式消能等)联合应用,形成联合消能方案。宽尾墩基本体型与联合消能示意图见图1。

图1 宽尾墩消能示意图图1 宽尾墩消能示意图

在宽尾墩的约束作用下,水流在墩尾处纵向收缩,形成窄而高的堰顶收缩射流,过墩后水面向内翻卷,激起两道形似闭合蝉翼的水翅。当宽尾墩下接挑坎时,相邻孔水流交汇处将激起很高的水冠;当下接消力池或消力戽时,水流交汇后将形成三元水跃;当下接阶梯坝面时,便于向阶梯和水舌下通气。在上述各种流态中,各水股的束缩、扩散和碰撞作用,以及不同水股之间的掺混及掺气作用可显著提高单一消能工的消能效果。宽尾墩能够提高消能效果,但同时也会提高闸室内的动水压力,某些情况下可能会降低溢流坝的流量系数。

宽尾墩主要体型参数包括收缩比、堰顶至闸墩开始扩宽处的水平距离和墩尾收缩角,相关参数可参考已有工程实践经验选取,并经水工模型试验验证后选定。

宽尾墩是中国首创发明的消能工形式,1979年用于潘家口水利枢纽。《宽尾墩消力池联合消能工》曾获得中国国家发明奖三等奖(1991)。由于中国水电工程普遍具有“泄流量大且河谷狭窄”的工程特点,采用底流消能时消力池来流的弗劳德数Fr往往较小,从而导致消能效率不足,消能效果较差,因而通常需要更长的底流消力池,从而大大增加了工程造价。在20世纪70~80年代的中国安康(图2)、五强溪等水电站的设计过程中提出了在溢流闸墩尾部设置宽尾墩的新型消能工,取得了良好的消能效果,并迅速在工程实际中,如中国的索风营、百色、岩滩、大朝山、隔河岩(图3)等水电工程中得到了推广应用。

图2 安康水电站泄洪图2 安康水电站泄洪

图3 隔河岩水电站泄洪图3 隔河岩水电站泄洪

  • 王莉,邓迎,夏叶青.不对称宽尾墩在隔河岩枢纽中的应用.人民长江,2004,(9):18-19.

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