水平旋流消能泄洪洞设计与研究

旋流消能是利用水流在竖井或水平泄水洞内作旋转运动，提高边壁压力，水流与边壁的摩阻大大加强，流程也显著增长，以达到增大水流的沿程损失，削减水流能量的目的。因此，旋流段越长消能率越高，旋流段较短又要获得较高的消能率，就必须与其他消能措施（如水垫塘或消力池）相结合，边壁压力的提高和边壁流速的减小，有利于改善建筑物的空化特性。

公伯峡水电站枢纽工程对本泄洪洞的要求是：校核和设计洪水位分别是2008.00m和2005.00m，泄流量分别不小于1060m3／s和1032m3／s，在库水位高于设计洪水位时才运用；泄洪洞设计水头超过100m；进口和竖井部位地质条件复杂，分布有古全强风化岩层，强度低，易松弛变形；导流洞全长1126m，其中隧洞段724m（含平面弯道271.7m）涵洞及明渠段354m，末端挑坎段48m。为尽量充分利用导流洞，并适应弯道布置型式，宜采用短旋流段与水垫塘（或消力池）结合的洞内消能方式，以降低结合段的水流流速，减少改建工程量，节约工程投资。

旋流消能泄洪洞设计方案研究主要考虑以下因素：

（1）枢纽工程对该建筑物运行方式和泄流能力的要求。

（2）高水头泄洪建筑物要妥善解决好高速水流防空蚀破坏和消能问题，保证建筑物运行安全。

（3）结合泄洪洞所处地形地质条件进行布置和结构设计，尽可能做到扬长避短。

（4）体型较简单，便于施工。

（5）尽可能多利用已建导流洞，减少改建工程量，节约工程投资。(www.xing528.com)

公伯峡水电站水平旋流消能泄洪洞设计方案的确定，主要经过以下的设计及试验研究步骤：

（1）水平旋流和竖井旋流消能方案比较研究。

（2）水平旋流消能泄洪洞设计方案的选定。

（3）对进口溢流堰后不同流态的研究，选定进口溢流堰后淹没流设计方案。

（4）对初步选定的水平旋流消能泄洪洞的体型进行优化设计，并进行模型试验研究。（5）通过减压模型试验对优化确定的泄洪洞体型进行修改完善。

（6）对选定的水平旋流消能泄洪洞设计方案以模型试验方法进行全面系统的研究分析，最终确定设计方案。

（7）在枢纽整体水工模型上，进行施工模型试验，研究水平旋流消能泄洪洞出口流态和下游河道冲淤情况。