竖井旋流式泄洪洞体型优化试验研究.docx

竖井旋流式泄洪洞体型优化试验研究
摘要
旋流式泄洪洞是一种能够有效减轻水库洪峰并减少泄洪结构物对下游冲刷的影响的泄洪方式。本文针对竖井旋流式泄洪洞的体型优化进行试验研究，采用物理模型试验的方法，通过对不同尺寸和形状的旋流式泄洪洞进行实验分析，得出了较优的洞口尺寸和形状，为工程实际应用提供参考和依据。
关键词：旋流式泄洪洞；竖井式；体型优化；试验研究
Abstract
Cyclonespillwayisaneffectivewaytoreducethepeakfloodofreservoirandreducetheimpactofspillwaystructuresondownstreamerosion.Inthispaper,focusingonthesizeoptimizationoftheverticalcyclonespillway,thephysicalmodelexperimentwascarriedout.Throughtheexperimentalanalysisofcyclonespillwaywithdifferentsizesandshapes,theoptimalsizeandshapeofthespillwaywereobtained,whichprovidedreferenceandbasisforengineeringpractice.
KeyWords:Cyclonespillway;vertical;sizeoptimization;experimentalstudy
引言
旋流式泄洪洞是一种将水流做旋转运动以减小水流冲击力和涡流损失的泄洪方式。在水文灾害频发的情况下，对于水资源的利用和调控尤为重要。竖井旋流式泄洪洞是旋流式泄洪洞的一种形式，适用于坝体上层空间较小的情况，防止泄洪洞的开口具有较大的面积，并减小泄洪洞的干涸期，避免了干涸期的不良影响。
本文旨在通过试验研究，探讨竖井旋流式泄洪洞的体型优化问题，找出一种洞口尺寸和形状的最优设计方案，为工程实际应用提供可行性和准确性的依据。
1实验设备和试验方案
1.1实验设备
实验设备包括实验水槽、进口阻流板、调节水位器、竖井旋流式泄洪洞、水流量计、压力传感器等。
实验水槽为矩形槽，长宽高分别为1800mm、600mm和600mm。进口阻流板的高度为300mm，长度为1800mm，阻流板上设置了6个不同直径的圆孔，通过调节板上圆孔的开口大小来调整水头高度，以便控制水流的进口流量和速度。竖井旋流式泄洪洞采用顶部水位控制形式，高度为450mm，开口直径分别为80、100、120和150mm，周边又涡轮组件，可对水流进行旋转运动。
1.2试验方案
本实验共设计了9组竖井旋流式泄洪洞的不同组合形态，其中洞口直径分别为80、100、120和150mm，高度均为450mm。
试验流量为30L/s，其中，流量计控制水流实际流量，实验水槽上方测量水头高度，通过进口阻流板进行流量和速度的控制。
2实验结果及分析
2.1水头和流量的测量
实验结果表明，水头随着流量的增加而逐渐降低，且随着洞口的增加，水头下降的速度也逐渐增加。流量的变化会受到洞口大小、高度和形状等因素的影响，洞口直径越大；水位下降的速度越快，流量变化趋势也越明显。
2.2旋流式泄洪洞的体型优化
试验结果表明，竖井旋流式泄洪洞的最优洞口尺寸为120mm，洞口形态应该为圆形，该结果较好地解决了水库泄洪时面积较小的问题，同时也有利于减小干涸期，提高水库的调度效益。
3结论
通过本次试验，对竖井旋流式泄洪洞的体型优化进行了研究，并通过测量和实验结果得到了较优的洞口尺寸和形状。该研究成果为水库泄洪的设计和改造提供了参考和依据，对提高水库的安全性和调度效益具有重要的实际意义。
参考文献
[1]张萌,朱跃飞,毛利.旋流式泄洪洞理论和实践研究[J].沈阳建筑大学学报,2004,20(1):1-4.
[2]范德义,彭仕威,陈明宝.旋流式泄洪洞的试验研究[J].水力发电学报,2005,29(6):45-50.
[3]李勇,杨静.旋流式泄洪洞的数值模拟[J].沈阳建筑大学学报,2006,22(4):7-10.