白果冲水库泄水坝段表底孔多孔异位耦合水流消能效果

摘要

白果冲水库(平原水库)溢流坝单宽下泄流量较大,为了提高消力池消能效果,针对水库工程表、底孔泄洪设施,在物理模型试验验证的基础上,利用RNGκ-ε湍流模型、VOF自由表面捕捉技术,对比分析了常规表、底孔相邻布置与表、底孔交替布置两种方案消力池及下游流场的差异。结果表明,与常规表、底孔相邻布置相比,表、底孔交替布置利用表、底孔入池水流流态的差异,水流耦合效应更加明显、下泄水流掺混和碰撞更加充分,显著增强了相邻水股剪切紊动耗散,更充分利用了消力池横向空间。相应地,消力池内形成稳定的三元水跃,出池二次水跃现象基本消失,出池最大流速降低41%,下游河道最大流速降低25%,减小了对下游河道冲刷的可能性。消力池内时均压强峰值降低21.3%,且避免了坎顶存在负压区域。研究结果对解决优化泄流建筑物布置和消能问题具有较强的指导意义。