高水头尾矿库场外排洪系统消力池体型研究

贾旺，黄桂兵，刁明军

(四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室，成都，610065)

1 前言

尾矿坝排水系统在排洪时流速高、水头高，巨大能量冲击消力池，容易造成消力池底板冲刷失稳破坏，因此有必要对尾矿坝排水系统的水力特性进行研究。底流消能是泄洪建筑物常用的消能方式之一[1]。底流消能型式通过水跃来消能[2]，水跃引起的水面滚动和强烈湍流导致消力池内能量损失，达到消能的目的[3]。底流消能具有消能后水流流态稳定、对尾坎和侧墙冲刷小、泄洪雾化小、消能效果显著等优点[4]。跌坎型底流消力池在传统消力池首部设置一定高度的跌坎，其消能原理是利用跌坎后形成的水垫将水流与消力池底板隔离[5]，可有效降低消力池临底流速，有利于消力池底板的安全稳定。本文以某尾矿库排洪系统工程为例，针对卧管下泄能量过大，消力池内流态差和消能率低等问题，重点研究底流消力池的流态、临底流速、时均压强等水力特性，通过多方案比选，给出适应性强、流态稳定、消能充分的消力池体型。

2 工程概况

排洪系统由排洪卧管、排水斜管、消力池组成，卧管直径3.6m，总长度1.8km。灰场处于山区河流沟段，洪峰流量和洪水总量都巨大，排洪卧管管线长，最大水头达到130.7m。排洪卧管轴线在平面上有10处转弯段，转弯段半径为60m，在立面上存在4处边坡点，最大坡度达到30%。本灰场设计级别为一级，灰场设计洪水标准为100年一遇，相应洪水流量为165m3/s，校核洪水标准取500年一遇，相应洪水流量为225m3/s。……