表孔泄洪闸前漩涡数值模拟研究

黄国兵，石梦丽，胡 晗

(长江科学院水力学所，湖北 武汉 430010)

某大(1)型水电站是金沙江下游河道规划的一个梯级电站，工程的开发任务以发电为主，同时改善航运条件，兼顾防洪、灌溉等作用。泄洪消能建筑物布置在河床中部偏右岸，由10 个中孔和12个表孔组成，表孔 和中孔间隔排列，采用高低跌坎底流消能。表孔单孔最大泄量2 399 m3/s，中孔单孔最大泄量1 987 m3/s。表孔采用 开敞式溢流堰，堰顶控制断面尺寸8 m×26 m(宽×高)[1]。

该水电站泄洪设施运行时间较长，泄洪中表孔启闭频繁，近几年在泄洪表孔运行过程中发现门槽部位及闸首部位存在游离状漩涡，漩涡较大时出现异响及轻微闸门振动等现象，图1为该水电站原型观测表孔漩涡。以往的研究表明，较为严重的进口漩涡可能导致：①使进水口水面波动较大，恶化沿程流态：在猴子岩洞式溢洪道工程试验中[2]，在闸门全开、库水位工况下，发现吸气漏斗漩涡出现在进口引水渠左侧。漩涡致使进水口水面波动较大，出流不稳定[3]。受漩涡的影响，水流过闸后在边墙处形成水翅，致使水面沿边墙壅高，洞内水面线波动较大等不良情况。②减少进流量和降低机组效率：对离心泵的试验[3]表明，漩涡的吸气量仅为1%时，离心泵抽水效率就要下降15%。③吸入水面漂浮物：黄坛口水电站[4]，讯期坝前的大量污物被回流区和漏斗状漩涡带入并附着在拦污栅上，致使拦污栅堵塞，并因拦污栅前后的压差过大将拦污栅压坏而被迫停机。④吸气时产生振动和噪音。……