郭一萌，宗 原

（1.华北水利水电大学，河南郑州450046；2.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130061）

小流量竖井旋流消能模型试验研究

郭一萌1，宗 原2

（1.华北水利水电大学，河南郑州450046；2.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130061）

竖井旋流消能结构水力特性极其复杂，理论计算尚处于发展阶段，在小流量下，理论计算和体型设计是否可行，需要通过模型试验研究进行验证。文中采用1∶15大比尺整体模型开展试验研究，结果表明小流量竖井旋流消能计算竖井直径时，半经验公式中，假定的=1.61偏小，r/R临界值需调整为0.60。

小流量；竖井旋流消能；试验研究

1 研究背景

旋流式竖井作为水工结构最初是由Drioli（1947）提出的，后来Laushey和Mavis（1953）将其应用于城市地下排水系统，并逐步得到推广。20世纪80年代美国和加拿大学者对于大流量、高流速旋转水流的水力特性研究取得了巨大的进展。

近年来国内学者进行了大量的研究，有2座水电站已成功应用与实践，泄流量分别为1 400 m3/s， 240 m3/s，而此次研究泄流量仅为4.4 m3/s。竖井旋流消能方式是否适用于小流量，采用半经验公式法进行体型设计是否可行，需要通过模型试验研究进行验证。

2 基于理论计算体型设计的试验研究

竖井旋流消能工程由常规的压力短进水口、进口引水段、竖井消能段、退水段组成。竖井消能段包括涡室段、竖井收缩段、竖井直段以及下部消力池。竖井段的过流量主要取决于竖井进口尺寸，此处断面直径的大小由不发生呛水的临界状态所决定，一般采用半经验公式法近似计算。……