武英豪，王均星

（武汉大学水利水电学院，武汉430000）

0 概 述

高速水流容易造成泄洪建筑物的空蚀破坏［1］，消能设计时需要严格控制过流面不平整度，否则会导致泄洪建筑物破坏［2］。研究表明，把大面积遭受高速水流作用改变为局部承受的内消能方式，是高坝泄水消能的一条有效途径［3］。目前的内消能工（如洞塞式消能工、孔板消能工等）都应用于有压管道或有压隧洞中，工程上还未出现将沿程不连续束缩式内消能工应用在无压隧洞内的先例［4，5］。

某水电站溢洪道主要由无压隧洞段及明挖段组成。隧洞段洞身采用城门洞型结构，净断面尺寸为15 m×18.53 m（宽×高）。隧洞段后接明挖段。明挖段采用坡度为3%的底坡，长度为697.84 m。明挖段出口采用挑流消能工，挑角为30°。溢洪洞引渠底板高程2 860 m，溢流堰堰顶高程2 873 m，溢流堰顶到挑坎坎顶高度落差达188 m，溢洪道剖面图如图1所示。初期校核工况下挑坎流速达到56.7 m/s，超出一般高速水流范畴，在工程上史无前例，消能形势十分严峻。消能总任务是将挑坎出口最大流速控制在50 m/s 以内。本文模拟计算及模型实验均采用校核工况下水力学参数：校核洪水位2 896.42 m，校核下泄流量12 627 m3/s。

本文考虑在流速量级较小、增速较慢的无压隧洞段（隧洞进口流速为22 m/s）沿程布置内消能工，通过设置消能墩束窄过水断面以消杀水流能量，在保证流态相对平稳的条件下完成消能任务，减小明挖段的消能压力。

1 研究路线

本文主要通过计算流体力学软件（CFD）模拟水流流态并计算水力学参数，选择最佳消能墩体型。……