水流流态，提高泄流能力，具有重要的意义。
3．1．4 克服漩涡方法
根据同类工程避免和消除漩涡的有效方法、措施，该工
程拟采用选择进tTl尺寸控制漩涡发生和改变孔口水流边界
条件克服孔口水面旋涡。
(1)选择进口尺寸控制漩涡发生
为避免井口漩涡所引起的水位猛涨会造成漫顶、溃堤事
故，住设计时，一定要保证井口为自南堰流流态。根据发生漩
涡起始临界值：(H／D) 一0．4～0 8 进口同 范围开阔而无诱
导漩涡边 因索者，取O．8；栩反情况取O．4j，设计孑L口尺寸
时，以下式为}仔：
(HID) (H／D) (2)
根据上式，设堰高P=0．86 in，堰顶水头日=1．0 m，设计
堰口直径D=4．5 m，则(H／D)一O．22<0．4，满足式(2)条件。
(2)改变孔口水流边界条件克服孔口水面旋涡
常见改变孔口水流边界条件的方式有4种，每种方式各
有利弊，结合本工程实际，进行比较分析，从而确定最优方
案。
① 井口JJf】设导流小墩：当跌井进口水头较低时，在井口
周缘加设5-6个导流小墩，墩体可做成“龟形”，可起到均匀、
疏导水流作用，从而抑制漩涡发生
② 导墩上加设浮筏：当跌井呈潜没孔口流时，水位升高
超过导流墩顶，漩涡即会出现，如在导墩以上水面加设浮筏
1块，则漩涡立即消除。但是由于跌井需在冬季运行，会发生
冰体与浮筏冻结在一起，故该方法在i=亥项口不适用。
⑨ 井口加设隔流墙：跌井在加设导流墩后，虽也取到了
一定的稳流作用，但是克服水面漩涡f{=用并不突出。如果井
口取掉导墙，只在顶端加设一个隔流墙时，可以起到明显消
除漩涡的作用，但缺点足井口水流不甚均匀，流态不稳定，水
位流量曲线不规律；如与导流小墩结合使用，则对平稳水流
和克服漩涡起到显著的效果
@ 井口加设均流墙：在井口力f】设隔流墙，虽然对漩涡有
一定的作用，但井口水流分布不够均匀，易使水流集中隔墙
两侧泄人井内，造成井周环堰上水流分布很不均匀；另外，在
靠隔墙一侧水流脱壁，致使井壁出现压力脉动现象。如果去
掉隔流墩．而在井缘两侧设置 -b井缘齐平的均流墙，则效果
琳佧 『Jf1设均流墙，不但具有导流小墩与隔流墙的优点，而且
可以使并缘水流分布均匀，水流状况最佳。
综合上述4种改变孔口水流边界条件克服孔口水面旋
涡的技术，结合该跌井承担电站压力前池溢流、排冰、排砂任
务，运行时间为全年，建筑物存在泥沙、冻害等情况，推荐采
用井口加设均流墙的设计方案。故在井15加设高0．86 m，宽
O．50 in，_K 5．96 n 钢筋混凝土均流墙2道，均流墙顶高同堰
顶，均流墙垂直于来水流 布置
3．2 消力井水力持性
3．2．1 消力井 式选择
跌井竖井段为直径2．0 m的圆形竖井，跌井水流进人消
力井的形式为直落式，消力井下游接宽3．0 n，高3．8 m城
¨洞形隧洞，综合考虑本工程地质条件，消力井上下游衔接
建筑物形式，消力井选择圆形深筒式结构，消力井井身与竖
井之间渐变段为圆锥体连接，与隧洞垂直卡fI接。
3．2．2 消力井R寸拟定
由于跌井下泄流量及落差较大，入井水流速度大，加之
深简式消力井水力现象复杂，未形成统一的理论算法，较为
常见的方法有：水跃计算法、单位水体能量密度估算法、工程
类比法、模型试验法等，经综合比较上述各种方法的优缺点
和费用，本次设计采用工程类比法初定消力井参数，然后采
用单位水体能量密度估算法和模型试验法验证，从而确定台
理的消力井尺寸。
(1)工程类比法
根据本工程特性，选择同类型工程的消力井试验、设计
成果进行统计。跌井参数均以下泄流量()、落差日、竖井直径
D为参数设计，消力井参数均以直径D 、深度7T为参数设计：
根据《水力设计准则》(美国陆军工程兵团)中消力井型体尺
寸试验成果，消力井直径D 与竖井直径D相关，消力井深
度 除与竖井直径D有关外，还与跌井落差日有关，用公式
表示为：D = 。D，T=K2D或 。
根据上述公式，对《水力设计准则》(美国陆军工程兵
团)、《消力井斜管跌水模型试验小结报告》(安徽省水利科学
研究所)、《陕西洛惠渠蔡村跌井模型试验报告》和《小川沟水
库?世水洞模型试验报告》(西北水工试验所)等12个消力井
的 、 、 j个参数进行了统计计算，K 、K!、K 最大值分别
为：5．0、3．3l、0．07，最小值分别为：1．0、0I3、0．25，均值分别为：
2．45、2．51、0．13。
根据上述统计结果，初步拟定本工程K 、K：、K，分别为：
2．50、2．50、0．125，即消力井直径5,0 In，深度5．0 m。
(2)单位水体能量密度估算法
据成都勘测设计研究院科学研究所统计出单位水体所
承受功率与消能效果的关系，暂用单位体积泄洪功率作为衡
量消能效果指标，即下泄功率 与消力池总水体 的比值
控制在小于10 kW／m 范围内为宜，根据国际大坝委员会技
术委员会会议建议“跌水池能量密度范围为10～30 kWhn ’。
根据类比法确定消力井体积为150 m，，估算进入消力
井水体能量约为4 395 kW，则单位水体理论消能率为29．3
kWhn，，接近于建议最大值3O kw，m 。但考虑最大流
