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高坝泄洪雾化研究综述

No .0 7, 2 01 2

现代商贸工业 Mo d e r n B u s i n e s s T r a d e I n d u s t r y

2 0 1 2年第 7期

高坝泄洪雾化研究综述 何思聪 (武汉大学水利水电学院,湖北武汉 4 3 0 0 7 2 )

要:高坝泄洪伴随的雾化现象是一个复杂的物理现象,雾化所产生的暴雨和雾流将对坝区周围人民群众的日常生

活、坝区的交通运行、电厂输便线路的安全构成侵害与威胁。总结多年来我国各学者科研机构对雾化问题的研究成果,综

述了各个学者关于雾化的机理、雾化的分区、雾化范围的估算方法的研究,结合具体的工程指出了目前对于雾化影响范围 的预估体系,同时归纳了针对雾化问题所采取的工程防护措施。 关键词:泄洪雾化;雾化分区;机理;预估范围;工程防护中图分类号: TU 文献标识码: A 文章编号: 1 6 7 2 - 3 1 9 8 ( 2 0 1 2 ) 0 7 - 0 1 8 0 - 0 2

近年来,我国的水利事业取得了巨大的发展,随之而来向上输送形成对流,也会在射流入水点附近区域形成倾盆

的就是世界高坝建设中心定在了中国,在中国及各方的努大雨,水雾继续向下游延伸逐渐变淡,降雨强度也逐渐减 力下,我国建立了一大批高坝和超高坝。随之挑流泄洪所 小,形成雾区。 伴随的雾化现象,得到广泛的关注。雾化的直接后果就是 2雾化的分区它所产生的水雾会在强暴雨这形成非常大的暴雨,产生的武汉水利电子大学梁在潮教授提出由于雾流受到气流暴雨的雨强往往可以超过我国大气降雨的极值;在雾流扩以及当地的地形条件的影响,就会在局部地区产生一种密

散区所产生的雾雨和雾气会蔓延数千米,造成降雨和大雾集的雾现象,按它的形态可以分为水舌溅水区、强暴雨区、 天气。如 1 9 8 6与 1 9 9 5年,白山水电站曾两次泄洪,在泄洪雾流降雨区和薄雾大风区。 过程中产生的雾化现象、加之狂风暴雨、飞石以及形成的水长江水科院肖兴斌在自己不断总结的基础上按照雾化舌风对水电站的正常运

转造成了巨大的冲击与影响。还有浓度和降雨强度为标准,把雾化区分成了三部分:也就是淡就是 1 9 9 7年李家峡水电站泄洪时形成的雾化现象导致周雾水汽飘散区、浓雾暴雨区及薄雾降雨区。 围大规模的上体滑坡; 1 9 9 9年二滩水电站泄洪形成的雾化雨导致了下游岸体的滑坡与坍塌。研究资料表明,高坝挑

南京水科院柴恭纯、陈惠玲等按降水量和形态将雾化

影响区分为:特大降水区(降雨强度大于 6 0 0 am/ r h );强降水流形成的雾化现象将带来严重的破坏性,主要表现在:电厂区 (降雨强度 1 4 O~6 0 0 am/ r h );一般降水区 (降雨强度小于不能正常运转,从而构成威胁;影响机电设备的正常运行; 1 4 0 am/ r 1 2 h );雾流区(雾滴飘浮区),指雾滴状态飘浮区。 对枢纽下游两岸岸坡的稳定性构成威胁;导致库区交通或天津大学练继建教授根据原型观测资料的雨强大小和 居民生活困难;对下游生态环境造成严重破坏。泄洪的雾

分布规律以及对工程的危害程度。将泄洪引起的雾化降雨 划分为 3个区域:大暴雨区(降雨强度大于等于 5 0 mm/ h ),

化现象已经成为水利安全必须全面研究和解决的重要课题 之一。高坝泄洪工程中,虽然雾化现象是不可避免的,但是雾化所带来的危害可以通过在设计阶段采取一些措施来进 行避免。

雾化降雨达到此标准,会给山坡和建筑物带来巨大的灾害, 可能引起山体滑坡和建筑物的毁坏;暴雨区(降雨强度大于或等于 1 6 am/ r h ),雾雨会对电站枢纽造成危害;毛毛雨区

(降雨强度大于或等于 0 . 5 am/ r h ),此范围内对工程危害较由于泄洪所产生的雾化流是一种很复杂的水——气和小,一般不造成灾害。该范围外雾化对工程没有影响。 气——水的两相,流态受泄洪的方式挑坎形状、上下游水位差、入水的流速和角度的深刻影响,包括下游的气象条件、 地形地物都会对他形成影响。 一

1雾化的机理

3雾化范围的估算方法

雾化范围的预估是广大学者比较重

视的研究课题之 ,

综合姚克烨、刘宣烈等的研究成果,挑流雾化的机理可

它对拟建工程具有重大意义目前我国学者已从原型

以概括如下:雾化的一个来源是高速水流在受到周围的建筑物及空气的摩擦的时候,水流内部会出现紊动,射流水股表面产生波纹,会出现扩散、掺气、还有水滴飞出,于是就产 生了雾化现象;另一个雾化现象的主要来源是由于水流到

观测、模型模拟、理论分析三个方向对雾化的范围进行了深 入的研究,取得了些成果。 天津大学刘宣烈教授收集了一些已建工程原型观测雾化资料,经统计分析后,根据坝高 H对拟建的工程雾化范围提出估算式,见表 1: 表 1雾化范围估算式 分区纵向范围横向范围高度

达下游河床的时候,同下游的水产生碰撞,加之下游水的压 弹效应及表面张力而产生喷溅,溅出的水体在受到空气阻力、还有就是浮力及重力的影响,还有坝后的风速场作用,

在射流入水点的附近水域降落形成了降雨,也就又产生了雾化。在水舌风影响下,分散的水滴进一步破碎,小粒径水 滴飘浮在空中形成浓雾,水雾随气流飘向空中,把低层水汽 一

浓雾暴雨区 f ( 2 . 2~3 . 4 ) H I ( 1 . 5~2 . o ) H I ( 0 . 8~1 . 4 ) H 薄雾及淡雾区 f ( 5 . o~7 . 5 ) H『 ( 2 . 5~4 . o ) H l( 1 . 5~2 5 ) H

孙双科,刘之平等通过对大量原型观测资料的收集、整

] 8 O~

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