水平旋流消能泄洪洞设计与研究的原型监测目的和意义

旋流消能泄洪洞具有消能率高、节约工程投资的特点，也是导流洞永久利用的主要研究方向之一，受到了国内外水电界的普遍重视。公伯峡水电站水平旋流消能泄洪洞的型式是通过方案比较论证、试验研究、设计计算、结构分析论证，结合本工程地质条件、施工条件和运行要求的特点而确定的。设计过程中通过常压、减压单体水工模型试验和整体水工模型试验，对建筑物体型、泄流能力、流速流态、消能率、脉动压力、掺气减蚀和提高抗空蚀能力等进行了研究，在对建筑物各部位体型不断优化，并经过结构分析论证后确定了采用体型。公伯峡水电站水平旋流消能泄洪洞的应用，作为一项新技术填补了目前国内外在该领域的空白，具有广阔的推广应用前景。因此，进行水平旋流消能泄洪洞运行原型监测研究具有十分重要的学术价值和工程意义，主要体现在以下方面：

（1）进行水平旋流消能泄洪洞运行原型监测研究，通过原型观测数据与模型试验的成果对比分析，可以对模型试验成果进行验证，加深对旋流消能工的认识。

（2）验证设计体型的合理性：由于竖井中上部围岩条件较差，下部以及改建部位体型结构及受力条件较复杂，设计过程中不断论证并优化了建筑物设计体型，对结构进行了计算分析，采用了一系列工程措施，其实际运行状况有待通过原型监测资料分析成果来进行验证。

（3）验证泄洪洞建筑物的安全性：通过结构内部原型监测（应力、应变、渗压、接缝等），不仅是对模型试验和设计成果的检验，更可对建筑物的安全性作出客观评价。(www.xing528.com)

（4）在常压试验中，起旋室升坎附近存在负压，实际运行中是否会发生空化也有待监测分析；水平旋流消能泄洪洞内水流为复杂的液气两相强剪切流动，理论分析难度大，模型试验研究又存在缩尺效应。通过原型观测数据的分析，可深入了解泄洪洞内的水流形态。

（5）为旋流式消能工的理论分析提供经验，原型监测的成果可为国内同类工程的研究和设计提供宝贵的参考资料，对促进旋流消能泄洪洞在我国的应用与发展有积极意义。

总之，对这样的一种尚无应用先例的新型消能型式进行泄洪运行原型监测工作，不仅是对设计试验研究成果的检验，更有利于评估泄洪洞的运行安全，为国内外同类工程的设计和旋流式消能工的理论研究提供经验，促进水电工程科技进步。