巴山水電站溢洪道挑流消能方案試驗優(yōu)化研究

針對劉家溝水電站溢洪道消能效果不理想以及下游岸坡沖刷嚴(yán)重問題進(jìn)行水工模型試驗,在原方案基礎(chǔ)上開展了一系列改善溢洪道消能防沖效果的優(yōu)化試驗.經(jīng)過多方案比選驗證,在滿足溢洪道泄流能力的條件下,采用岸坡分散水流結(jié)合公路平臺挑流的方案消能效果更為理想,下游河床河勢穩(wěn)定,且造價合理,較好地解決了工程所在下游河床較為狹窄且右岸岸坡存在大型崩滑體的技術(shù)難題.

金佛山水電站溢洪道水頭高、泄量大、下游消能區(qū)地質(zhì)條件差,為改善其消能段的水流流態(tài),提高效能效率,通過整體模型試驗,在原方案的基礎(chǔ)上對溢洪道進(jìn)行優(yōu)化試驗研究。結(jié)果表明,優(yōu)化方案較原方案在水面波動、動水壓強及其出池流速和消能效率等方面有明顯改善,可滿足消能要求,可為類似工程提供參考。

針對魚背山水電站溢洪道單寬流量大、落差高且需保證下游梯級電站正常運行的特點，設(shè)計了兩種型式的消能工，并對其消能特性進(jìn)行了水工模型試驗研究，為溢洪道消能工的優(yōu)化設(shè)計提供了試驗成果。

文章對達(dá)克曲克水電站溢洪道進(jìn)口體型原設(shè)計方案進(jìn)行優(yōu)化,推算進(jìn)口導(dǎo)墻控制方程,保證水流平順穩(wěn)定進(jìn)入泄槽,滿足溢洪道正常使用。

針對瓦村水電站溢洪道出口水流挑距過大、水舌空間擴散效果不佳、入水區(qū)域集中、泄洪消能效果差及泄槽內(nèi)水翅現(xiàn)象嚴(yán)重等問題,采用比尺為1∶60的正態(tài)物理模型對溢洪道體型進(jìn)行優(yōu)化試驗研究。結(jié)果表明,在閘墩尾部加設(shè)尾墩,使泄槽段水流流態(tài)有了極大的改善,水流平順,基本上消除了水翅現(xiàn)象;采用連續(xù)燕尾挑坎使溢洪道出口水舌合理歸槽,空中擴散效果良好,解決了入水集中的問題,消能效果較好,所提挑坎布置形式可供相關(guān)工程參考。

針對清江水布埡水利樞紐河岸式溢洪道具有泄量大、水頭高、下游消能區(qū)環(huán)境地質(zhì)差等特點，通過１∶１００整體模型對一級挑流消能防沖布置及消能形式進(jìn)行了３個方案試驗研究，結(jié)果表明：方案三的引渠流速、流態(tài)、水面比降、泄流能力及下游沖刷等的水力學(xué)指標(biāo)基本上能滿足設(shè)計要求，并指出還有待研究的問題。

針對某水電站大壩壩址河谷狹窄、水頭高、洪水峰高量大,致其泄洪消能措施復(fù)雜的問題,通過1∶100水工整體模型優(yōu)化壩身泄流建筑物體型,表孔采用單邊擴散加齒坎,中孔采用平底型及上翹型。模擬結(jié)果表明,優(yōu)化方案實現(xiàn)了各孔水流在跌落下降過程中的碰撞擴散消能,有效減小了下泄水流射入水墊塘的動水壓力,底板沖擊壓力由284.5kpa下降到137.3kpa以下,較好地解決了泄洪消能問題,保證了大壩和消能建筑物的安全。

哪年第期廣東水利水電 楊溪水三級水電站溢流壩挑流消能試驗研究 黃智敏羅洪飄萬鵬 廣東省水利水電科學(xué)研究所乳源縣水電局廣東省水利水電科學(xué)研究所 工程簡介 楊溪水三級水電站位于廣東省乳源縣境內(nèi)的楊 溪水下游 , 是楊溪水三個梯級水電站在建的第一個 電站 , 電站以發(fā)電為主 , 兼有灌溉 、 供水 、 防洪等綜合 利用的水利樞紐工程 。 樞紐的泄水建筑物為孔溢 流壩 , 采用開敞式溢流堰 , 堰頂高程 , 進(jìn)口寬 , 堰面為 · 曲線實用堰 , 溢流壩 下游反弧半徑二 , 鼻坎挑射角度 。、 出 口高程見圖 。 腸 圖楊溪水三級水電站溢流壩布置圖 溢流壩正常蓄水位為 , 年一遇設(shè)計洪 峰流量二耐 , 年一遇校核洪峰流量口 二襯 。 壩址處河床狹窄 , 兩岸山體雄厚 , 左 岸坡較平緩 , 左岸坡腳處有一條堅硬已硅化的斷 層帶

在1:60溢流壩表、中泄水孔斷面模型上對密松水電站泄水建筑物的布置方案進(jìn)行了泄流能力、流速流態(tài)、壓力分布等相關(guān)水力學(xué)問題的試驗,并通過十多個方案的比較優(yōu)化,提出了基本可行的泄水建筑物體型和消力池型式。研究成果表明:表孔采用合適的寬尾墩形式,對增加消能率、縮短消力池池長有利,但無法消除寬尾墩形成的水翅擊打兩側(cè)導(dǎo)墻現(xiàn)象;表孔取消寬尾墩,采用跌坎式消力池方案,可有效降低底流消能時的池底板流速,同時消除寬尾墩形成的水翅擊打兩側(cè)導(dǎo)墻現(xiàn)象,達(dá)到較滿意的消能效果。本文中十?dāng)?shù)個消能方案的研究成果,對類似工程的設(shè)計和科研均有參考價值。

為改善中咀坡水電工程溢洪道進(jìn)水渠流態(tài),提高泄流能力,通過試驗對進(jìn)水口中墩進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,提出了變寬度淹沒式斜尾墩的最優(yōu)設(shè)計方案;驗證該方案在流態(tài)和泄流能力方面都達(dá)到了令人滿意的效果。

研究與應(yīng)用楊溪)fc三級木電站盞流壩挑流消能試驗研究 圖5變挑角連續(xù)式斜向高低鼻坎尺寸固 議方案的鼻坎挑水舌高度和射距加大，下游水面處 的水舌人水縱向長度比原設(shè)計方案明顯增加(見表 】)，明顯減少了挑射水舌進(jìn)入下游河床水面的單位 面積能量(流速)，減輕了下游河床的沖刷。 圖7建議方案挑射水舌分布圖 溢流壩小流量泄流的試驗表明，鼻坎收縮段內(nèi) 水流無明顯的漩滾、鼻坎出口斷面產(chǎn)生貼流的流量 較小，對坎基不會產(chǎn)生明顯的沖刷，其原因分析為： (1)三孔溢流壩鼻坎出口斷面中間15m寬的鼻坎 挑角仍為25。，在小流量泄流時，溢流壩挑坎的起挑 流量比常規(guī)坎的起挑流量元朗顯的增大；(2)小流 量泄流時，由溢流壩堰頂閘門控制泄流，以保持上游 笤匕 —衛(wèi)—— 原設(shè)計方案比較方稟建議方素 圖6各方案鼻坎出口斷面水深分布圖 表2下游沖刷

通過馬堵山水電站溢流表孔水工斷面模型消能型式優(yōu)化試驗表明,采用矩型寬尾墩+挑流的聯(lián)合消能方式可以有效地消殺下泄水流的巨大能量,大壩下游河床沖坑深度明顯減小,整體試驗表明該消能方式能夠有效地減小下游河道兩岸回流范圍和強度,為設(shè)計提供了科學(xué)依據(jù)。

為改善劉家溝水電站溢洪道消能形式、減小下泄高速水流對河床和岸坡的沖刷破壞,通過對溢洪道不同消能方案的對比試驗研究,提出了岸坡分散水流沖刷河床的消能設(shè)計方法,進(jìn)一步試驗驗證該方案在泄流流態(tài)和消能效果方面都達(dá)到了令人滿意的效果。

清灘子水電站位于重慶市開縣境內(nèi),溢洪道頭落差高達(dá)122.6m,下泄水流速較大,由于溢洪道末端直接入小東河天然道內(nèi),過高的下泄流速不僅威脅溢洪本身運行安全還影響游下河道河床、河勢穩(wěn)定。因此文擬借助物理模型試驗,通過優(yōu)化清灘子水電站原消能結(jié)構(gòu)方案,來有效消減下泄水流能量,減小下泄水流流速。

鑒于淋溪河水電站溢洪道原設(shè)計方案的種種缺陷,基于弗勞德準(zhǔn)則,采用1∶60的模型比尺,通過設(shè)置表孔和深孔出口體型,研究了不同體型參數(shù)下泄流能力和水流對水墊塘底板的沖擊壓力。試驗結(jié)果表明,優(yōu)化后的底板沖擊壓力由14.50kpa降至11.44kpa,脈壓均方根由95.67kpa降至45.55kpa,同時水墊塘長度由269.5m減小至169.5m,仍滿足泄洪消能要求。研究成果可為同類工程提供參考。

龍灘水電站溢洪道的大單寬流量及高水頭特性決定了摻氣設(shè)施設(shè)置的復(fù)雜性,過高的摻氣坎可能使得挑射水流高程較高,增加導(dǎo)墻的高度,進(jìn)而增加工程造價;而過低的摻氣設(shè)施可能使得摻氣不充分,進(jìn)而產(chǎn)生負(fù)壓,影響摻氣設(shè)施的安全性。文章通過多個試驗方案選定能前、后期結(jié)合的龍灘水電站溢洪道(低坎)前期人工摻氣系統(tǒng)的形式和幾何尺寸,并論證了該系統(tǒng)的減(免)蝕效果。可為類似工程設(shè)計提供參考。

針對黃登水電站泄洪消能原方案存在的問題,通過1∶50整體水工模型試驗,研究了傳統(tǒng)挑坎(窄縫坎、擴散坎、斜切坎)與新型燕尾坎在黃登水電站表、底孔上的適用性問題,分析了燕尾坎對挑流消能的影響。結(jié)果表明,與傳統(tǒng)窄縫坎相比,燕尾坎對上游來流的適應(yīng)性更好,挑坎邊墻的動水荷載小,在拉近最近挑距、避免對右岸邊坡和下游圍堰堰腳沖刷的同時,減小了電站尾水區(qū)附近水流的波動,水墊塘內(nèi)底板基巖的沖淤結(jié)果滿足\"護坡不護底\"的要求,可供類似工程參考。

在狹窄地形條件下,溢洪道布置設(shè)計,很難保證出口連續(xù)式鼻坎挑射水流平順歸河,甚至水股直沖對岸,威脅山體穩(wěn)定;更由于挑射水流能量集中,所形成的沖坑深度過大,危及到河岸、甚至相鄰建筑物的安全。針對這一情況,云南太華水庫溢洪道通過水工模型試驗研究,考慮在不過多改變原設(shè)計方案的情況下,采用斜鼻坎,迫使出坎水舌在平面上轉(zhuǎn)向的同時沿豎向大幅拉開,使水流平順歸河,降低水股對落點的沖刷。

貴州省遵義市魚塘水電站岸坡式溢洪道底流水躍消能工設(shè)計中,比較了各種型式的消力墩、消力坎的作用及布置和常用的消力池型式。對矩形斷面下挖式消力池與綜合式b型消力池進(jìn)行了對比分析,探討了在大單寬流量、高流速情況下,如何合理運用消力墩、消力坎以改善消力池的工作狀況,提高了消能效率,最大限度地減輕了下游河道沖刷

1991年6月水電工程研究第l期 直孔水電站泄洪消能試驗研究 鄢永安 【扭善】本文通過直孔水電站泄搖消能朐試驗研究，采用寬尾墩，擴散式捎力池、差動式 尾坎、反皺式海漫組成的綜合性請能工，較好地解決了底孔與鎰流壩共處一恐的水流銜接幫 捎能問題。 刖百 直孔水電站位于西藏自治區(qū)拉薩河中游墨竹工卡縣直孔鄉(xiāng)境內(nèi)，下游距拉薩市106 km。本工程以發(fā)電為主，兼顧灌溉，電站裝機容量1o萬kw，最大壩高55．6m，設(shè)計 洪水流量3200m／s(500年一遇)，校核洪水流量4870m。／s(萬年一遇)。推薦的 樞紐布置方案見圖1，主要水工建筑物包括岸邊式進(jìn)水口，壓力隧洞，岸邊式廠房、右 岸連接壩段，底孔及溢流壩段、導(dǎo)墻段及土石壩等。其特點是底孔與溢流壩共處一池， 這是為了使底孔水流提前擴散和消能，避免對廠房尾水的影響。 水工模型試

結(jié)合優(yōu)化的大壩設(shè)計體形,通過比較,選擇了結(jié)構(gòu)簡單、施工難度不大、沖坑較淺的溢洪道布置方案。該方案既簡化了建筑物的設(shè)計,又加快了施工進(jìn)度,縮短了建設(shè)工期,達(dá)到了投資較省、提前受益的目的。

試驗優(yōu)選提出的貼面挑流+大差動鼻坎+不連續(xù)低坎的消能工型式,其設(shè)計洪水和校核洪水下的沖刷深度、沖刷范圍、沖刷體積均比原方案減少70%以上,可供同類工程參考應(yīng)用。