楠溪江供水工程攔河閘樞紐水工模型試驗(yàn)

68 揭西象山攔河閘水利樞紐工程水工模型試驗(yàn)研究 鐘偉強(qiáng)，黃智敏 （廣東省水利水電科學(xué)研究院，廣州，510610） 摘要：象山攔河閘位于揭西縣河婆鎮(zhèn)境內(nèi)榕江上游，試驗(yàn)通過1:55整體模型，測(cè)試和研究攔河閘（橡 膠壩）、沖沙閘的運(yùn)行流態(tài)、流速分布和泄流能力，并對(duì)攔河閘消能防沖的布置及消能形式進(jìn)行了試驗(yàn) 研究和分析，對(duì)閘壩工程運(yùn)行安全性進(jìn)行分析，試驗(yàn)推薦的消能工布置方案，妥善解決攔河閘上、下 游水流消能問題，消能效果改善明顯，可滿足設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞：攔河閘；橡膠壩；沖砂閘；電站；底流消能模型試驗(yàn) 1工程概況 象山攔河閘位于榕江上游，揭西縣城河婆鎮(zhèn)境內(nèi)，樞紐工程從右岸至左岸依次布置溢流橡膠 壩、沖砂閘、電站。工程擋水部分采用橡膠壩，溢流壩段總長(zhǎng)120m，分為二跨，單跨60m，總長(zhǎng) 120m，橡膠壩的底板高程32.5m，壩高3.7m。壩后接消力池和海漫工程，消力池深度1

浙江省永嘉縣楠溪江供水工程地處楠溪江主流上,因流域位于山區(qū),河道坡降陡,集流快,洪水猛漲猛落,同時(shí)受汛期臺(tái)風(fēng)暴雨大洪水的重大影響,工程施工難度大、工期長(zhǎng),要跨3個(gè)汛期施工度汛.本工程導(dǎo)流方式采用分期圍堰、分期導(dǎo)流、分段建設(shè)的方式,工程一、二期上、下游橫向圍堰及縱向圍堰必須在非汛期之內(nèi)完成,以保證主體建筑物的施工安全.本文就此工程度汛方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)施.

結(jié)合天南維其克引水樞紐改建工程特點(diǎn),對(duì)工程設(shè)計(jì)總體布置建立水工模型,通過水工模型試驗(yàn),提出工程布置的優(yōu)化方案,為工程實(shí)施后運(yùn)行管理提供了有力保證。

薛城水電站樞紐工程水工模型試驗(yàn)研究——薛城水電站樞紐模型試驗(yàn)研究涉及到樞紐建筑物泄流能力。庫(kù)區(qū)的沖淤形態(tài)．取水防沙，沖沙閘排沙及運(yùn)行方式。攔沙坎的攔沙效果等水力學(xué)問題。通過模型試驗(yàn)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)并提出相應(yīng)優(yōu)化建議。　　

薛城水電站樞紐模型試驗(yàn)研究涉及到樞紐建筑物泄流能力,庫(kù)區(qū)的沖淤形態(tài),取水防沙,沖沙閘排沙及運(yùn)行方式,攔沙坎的攔沙效果等水力學(xué)問題。通過模型試驗(yàn)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)并提出相應(yīng)優(yōu)化建議。

采用11∶00的整體水工模型,對(duì)五里亭水利樞紐工程進(jìn)行了水力學(xué)試驗(yàn)研究;為設(shè)計(jì)提供了泄流能力、流態(tài)、流量水位關(guān)系曲線,以及沿程流速、壓力分布等許多難以通過計(jì)算準(zhǔn)確確定的水力參數(shù);澄清了設(shè)計(jì)中的一些疑難問題并為優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

通過建立欽寸水利樞紐溢洪道水工物理模型,對(duì)原設(shè)計(jì)方案下工程實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行試驗(yàn)研究與分析,優(yōu)化了溢洪道進(jìn)水口左側(cè)護(hù)岸、右側(cè)導(dǎo)墻的結(jié)構(gòu)形式和跳流鼻坎位置,從而使泄流流態(tài)更平順,水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行更合理,減少了工程量和工程造價(jià),為工程設(shè)計(jì)提供了技術(shù)依據(jù)。

通過水工模型試驗(yàn),在對(duì)設(shè)計(jì)提交的試驗(yàn)方案進(jìn)行全面驗(yàn)證的基礎(chǔ)上,針對(duì)模型試驗(yàn)中暴露的問題,對(duì)樞紐模型進(jìn)行修改和再試驗(yàn)。

根據(jù)該工程壩址下游特殊的地形條件,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)條件,通過建立1:60水工模型,對(duì)溢流壩在不同運(yùn)行條件下的水流流態(tài)進(jìn)行觀測(cè),驗(yàn)證溢流壩泄流能力,對(duì)溢流壩壩面、壩趾反弧段及消力池底板處壓力分布進(jìn)行研究,并通過消能試驗(yàn)優(yōu)化消能建筑物結(jié)構(gòu)尺寸。

通過建立大隆水利樞紐溢洪道水工物理模型,對(duì)溢洪道進(jìn)水渠左導(dǎo)墻、控制段中墩和挑流鼻坎尺寸進(jìn)行優(yōu)化,使泄洪流態(tài)更平順,水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行更合理。在此基礎(chǔ)上對(duì)溢洪道的消能和防沖效果進(jìn)行研究,在滿足設(shè)計(jì)要求的同時(shí)減少挑流鼻坎的工程量,降低溢洪道的工程造價(jià)。

通過建立大隆水利樞紐溢洪道水工物理模型,對(duì)溢洪道運(yùn)行的水力特性和體形結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)研究,優(yōu)化了進(jìn)水渠左導(dǎo)墻布置、控制段中墩形式和挑流鼻坎尺寸,使泄洪流態(tài)更平順,水庫(kù)調(diào)度運(yùn)行更合理,滿足消能防沖要求,減少溢洪道工程的工程量和造價(jià).

上溝水利樞紐溢流壩水工模型試驗(yàn)研究——根據(jù)該工程壩址下游特殊的地形地質(zhì)條件，通過建立1：60水工物理模型，對(duì)溢流壩在不同運(yùn)行條件下的水流流態(tài)進(jìn)行了觀測(cè)，對(duì)其在下游河床和兩岸山體造成的沖刷問題和可能產(chǎn)生霧化誘發(fā)山體滑坡問題進(jìn)行了研究，給出了閘門泄...

根據(jù)該工程壩址下游特殊的地形地質(zhì)條件,通過建立1∶60水工物理模型,對(duì)溢流壩在不同運(yùn)行條件下的水流流態(tài)進(jìn)行了觀測(cè),對(duì)其在下游河床和兩岸山體造成的沖刷問題和可能產(chǎn)生霧化誘發(fā)山體滑坡問題進(jìn)行了研究,給出了閘門泄流調(diào)度運(yùn)行控制方案;同時(shí)對(duì)溢流壩的泄流能力、沖坑深、挑距、電站尾水影響及壩面空蝕空化問題進(jìn)行了試驗(yàn)研究,對(duì)溢流壩閘墩形式、挑角及電站尾水導(dǎo)墻的體型布置進(jìn)行了優(yōu)化。

在昭平船閘對(duì)檻下兩區(qū)段分散輸水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、研究及運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了巴江口船閘輸水系統(tǒng)的關(guān)鍵尺寸及布置型式。12∶0整體物理模型試驗(yàn)研究表明:巴江口船閘輸水系統(tǒng)的布置與設(shè)計(jì)整體上是合理的,各輸水水力特征的設(shè)計(jì)值與模型試驗(yàn)值非常吻合,達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

模型驗(yàn)證是長(zhǎng)洲整體水工模型試驗(yàn)的主要內(nèi)容之一。由于長(zhǎng)洲樞紐河勢(shì)受上、下游邊界條件的約束，要求整體正態(tài)模型的范圍很大，因此需對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，主要應(yīng)用原型實(shí)例的水位、流速分布與實(shí)測(cè)流量，檢驗(yàn)?zāi)Ｐ团c原型河道的相似性，確保模型試驗(yàn)的精度。

楠溪江供水工程觀測(cè)設(shè)施設(shè)置了閘基滲壓計(jì)、閘段伸縮縫測(cè)縫計(jì)及閘室底板鋼筋計(jì)等儀器設(shè)備。本文對(duì)工程施工以來的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析,為工程驗(yàn)收提供依據(jù)。通過分析得出,水閘表面變形較小,各閘段之間相對(duì)變形量較小,水閘穩(wěn)定,整體性好;閘基滲壓計(jì)測(cè)值變化穩(wěn)定,測(cè)值較小;鋼筋計(jì)測(cè)值較小,最大拉壓應(yīng)變均在設(shè)計(jì)范圍。目前未發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象,水閘處于正常狀態(tài)。

博斯坦水庫(kù)工程水工模型試驗(yàn)按重力相似準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì).根據(jù)試驗(yàn)任務(wù)要求,水工試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑檎龖B(tài)模型.通過試驗(yàn),改進(jìn)原設(shè)計(jì)方案的表孔溢洪洞設(shè)計(jì),取消隔墻,加長(zhǎng)收縮距離,減小收縮角度,將斜井坡度調(diào)整變緩,將反弧半徑適當(dāng)加大,降低消力池底板高程.

福生水電站采用底流式消力池消能。其特點(diǎn)是水頭低、流量大,是典型的低佛氏數(shù)消能,加之自由溢流壩、翻板門泄水閘、沖沙閘聯(lián)合泄洪,因此翻板門運(yùn)行工況有無限制、泄流能力及消能效果能否滿足設(shè)計(jì)要求就需要進(jìn)行深入研究。經(jīng)過斷面模型試驗(yàn),優(yōu)化了輔助消能工布置,改善了流態(tài),縮短了池長(zhǎng),提出了翻板門小洪水工況下的不穩(wěn)定流范圍,為設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。

博斯坦水庫(kù)工程水工模型試驗(yàn)按重力相似準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計(jì)。根據(jù)試驗(yàn)任務(wù)要求,水工試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑檎龖B(tài)模型。通過試驗(yàn),改進(jìn)原設(shè)計(jì)方案的表孔溢洪洞設(shè)計(jì),取消隔墻,加長(zhǎng)收縮距離,減小收縮角度,將斜井坡度調(diào)整變緩,將反弧半徑適當(dāng)加大,降低消力池底板高程。

根據(jù)初選的分槽治理方案及綜合治理段規(guī)劃布置,通過定床清水試驗(yàn)和動(dòng)床洪水試驗(yàn),驗(yàn)證了其合理性,確保了工程治理段在各級(jí)洪水條件下各部位水流有良好流態(tài),了解了該河段沖淤變化情況,為改進(jìn)設(shè)計(jì)方案提供了科學(xué)依據(jù)。

根據(jù)該工程樞紐布置及地形地質(zhì)條件,結(jié)合試驗(yàn)場(chǎng)地的實(shí)際情況及計(jì)算比較,通過建立1:50的水工物理模型,對(duì)溢流壩在不同運(yùn)行條件下的泄流能力、水流流態(tài)、壩面壓強(qiáng)及其對(duì)下游河床和兩岸山體造成的沖刷問題以及對(duì)電站尾水渠的影響問題進(jìn)行了試驗(yàn)研究,對(duì)溢流壩閘墩形式、兩側(cè)導(dǎo)墻及電站尾水導(dǎo)墻進(jìn)行了優(yōu)化。

根據(jù)福生水電站沖沙閘佛氏數(shù)低消能效果差的特點(diǎn),采用物理橫型試驗(yàn)方法對(duì)沖沙閘的泄流能力、水面線、流態(tài)、消能效果及對(duì)下游河道沖刷影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究,提出了優(yōu)化后的消耗建筑物型式和結(jié)構(gòu)尺寸,為設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。