雜木寺水電站水工及泥沙模型試驗

尼那水電站是一座日調(diào)節(jié)的中型水電站，庫容較小而來沙較多。為研究水庫的減淤防淤措施和合理的運行方式，進行了壩區(qū)泥沙模型試驗研究。通過對三個不同的樞紐布置方案進行對比試驗，預(yù)估了各方案在不同來水來沙和運行水位情況下的庫區(qū)沖淤地形；研究了樞紐不同布置方案的排沙情況，探求了最大限度減少水庫泥沙淤積，使水庫長期保持有效庫容的工程措施，優(yōu)選了樞紐布置方案，為該工程的設(shè)計提供了科學(xué)依據(jù)，也可供類似工程設(shè)計時參考。

闡述了瑞麗江水電站泥沙模型試驗的主要內(nèi)容和試驗方法。通過模型試驗研究,肯定了拉沙洞前置的合理性;確定了水庫調(diào)度的具體方案;并由右岸拉沙底孔的拉沙效果提出加設(shè)機組的構(gòu)想。

本文介紹了百龍灘水電站初設(shè)階段壩區(qū)泥沙模型的設(shè)計與試驗情況。對原樞紐的防沙、排沙措施進行修改。

福生水電站采用底流式消力池消能。其特點是水頭低、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,因此翻板門運行工況有無限制、泄流能力及消能效果能否滿足設(shè)計要求就需要進行深入研究。經(jīng)過斷面模型試驗,優(yōu)化了輔助消能工布置,改善了流態(tài),縮短了池長,提出了翻板門小洪水工況下的不穩(wěn)定流范圍,為設(shè)計提供了依據(jù)。

黃河尼那水電站壩區(qū)水工泥沙模型試驗成果鑒定會于1993年10月7～8日在河海大學(xué)舉行。參加鑒定會的西北勘測設(shè)計院、南京水利科學(xué)研究院及河海大學(xué)的專家、教授觀看了模型現(xiàn)場和試驗錄像,聽取了研究小組的研究報告,并進行了認(rèn)真、細(xì)致的審查,提出的鑒

針對浯溪口水利樞紐進口流態(tài)、下游河道消能防沖、電站進口泥沙淤積等問題進行了試驗研究,通過縮短電站與低孔上游導(dǎo)墻,將其頭部改為半圓形,以及表孔段與左壩段之間的連接擋墻采用扭曲面平順銜接、表孔消力池內(nèi)設(shè)置消力墩等措施,取得了較好的效果.

根據(jù)福生水電站沖沙閘佛氏數(shù)低消能效果差的特點,采用物理橫型試驗方法對沖沙閘的泄流能力、水面線、流態(tài)、消能效果及對下游河道沖刷影響進行了試驗研究,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)計提供了依據(jù)。

對擬建水庫的長、短旁通洞排沙效果進行了水工模型試驗研究,試驗中率定了旁通洞的泄流能力;觀測了旁通洞進口及洞內(nèi)流態(tài);測量了長、短旁通洞在正常水位下,宣泄不同流量時的含沙量等.試驗結(jié)果表明：在閘門全開情況下,長、短旁通洞的泄流能力均超過200m3/s;在輸沙模數(shù)1200t/km2考慮下,長旁通洞方案中水典型年過機年平均含沙量為51.3g/m3,短旁通洞方案中水典型年過機年平均含沙量為59.0g/m3.研究結(jié)果證明：長、短旁通洞泄流能力均滿足分流要求、旁通洞進口段與導(dǎo)流洞結(jié)合段無不良流態(tài)、短旁通洞的輸沙能力略優(yōu)于長旁通洞方案.

根據(jù)工程建設(shè)的需要對某泄水陡坡進行水工模型試驗,驗證其總體布置和建筑物結(jié)構(gòu)布置的合理性,分析原設(shè)計體型存在的主要問題,對泄水陡坡體型進行優(yōu)化,且在消力池內(nèi)設(shè)置了消能懸柵,并進行體型優(yōu)化試驗。試驗表明,優(yōu)化后的泄水陡坡過流能力滿足要求,消力池內(nèi)懸柵的設(shè)置,改善了消力池內(nèi)的水流流態(tài),工程總體布置和建筑物結(jié)構(gòu)布置合理。

對擬建水庫的長、短旁通洞排沙效果進行了水工模型試驗研究,試驗中率定了旁通洞的泄流能力；觀測了旁通洞進口及洞內(nèi)流態(tài)；測量了長、短旁通洞在正常水位下,宣泄不同流量時的含沙量等。試驗結(jié)果表明:在閘門全開情況下,長、短旁通洞的泄流能力均超過200m3/s；在輸沙模數(shù)1200t/km2考慮下,長旁通洞方案中水典型年過機年平均含沙量為51.3g/m3,短旁通洞方案中水典型年過機年平均含沙量為59.0g/m3。研究結(jié)果證明:長、短旁通洞泄流能力均滿足分流要求、旁通洞進口段與導(dǎo)流洞結(jié)合段無不良流態(tài)、短旁通洞的輸沙能力略優(yōu)于長旁通洞方案。

烏東德水電站泄水拱壩下游水墊塘深達80~125m,巖石堅硬,抗沖能力強,是一個條件優(yōu)越的天然水墊塘,所以考慮水墊塘不設(shè)混凝土保護,下游消能區(qū)300m內(nèi)采用接地式護岸,300m后采用懸掛式護岸,水工整體模型試驗研究表明該布置方案是可行的。

為大渡河瀑布溝水電站截流工程選擇截流方案進行水工模型試驗。試驗采用寬戧堤截流,設(shè)計戧堤頂寬分別為25m和60m的兩種試驗方案。試驗結(jié)果表明:龍口水面線第二次跌落時,方案1在戧堤下游坡腳線附近形成的舌狀體大于方案2,更能充分利用突擴造成的局部水頭損失。因此選擇方案1作為最終截流方案。其合理性得到了工程實踐的驗證,具有一定推廣價值。

彎彎川水電站原來是一條引水發(fā)電隧洞,水電站進行挖潛改造,需新修建一條引水隧洞與原來引水發(fā)電隧洞并聯(lián)進行引水發(fā)電。通過水工模型試驗,確定隧洞并聯(lián)引水發(fā)電比舊洞單獨引水發(fā)電減少水頭損失1.914m,機組的有效工作水頭為11.607m,滿足設(shè)計11.50m工作水頭的要求。通過驗證試驗計算得出舊引水隧洞的糙率n=0.033,新舊隧洞并聯(lián)引水總流量105m3/s時,舊洞引水流量為66.85m3/s;新洞的引水流量為38.15m3/s。最后,對模型水流與原型的相似性進行了分析。

福生水電站溢流壩采用底流消能。其特點是水頭低、流量大,屬典型的低佛氏數(shù)消能,經(jīng)斷面水工模型試驗,優(yōu)化了消能工布置,改善了水流流態(tài),池長縮短11%,消力墩減少1/2,為設(shè)計提供了可靠依據(jù)。

通過對黃登水電站進行不同寬度戧堤的截流模型試驗,獲得了截流過程中的主要龍口水力學(xué)參數(shù)。對比研究實驗結(jié)果后,提出采用20m寬度窄戧堤進行截流試驗,為工程截流的實施提供了科學(xué)的依據(jù)。

福生水電站溢流壩模型試驗研究——福生水電站溢流壩采用底流消能。其特點是水頭低、流量大，屬典型的低佛氏數(shù)消能，經(jīng)斷面水工模型試驗，優(yōu)化了消能工布置，改善了水流流態(tài)，池長縮短11％，消力墩減少1／2，為設(shè)計提供了可靠依據(jù)?！　?/p>

klt水電站為一座高水頭、大泄量及地質(zhì)條件復(fù)雜的工程,其溢洪道泄洪消能建筑物直接影響到工程的安全性和經(jīng)濟性,為論證其整體布置方案的合理性,開展模型試驗研究,通過優(yōu)化設(shè)計體型布置,改善水力特性及消能區(qū)沖刷情況,為工程設(shè)計方案優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。成果可供類似的工程借鑒參考。

糯扎渡水電站截流模型試驗研究——通過水力學(xué)模型試驗，驗證了糯扎渡水電站設(shè)計的戧堤位置布置，研究確定了截流流量、預(yù)進占長度，并對在截流流量1220m3／s下，戧堤進占各區(qū)段的龍口水力特性和拋投材料的使用情況進行了分析，為截流施工方案的決策和施工組織...

klt水電站為一座高水頭、大泄量及地質(zhì)條件復(fù)雜的工程,其溢洪道泄洪消能建筑物直接影響到工程的安全性和經(jīng)濟性,為論證其整體布置方案的合理性,開展模型試驗研究,通過優(yōu)化設(shè)計體型布置,改善水力特性及消能區(qū)沖刷情況,為工程設(shè)計方案優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。成果可供類似的工程借鑒參考。

巖壁吊車梁是一種既經(jīng)濟又安全的新型支撐結(jié)構(gòu),其原理是利用一定長度的注漿長錨桿,把鋼筋混凝土梁固定在巖壁上。吊車的全部荷載是通過錨桿和混凝土梁與巖石接觸面上的摩擦力傳到巖體上的。大朝山水電站主廠房吊車梁就是采用這種結(jié)構(gòu)。通過巖壁吊車梁模型承載力試驗,了解巖壁吊車梁的超載能力、在荷載作用下應(yīng)力的分布并優(yōu)化設(shè)計。

結(jié)合新集水電站模型試驗,針對其佛氏數(shù)低且發(fā)生2次水躍的特點,嘗試性地將t形墩布置在消力池中間,且適當(dāng)加高尾坎的方案,能有效地提高消能率13%左右。并根據(jù)模型試驗結(jié)果,對t形墩消力池消能特性進行了簡要分析,還通過消能計算,得出消能段的消能分配比率,對進一步研究t形墩消能機理很有幫助,也希望對同類工程有一定借鑒作用。

泄水陡坡作為引水式電站的重要建筑物,維系著整個電站工程的安全運行,在落差和泄量較大的工程中顯得尤為重要,而水工模型試驗作為工程運行情況的事先模擬,對優(yōu)化工程設(shè)計方案,提高工程安全度具有重要的指導(dǎo)作用,通過理論計算和試驗驗證,對原設(shè)計進行優(yōu)化,并提出類似工程泄水陡坡設(shè)計中應(yīng)注意的問題,供同行們在工程設(shè)計中參考。