順溪拱壩溢流消能布置模型試驗研究

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1、第４１卷第２１期人民長江Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．２１２０１０年１１月ＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＮｏｖ．，２０１０文章編號：１００１－４１７９（２０１０）２１－００６２－０４順溪拱壩溢流消能布置模型試驗研究鮑倩，包中進，徐崗（浙江省水利河口研究院，浙江杭州３１００００）摘要：順溪拱壩為拋物線型常態(tài)混凝土雙曲變厚拱壩，針對其水頭落差大所帶來的壩下消能防沖問題，對原設計方案進行改進。原設計方案表孔水舌直接砸擊下游左側(cè)護坡及河道底，且水舌落地后向四周折射，不僅對設計護坡的穩(wěn)定性構(gòu)成危險，而且勢必威脅壩肩的穩(wěn)定。通過水工模型試驗方案比較，優(yōu)化了溢流堰的平面布置和中孔出口體型，推薦了

2、二道壩方案，改善了溢流堰進口及壩下水流流態(tài)，明顯減輕了水流對壩下河床的沖刷，為設計提供了技術依據(jù)，成果可供類似工程參考。關鍵詞：溢流拱壩；二道壩；消能防沖；試驗研究；順溪水電站中圖法分類號：ＴＶ６４２．２文獻標志碼：Ａ處，壩頂高程為１０４．０ｍ，基建面高程９５．０ｍ。壩頂兩１工程概況端上游側(cè)各設５ｍ長直立墻，高程１０７．０ｍ。為避免順溪水利樞紐位于浙江省平陽縣鰲江北港支流順泄洪對壩腳的淘刷，大壩兩岸下游７０．００ｍ范圍設溪上，是一座以防洪、供水、灌溉為主，結(jié)合發(fā)電等綜合１．００ｍ厚混凝土護坡，護坡頂高程為１１０．００ｍ，另外［１］利用的工程。攔河壩采用拋物線型常態(tài)混

3、凝土雙壩腳下游３０ｍ范圍設１．００～２．００ｍ厚Ｃ２０混凝土護曲變厚拱壩，最大壩高１０１．００ｍ。工程為Ⅲ等工程，坦。按照１００ａ一遇洪水設計，１０００ａ一遇洪水校核。相拱壩壩址位于峽谷地段，河流自西向東流經(jīng)壩址。應的設計洪水位１９２．７７ｍ，校核洪水位１９４．５９ｍ。設河谷底高程９６～９９ｍ，底寬３５ｍ，常見大塊石分布。３計泄流量１７７３ｍ／ｓ，校核泄流量３２２５２ｍ／ｓ。泄水建筑物采用表孔結(jié)合中孔泄洪方式，壩頂表孔共３孔，總凈寬３０．００ｍ，設３孔弧形閘門控制，溢流堰堰頂高程１８５．００ｍ。中孔布置于表孔右側(cè)，共２孔，底高程１３６．５０ｍ，孔身尺寸２．８０ｍ×３

4、．５０ｍ，出口孔口尺寸為２．８０ｍ×３．００ｍ，采用挑流消能，挑流鼻坎頂高程１３６．８４ｍ，并設置二道壩形成水墊塘。工程平面布置見圖１，溢流堰及中孔剖面圖見圖２。二道壩位于大壩下游約２２０ｍ圖１工程平面布置收稿日期：２０１０－０８－２６作者簡介：鮑倩，女，助理工程師，碩士，主要從事水工模型試驗工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｑｂａｏ９２８＠１６３．ｃｏｍ第２１期鮑倩，等：順溪拱壩溢流消能布置模型試驗研究６３接砸擊下游左側(cè)護坡和山坡，砸擊高程遠超過設計護坡頂高程１１０．０ｍ，且水舌落地后向四周折射，不僅對設計護坡的穩(wěn)定性構(gòu)成危險，而且勢必加劇拱壩壩肩的振動，造成壩肩的不穩(wěn)定。（

5、４）二道壩壩高不足。表孔和中孔挑流水舌幾乎干砸河床，在水墊塘內(nèi)不能夠形成漩滾消能。干砸后水流呈現(xiàn)３種特征：一部分水流向下游形成二次挑流，再次落地后形成水躍，擊起陣陣白色浪花，躍后水流波動劇烈；一部分水流砸擊河床后向兩側(cè)山坡折射，折射高度遠遠超過護坡圖２溢流堰及中孔剖面圖（單位：ｍ）頂高程１１０．０ｍ，最高達到１４０．０ｍ左岸谷坡３５°～４５°，右岸４０°～４８°。壩基及壩下游泄高程以上；一部分水流向壩腳翻滾，洪區(qū)域內(nèi)的巖性為流紋質(zhì)晶屑熔結(jié)凝灰?guī)r，巖石堅硬；在水舌與壩腳之間形成大的回流區(qū)（陣發(fā)性，時而順左右兩岸分布有浸入輝綠巖脈，基巖抗沖流速為１５～時針時而逆時針）。

6、１８ｍ／ｓ。本工程水頭落差大，近１００．００ｍ，挑流水舌（５）二道壩位置距主壩太近。二道壩前水流非常在空中波動、擴散、霧化現(xiàn)象將非常嚴重，且壩下消能不均勻，主流明顯偏河道右側(cè)，直接頂沖二道壩，左側(cè)防沖問題突出，需要驗證溢流堰的體型和布置，研究各存在大的回流區(qū)，水流漩滾摻氣劇烈，對二道壩的穩(wěn)定特征工況下拱壩溢流時沿程水流流態(tài)及水墊塘消能效也造成一定的影響。果，比較和確定二道壩布置，為設計提供技術依據(jù)。２研究方法本研究采用水工模型試驗的方法，模型遵守重力相似準則，按正態(tài)模型設計。根據(jù)研究對象特點及研究目的和內(nèi)容，經(jīng)計算分析確定模型幾何比尺Ｌ＝ｒ５０。試驗段范圍上游水庫模

7、擬至壩前１２０ｍ，下游河圖３設計工況表中孔水舌形態(tài)道模擬至壩后約５００ｍ，模型長度約１５ｍ。４修改方案試驗成果３原布置存在的主要問題（１）不同庫水位泄洪時，水流經(jīng)反弧段出鼻坎后，４．１溢流堰布置的優(yōu)化研究無明顯向空中挑起形態(tài)，而是略呈俯沖挑入下游河道。針對原布置方案存在的問題，對原方案溢流堰體這主要是由于本工程是超設計水頭運行（Ｈ／Ｈ＝型及平面布置作了如下修改：ｍａｘｄ１．６７），使得反弧段流線坦化嚴重，出現(xiàn)俯沖水流，從（１）表孔溢流堰以拱壩表孔圓弧中心點為圓心逆而減小了挑距。時針旋轉(zhuǎn)３．３５°（溢流堰中心線向右岸平移約９ｍ）。（２）中孔水流出洞口后，水舌向兩側(cè)