東風(fēng)水電站泄洪洞泄流原型觀測分析論文

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1、東風(fēng)水電站泄洪洞泄流原型觀測分析論文摘要：烏江東風(fēng)水電站攔河大壩采用薄拱壩，泄洪洞采用斜鼻坎新型消能工，并伴有高速水流，故需通過原型觀測來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)成果。本文通過對(duì)流態(tài)、時(shí)均壓力及脈動(dòng)壓力等的原型觀測成果分析，為電站安全運(yùn)行提供可靠依據(jù)，并為今后同等規(guī)模的類似工程提供有價(jià)值的參考。關(guān)鍵詞：原型觀測流態(tài)時(shí)均壓力及脈動(dòng)壓力安全分析1工程概況東風(fēng)水電站位于貴州省清鎮(zhèn)、黔西縣交界的烏江干流甲鴨池河段上，距貴陽市88km，大壩采用混凝土雙曲拋物線薄拱壩.freel，最大壩高162m，裝機(jī)510M處有F6斷層及九級(jí)灘頁巖出露

2、。大壩的泄水建筑物由左岸泄洪洞、左岸溢洪道、壩身三個(gè)中孔和三個(gè)表孔組成，泄洪洞全長526.021m，為開敞式無壓泄洪洞，主要由引渠段、閘室段、洞身段、出口消能工及護(hù)坦組成，進(jìn)口采用堰式進(jìn)水口，堰頂寬度12m，泄洪洞右側(cè)通過圓弧形翼墻與溢洪道導(dǎo)墻相連。泄洪洞穿過地層為灰?guī)r，埋深30～100m，進(jìn)、出口邊坡高度20～50m。溢洪堰堰頂高程950.00m，設(shè)計(jì)擋水位970.00m。堰面曲線采用。泄洪洞洞身全長466.5m，底坡為6.55%，斷面型式為城門洞型，斷面尺寸為12×17.5m。泄洪洞出口采用斜鼻坎消能工，挑

3、坎高程905.609～916.378m，挑射角7.01°～33°。東風(fēng)泄洪洞從布置到體型設(shè)計(jì)雖然作了大量的計(jì)算分析及水工模型試驗(yàn)研究，并采取了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)措施，但由于高速水流問題的復(fù)雜性，特別是對(duì)采用斜鼻坎型消能工的認(rèn)識(shí)不足，因此有必要通過原型觀測來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)成果，為電站安全運(yùn)行提供可靠依據(jù)，并為今后同等規(guī)模的類似工程提供有價(jià)值的參考。2原型觀測內(nèi)容及測點(diǎn)布置東風(fēng)水電站設(shè)計(jì)洪水位為973.5m，此時(shí)泄洪洞的泄流量為2240m/s，校核洪水位為977.53m，相應(yīng)的泄流量為3560m3/s，挑坎附近最大流速達(dá)32m/

4、s。由于洞身系緩坡，且空穴系數(shù)較大，預(yù)計(jì)不發(fā)生空蝕，但要求施工中必須嚴(yán)格控制不平整度。2.1觀測內(nèi)容原型觀測的內(nèi)容包括以下幾方面:(1)進(jìn)出口流態(tài)；(2)表面流速觀測；(3)水舌軌跡；(4)脈動(dòng)壓力；(5)時(shí)均壓力；(6)泄洪洞檢查。2.2測點(diǎn)布置時(shí)均壓力及脈動(dòng)壓力測試布置在斜鼻坎底板上。在底板中心線0+473.00m樁號(hào)處布置1#測點(diǎn)（即時(shí)均壓力測點(diǎn)P1，脈動(dòng)壓力測點(diǎn)F1），在0+483.00m樁號(hào)處布置2#測點(diǎn)（P2，F(xiàn)2）；在偏離底板中心線靠左側(cè)3m的0+493.00m處布置3#測點(diǎn)（P3，F(xiàn)3）。3觀測

5、成果分析對(duì)比3.1上下游水位及泄量水庫水位觀測采用的儀器為)尾水位(m)實(shí)測泄量(m3/s)單寬流量(m3/s)設(shè)計(jì)泄量(m3/s)實(shí)測與設(shè)計(jì)相差%1/4968.08842.1573060.87201.071/2967.93843.131284107.0114710.67全開967.71844.721926160.517439.50從表中可以看出泄洪洞寬實(shí)際過流能力大于相應(yīng)設(shè)計(jì)過流量，說明泄洪建筑物能夠滿足泄洪要求。3.2進(jìn)出口流態(tài)及表面流速3.2.1進(jìn)口流態(tài)(1)e=1/4閘門開度工況下流態(tài)庫中來流平順，流線

6、清晰，右導(dǎo)流墻頭部略有繞流現(xiàn)象，但對(duì)進(jìn)口流態(tài)并沒有造成影響；閘門前左、右兩側(cè)水面各有一漩渦，兩漩渦特點(diǎn)有所不同：左側(cè)漩渦距閘門3～5m，距邊墻約1m，強(qiáng)度時(shí)大時(shí)小，直徑約50～100mm，表面呈漏斗狀，右側(cè)旋渦距閘門3～4m，距邊墻約1m，強(qiáng)度較弱，表面呈波浪狀，且有間歇性；閘門前水流表面有一段逆向水流，長度約1.5m；進(jìn)口左邊墻上游2m處有一殘留障礙物，使水流在該處表面出現(xiàn)漩滾，進(jìn)口左邊原交通洞洞口平臺(tái)水流在平臺(tái)未端略有跌落。(2)e=1/2閘門開度下流態(tài)從流線看，進(jìn)口水面流線并非直線，基本是從右側(cè)繞向進(jìn)口，

7、右導(dǎo)墻頭部繞流明顯，并從頭部未端起貼壁水流表面出現(xiàn)白色浪花，寬度為0.5～1.0m，沿程逐漸增大；表面水流在閘門前產(chǎn)生旋滾，其起始端在平面上呈弧線，旋滾發(fā)生后，水流表面有強(qiáng)烈波動(dòng)和摻氣現(xiàn)象，閘門前無明顯漩渦；進(jìn)口左側(cè)平臺(tái)水流有跌落現(xiàn)象，高差約30cm，障礙物對(duì)水流產(chǎn)生明顯的繞流影響。(3)閘門全開工況下流態(tài)進(jìn)口水流主要來自右側(cè)，右導(dǎo)流墻頭部繞流較嚴(yán)重，貼壁水流表面突降，水流繞過墻頭后產(chǎn)生斜向表面旋滾，漩滾前沿與洞中線約呈30°夾角，旋滾現(xiàn)象沿程逐漸減弱，至閘門處基本消失，左側(cè)殘留物對(duì)進(jìn)口左側(cè)水流流態(tài)產(chǎn)生不利影響

8、，主要是殘留物阻擋水流，使進(jìn)口及墻面水流發(fā)生紊亂；進(jìn)口兩側(cè)水面均低于中部，原因是右側(cè)繞流和左側(cè)殘留物阻擋所致?？傮w看來，e=1/4時(shí)，在閘門前產(chǎn)生的兩個(gè)漩渦強(qiáng)度不是很大，且不是貫穿性漩渦，所產(chǎn)生的振動(dòng)強(qiáng)度不會(huì)太大，由于受邊界影響產(chǎn)生的繞流現(xiàn)象，尤其是閘門全開泄量加大時(shí)，水流側(cè)向和豎向收縮影響了表面水流的穩(wěn)定，但無多大危害。3.2.2出口流態(tài)(1)e=1/4閘門開度工況下流態(tài)從消能工水舌