順溪拱壩溢流消能布置模型試驗(yàn)研究.pdf

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1、第41卷第21期人民長(zhǎng)江Vo1．41．NO．212010年11月YangtzeRiverNOV．，2010文章編號(hào)：1001—4179(2010J21—0062—04順溪拱壩溢流消能布置模型試驗(yàn)研究鮑倩，包中進(jìn)，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(duì)其水頭落差大所帶來的壩下消能防沖問題，對(duì)原設(shè)計(jì)方案進(jìn)行改進(jìn)。原設(shè)計(jì)方案表孔水舌直接砸擊下游左側(cè)護(hù)坡及河道底，且水舌落地后向四周折射，不僅對(duì)設(shè)計(jì)護(hù)坡的穩(wěn)定性構(gòu)成危險(xiǎn)，而且勢(shì)必威脅壩肩的穩(wěn)定。通過水工模型試驗(yàn)方案比較，優(yōu)化了溢流堰的平面布置和中孔出口體型，推薦了二道壩方案

2、，改善了溢流堰進(jìn)口及壩下水流流態(tài)，明顯減輕了水流對(duì)壩下河床的沖刷，為設(shè)計(jì)提供了技術(shù)依據(jù)，成果可供類似工程參考。關(guān)鍵詞：溢流拱壩；二道壩；消能防沖；試驗(yàn)研究；順溪水電站中圖法分類號(hào)：TV642．2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A處，壩頂高程為104．0in，基建面高程95．0in。壩頂兩1工程概況端上游側(cè)各設(shè)5m長(zhǎng)直立墻，高程107．013'1。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(duì)壩腳的淘刷，大壩兩岸下游70．00In范圍設(shè)溪上，是一座以防洪、供水、灌溉為主，結(jié)合發(fā)電等綜合1．00In厚混凝土護(hù)坡，護(hù)坡頂高程為110．00In，另外利用的工程”。攔河壩采用拋物線型常態(tài)混凝土雙壩

3、腳下游30In范圍設(shè)1．00～2．00in厚C20混凝土護(hù)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(shè)計(jì)，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(yīng)的設(shè)計(jì)洪水位192．77I1，校核洪水位194．59m。設(shè)河谷底高程96～99m，底寬35In，常見大塊石分布。計(jì)泄流量1773m／s，校核泄流量2252m／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孑L，總凈寬30．00ITI，設(shè)3孑L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136．5Om，孔身尺寸2．80mx3．50

4、in，出口孔口尺寸為2．80in×3．00in，采用挑流消能，挑流鼻坎頂高程136．84in，并設(shè)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(jiǎn)介：鮑倚，女，助理工程師，碩士，主要從事水工模型試驗(yàn)工作。E—mail：qqbao928@163．COll第2l期鮑倩，等：順溪拱壩溢流消能布置模型試驗(yàn)研究63接砸擊下游左側(cè)護(hù)坡和山坡，砸擊高程遠(yuǎn)超過設(shè)計(jì)護(hù)坡頂高程110．0m，且水舌落地后向四周折射，不僅對(duì)設(shè)計(jì)護(hù)坡的穩(wěn)定性構(gòu)成危險(xiǎn)，而且勢(shì)必加劇拱壩壩肩的振動(dòng)，造成壩肩的不穩(wěn)定。(4)二

5、道壩壩高不足。表孔和中孑L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(dòng)劇烈；一部分水流砸擊河床后向兩a)溢流堰面曲線(b)中孔壩面剖面?zhèn)壬狡抡凵洌凵涓叨冗h(yuǎn)遠(yuǎn)超過護(hù)坡圖2溢流堰及中孔剖面圖(單位：m)頂高程110．0m，最高達(dá)到140．0m左岸谷坡35。～45。，右岸40?！?8。。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(jiān)硬；在水舌與壩腳之間形成大的回流區(qū)(陣發(fā)性，時(shí)而順左右兩岸分布有浸入輝綠巖脈，基巖抗沖流速為15

6、～時(shí)針時(shí)而逆時(shí)針)。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(dòng)、擴(kuò)散、霧化現(xiàn)象將非常嚴(yán)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(yàn)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(duì)二道壩的穩(wěn)定特征工況下拱壩溢流時(shí)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(shè)計(jì)提供技術(shù)依據(jù)。2研究方法本研究采用水工模型試驗(yàn)的方法，模型遵守重力相似準(zhǔn)則，按正態(tài)模型設(shè)計(jì)。根據(jù)研究對(duì)象特點(diǎn)及研究目的和內(nèi)容，經(jīng)計(jì)算分析確定模型幾何比尺L=5O。試驗(yàn)段范圍上

7、游水庫模擬至壩前120m，下游河圖3設(shè)計(jì)工況表中孔水舌形態(tài)道模擬至壩后約500m，模型長(zhǎng)度約15m。4修改方案試驗(yàn)成果3原布置存在的主要問題(1)不同庫水位泄洪時(shí)，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(duì)原布置方案存在的問題，對(duì)原方案溢流堰體這主要是由于本工程是超設(shè)計(jì)水頭運(yùn)行(H?／H=型及平面布置作了如下修改：1．67)，使得反弧段流線坦化嚴(yán)重，出現(xiàn)俯沖水流，從(1)表孔溢流堰以拱壩表孑L圓弧中心點(diǎn)為圓心逆而減小了挑距。時(shí)針旋轉(zhuǎn)3．35。(溢