官地水電站底流消能泄洪霧化影響及邊坡防護(hù)

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1、官地水電站底流消能泄洪霧化影響及邊坡防護(hù)　　前言泄洪霧化，是指泄水建筑物泄流時(shí)引起的一種非自然降雨過(guò)程與水霧彌漫現(xiàn)象，是一種具有嚴(yán)重危害性的霧化水流，產(chǎn)生大范圍、高強(qiáng)度的霧化陣雨，直接影響泄洪霧化區(qū)邊坡的穩(wěn)定，對(duì)水電站的安全運(yùn)行構(gòu)成一定威脅，而且在霧化遠(yuǎn)區(qū)增加了空氣濕度，對(duì)附近環(huán)境造成污染，影響居民的正常生活與安全生產(chǎn)?！　?jù)很多工程的原型觀測(cè)結(jié)果，在霧化嚴(yán)重區(qū)域，地面降雨強(qiáng)度最大可達(dá)1000mm/h以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出氣象暴雨的強(qiáng)度。如二灘水電站，1999年進(jìn)行泄洪霧化原型觀測(cè)期間，由于霧化降雨嚴(yán)重，導(dǎo)致了局部岸坡失穩(wěn)、滑坡；柘溪水電站也曾因泄洪霧化嚴(yán)重影響到辦公大樓及部分生活區(qū)，被迫將辦公大樓

2、遷移；劉家峽水電站，泄水道泄洪時(shí)，右岸為強(qiáng)降水區(qū)，阻斷了進(jìn)廠交通，為此特設(shè)了一道200m長(zhǎng)的防霧廊道，即使如此，晴天也要穿雨衣通過(guò)廊道?！　〉琢飨苁且环N傳統(tǒng)的消能方式，是通過(guò)水躍產(chǎn)生的表面漩滾和強(qiáng)烈的紊動(dòng)以達(dá)到消能目的，具有消能效率高、尾水波動(dòng)小、泄洪霧化影響小的特點(diǎn)。文章以官地水電站泄洪消能為工程背景，探討溢流表孔寬尾墩布置+連續(xù)跌坎+底流消力池+中孔挑流的消能方式水電站霧化區(qū)邊坡的影響范圍及邊坡防護(hù)措施?！　?工程概況　　官地水電站位于四川省涼山彝族自治州西昌市和鹽源縣交界的打羅村境內(nèi)，系雅礱江卡拉至江河口河段水電規(guī)劃五級(jí)開(kāi)發(fā)方式的第三個(gè)梯級(jí)電站。電站主要任務(wù)是發(fā)電，水庫(kù)正常蓄水位13

3、30.00m，壩頂高程1334.00m，最大壩高156m，總庫(kù)容7.6億立方米，水庫(kù)回水長(zhǎng)58km，裝機(jī)容量2400M，堰頂前緣為1/4橢圓曲線，堰頂冪曲線方程為y=0.0428541.85，后接1:0.75斜坡，再通過(guò)半徑47.966m的反弧段與消力池相接，跌坎6.5m高。溢流壩面設(shè)有兩道摻氣坎（槽），以起到壩面高速水流作用下的摻氣減蝕作用?！　?官地水電站的消能特點(diǎn)　　近幾年，隨著社會(huì)對(duì)水土保持和環(huán)境保護(hù)認(rèn)識(shí)與要求的提高，高壩泄洪及下游消能，特別是挑流消能造成的下游沖淤和強(qiáng)烈霧化降雨，對(duì)下游區(qū)域水土保持和環(huán)境具有巨大破壞力，因此，許多在建和將建工程放棄了挑流消能方案而選擇底流消能方案?！?/p>

4、　官地水電站溢流壩消能防沖按100年一遇洪水設(shè)計(jì)，下泄流量為11900m3/s?？紤]到本工程壩址岸坡穩(wěn)定問(wèn)題突出，消力池兩岸覆蓋層及變形體比較發(fā)育，泄洪消能應(yīng)最大限度減小對(duì)岸坡穩(wěn)定的影響。經(jīng)過(guò)水力學(xué)模型試驗(yàn)及專題論證，從運(yùn)行安全可靠角度出發(fā)，官地水電站確定溢流壩消能采用底流消能方式。溢流壩表孔泄流采用加設(shè)寬尾墩+底流泄洪消能方式，兩中孔泄流采用側(cè)向挑流進(jìn)入消力池的消能方式，下游采用斜坡邊墻消力池底流消能。底流消能工程的主要消能作用發(fā)生在消力池內(nèi)，屬水體內(nèi)部漩滾消能，與挑流消能霧化相比，其霧化的程度和影響范圍都小得多?！　?泄洪霧化研究方式　　泄洪霧化實(shí)際上是一個(gè)非常復(fù)雜的水、氣、霧多項(xiàng)流物理

5、現(xiàn)象，其影響因素眾多，包括泄水建筑物的體型及泄洪方式、上下游水位差、流量、入水流速與角度、下游水墊深度、下游地形、當(dāng)?shù)貧庀髼l件等，同時(shí)在時(shí)間上有其隨機(jī)性。　　泄洪霧化問(wèn)題是隨著高壩建設(shè)而出現(xiàn)的高速水流研究課題，日前對(duì)泄洪霧化的研究方法主要包括物理模型試驗(yàn)、數(shù)值模擬計(jì)算以及原型觀測(cè)資料反饋分析。　　理論分析計(jì)算通常是在引進(jìn)一系列假設(shè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)霧化現(xiàn)象進(jìn)行概化處理，再根據(jù)水力學(xué)理論與方法進(jìn)行定量研究。由于泄洪霧化現(xiàn)象復(fù)雜，影響因素眾多，霧化形成機(jī)理尚不清楚，數(shù)學(xué)模型方法還不能完整模擬泄洪霧化現(xiàn)象，其準(zhǔn)確性和可靠性滿足不了實(shí)際工程應(yīng)用要求，因此，理論計(jì)算的結(jié)果也只能是初步的，距離實(shí)際應(yīng)用尚有

6、一定距離?！　≡陀^測(cè)方法是研究泄洪霧化問(wèn)題的重要手段，相比較而言，原型觀測(cè)是了解、掌握霧化現(xiàn)象規(guī)律性的一種最直接、最有效、最準(zhǔn)確的研究方法。但觀測(cè)工作量大，目難以取得比較全面和系統(tǒng)的觀測(cè)資料，所以不易準(zhǔn)確評(píng)價(jià)泄洪霧化影響?！　鹘y(tǒng)水工模型試驗(yàn)受比尺效應(yīng)影響，難以完全模擬泄洪霧化現(xiàn)象（特別是原型的薄霧），并且不能真實(shí)代表原型中泄洪霧化的復(fù)雜物理過(guò)程以及模型與實(shí)際之間的換算關(guān)系如何確定等核心技術(shù)問(wèn)題也無(wú)定論?！　∪N方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，在現(xiàn)實(shí)工程中可定量計(jì)算配合定性經(jīng)驗(yàn)類比分析來(lái)研究水利樞紐泄洪霧化問(wèn)題，解決工程實(shí)際問(wèn)題?！　?官地水電站底流消能泄洪霧化影響　　　　4.1霧化現(xiàn)象　　官地水電站采用

7、溢流表孔寬尾墩布置+連續(xù)跌坎+底流消力池+中孔挑流的消能方式，水電站樞紐采用底流消能型式與下游河道水流相銜接?！　⌒购闀r(shí)水流沿壩面出流進(jìn)入消力池與消力池內(nèi)水流銜接，在池內(nèi)形成漩滾。在泄洪過(guò)程中壩面的水流摻氣不多，破碎不嚴(yán)重，水滴拋灑也不多。2012年7月24日，官地水電站上游表孔泄流量最大達(dá)到7412m3/s，5個(gè)表孔同時(shí)開(kāi)啟泄洪，水流經(jīng)過(guò)寬尾墩的挑射，在消力池內(nèi)有漩滾存在，水流紊動(dòng)摻氣，有水滴、水塊脫離池面