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水电站泄洪消能问题探究

水电站泄洪消能问题探究 消能效果的优劣，主要表现在水垫塘底板上冲击动水压力的大小和压力梯度的均匀性，下面是小编搜集整理的一篇探究水电站泄洪消能问题的论文范文，供大家阅读参考。 1工程概况 某水电站主要由混凝土双曲拱坝、泄水建筑物、水垫塘、二道坝和地下厂房等组成，是一座兼顾发电、航运、环境保护、推动经济社会发展的综合型电站，其平面布置见图1.该水电站混凝土双曲拱坝最大坝高213m,电站装机容量2220MW,多年平均发电量为100×108kW·h.大坝校核洪水标准为5000年一遇，相应洪峰流量为11300m3/s,经水库调蓄后库水位为2305m,枢纽下泄流量(电站不泄流)为11115m3/s;大坝设计洪水标准为1000年一遇，相应洪峰流量为9970m3/s,经水库调蓄后库水位为2302m,枢纽下泄流量(含电站)为9850m3/s;大坝正常蓄水位为2302m,正常蓄水位以下库容为7.81×108m3.坝址附近为深切峡谷地形，横断面为典型的V型谷，河谷两岸地形对称性较好，坝址区地表基岩广布，第四系覆盖层分布范围小，建坝岩体主要为花岗岩、斜长角闪片岩和混合岩，均为坚硬岩。 枢纽布置方案采用双曲拱坝+坝身泄洪(3个表孔，从左至右依次为#1、#2、#3+4个中孔，从左至右依次为#1、#2、#3、#4)+右岸地下厂房(4台机组)+左岸2条导流洞(图1)。表、中孔按泄洪中心线对称间隔布置，无岸边泄洪设施。 溢流表孔单孔净宽12m,堰顶高程为2286m,表孔孔口尺寸为12m×16m(宽×高)，堰面采用WES曲线，堰面曲线方程为y=0.04529x1.85.泄洪中孔采用有压管型式，进口底板高程为2222.00m,顶板高程为2232.65m,进口顶板、侧墙曲线均采用椭圆曲线。顶板曲线方程为x2/92+y2/32=1,侧墙曲线方程x2/3.62+y2/1.22=1,底缘曲线半径为2m的圆弧。中孔洞身段孔宽6m,孔高8m,出口控制断面尺寸为7m×5m(宽×高)，中孔出口采用平底型(#2、#3)和上翘型(#1、#4)两种形式，采用挑流消能。其中#2、#3中孔洞长44.1m,整个洞身底板(包括出口)均为2222.00m,出口段平面上孔宽由6m渐扩至7m,洞顶采用1∶6.9的压坡，孔高由8m渐缩至5m(出口洞顶高程为2227.00m)，出口挑角为0°;#1、#4中孔洞长43.7m,出口底板高程为2226.15m,顶板高程为2230.72m,出口挑角10°。下游消能防冲建筑物为混凝土水垫塘+二道坝。水垫塘采用复式梯形断面，塘底平面尺寸为280m×60m(长×宽)，底板高程为2108m,校核工况下水垫塘水深58.8m,水面宽约110m(下游水位2166.80m);二道坝采用混凝土坝，坝顶高程为2152.50m,上游侧坝坡比1∶0.5,下游侧坡比1∶0.3,顶宽5m,底宽40.6m,二道坝顶面上游侧距中孔挑坎水平距离约300m. 该水电站是典型的高水头、窄峡谷、大单宽流量的混凝土双曲拱坝水电站，水舌碰撞、落点及水垫塘底板防冲是需重点解决的问题[1].对此，本文通过整体水工模型试验研究，较好解决了泄洪消能问题，保证了大坝和消能建筑物的安全。 2模型 采用水工正态整体模型，按重力相似准则建模[2].根据试验任务和要求，结合试验场地和模型规模，取模型几何比尺为1∶100.模拟范围包括大坝、泄水建筑物(含表孔和中孔)、消能防冲建筑物(含水垫塘)和电站建筑物(含进、出口)，上游水库河道模拟长度为800m,下游河道模拟长度为1800m.根据水垫塘底板高程2108.00m,并考虑测压管和压力传感器安装要求，确定大厅地坪高程为2050.00m;根据模型最高洪水位(上游2305.00m,下游2167.00m)和富裕超高，确定上、下游导墙顶高程分别为2330.00、2190.00m.模型全长约30m,最大宽度6m,上游高2.8m,下游高1.4m,见图2. 3结果与分析 3.1试验工况 试验条件和工况见表1.各试验工况下分别进行表孔单泄、中孔单泄和表中孔联泄放水试验。 当无下游防洪任务时，对入库洪水自正常蓄水位起调节。当洪水来量低于正常蓄水位泄流能力时，控制下泄流量，按来量下泄，坝前水位为2302.00m;当洪水来量高于正常蓄水位泄流能力时，敞泄，坝前水位相应壅高。 3.2流态 表孔单独泄洪时，水流前后呈两层落入水垫塘中。各工况下，#2表孔水舌挑距最近，#1、#3表孔水舌挑距最远。表孔水流最大入水宽度为115m,未见水舌直冲干砸水垫塘边墙。表1中孔水舌交汇处形成水翅，入塘水流形成淹没水跃。 二道坝下出塘水流呈急流，水面跌落明显，近似二次水