夹岩水利枢纽溢洪道优化设计试验研究

发布时间：2022-10-23 19:05:03 浏览数：次

【摘要】对在建的夹岩水利枢纽溢洪道进行原设计水工模型试验，发现由于转弯明渠的影响，下游河床冲刷严重，易引发电站出水口堵死风险。为了使设计更加安全合理，通过溢洪道优化方案水力学试验，提出优化建议。对消能效果、河床及岸坡冲刷情况进行了评价。

【关键词】溢洪道；水工模型试验；优化方案；水利枢纽

夹岩水利枢纽工程为Ⅰ等大⑴型工程，其附属设施溢洪道可防洪水漫坝，危及大坝安全[1]。通过模型试验，确定溢洪道主要水力特性，通过方案优化比选确定了合理的设计方案。

二、测试仪器和设备

试验流量、时均动水压力、水位及水面线分别用矩形量水堰、测压管和测针量测。水流脉动压力用微型脉动压力传感器和DH5923型动态数据系统。流速用旋桨流速仪和PRV。通气孔风速风量用热球式风速仪。

三、试验分析

1.原设计方案试验

试验表明，由于转弯明渠的影响，水闸进入闸室后有流量分配偏差及偏流现象，下游水舌入河对下游河床沖刷严重，且回沙淤积范围广，易引发电站出水口堵死风险。

2.优化方案试验

（1）优化布置方案一

为对比出闸水流水流分散、汇流、雍高、折冲等，试验中将半圆形墩尾改为2/3椭圆形墩尾，椭圆曲线方程为。

水流过闸室因墩尾绕流影响，墩后有一定区域的水流翅起，在墩后55m至60m处达到水流均化，区域正常泄流形态，闸室后水流改善效果不佳。

试验表明方案一水流改善效果不佳，未能达到了优化修改预期。

（2）优化布置方案二

试验表明将半圆形墩尾改为半椭圆型墩尾，水流未见改善，且有更为恶化趋势，试验中将墩尾改为渐变三角形墩尾，三角形墩尾高10m，底部长4.5m，顶部长1.5m。

试验表明水流改善效果不佳，水冠高度增加，摆动幅度增大，偶有水流溢出边墙现象。

（3）优化布置方案三

试验中将墩尾改为细长渐变三角形墩尾，三角形墩尾高10m，底部长7.5m，顶部长2.41m，三角尾部退坡选用1：2。

试验表明水流改善效果不佳，水冠高度虽较优化方案四有所改善，但依然很高，摆动幅度较大，偶有水流溢出边墙。

（4）优化布置方案四

拟在反弧尾部左侧边墙，加贴角，将贴角尾宽调整为50cm，坡比仍为1：10，拟进一步对抛射水流进行导向，使其偏转转向河中。试验表明，该导向设施效果同样不太明显，没有达到预期结果。

（5）优化布置方案五

在优化修改方案四基础上进加大贴角，将贴角尾宽调整为100cm，坡比不变。试验表明，该导向设施效果将侧壁水流成功导向河中，较好地驶向了水流归槽，达到预期结果。

3.优选方案出口挑流特征对比分析

试验观察到溢洪道优化布置五较好地实现了水流归槽和远离本岸。水流入河形态较好，除射流边界对本案坡脚存在一定冲刷外，不会冲砸两岸岸坡。。

4 结论

（1）溢洪道优化修改后闸孔上游明渠顺直，闸孔上游来流较均匀。由于闸室闸墩头部细长且墩头距实用堰堰顶距离较长，水流流经闸墩进入闸室水流绕流平缓，水面衔接较顺畅，未见异常流态；

（2）原设计的半圆形墩尾基本可行，水流稳定未溢出边墙，可直接采用；出口折射流各方案对比发现原设计的反弧挑坎，亦基本可行。

（3）优选方案较好地解决了进口转弯明渠弯道影响，进流平顺稳定，闸后及整个泄槽段水流相对平稳，无溢出边墙现象，下游水舌入河形态适中稳定。

（4）溢洪道最终优化方案较好解决了原设计方案缺陷，可为类似的工程设计提供指导。

参考文献：

[1]吴持恭.水力学[M].北京：高等教育出版社，1979.

[2]牛运光.水库溢洪道存在的问题及解决措施[J].人民黄河，1995，17（10）：37-40

[3]赵雪萍，赵玉良，李松平.燕山水库整体水工模型试验研究[J].人民黄河，2009，31（9）：124-125.

第一作者简介：段周平（1988-），男，四川泸州人，工程师，硕士，研究方向：水工建筑物设计理论及健康诊断。

第二作者简介：卢萍（1991-），女，四川广安人，助理工程师，硕士，主要从事边坡工程研究与设计。

相关热词搜索： 溢洪道 水利枢纽 优化设计 试验研究