东风水电站泄洪洞泄流原型观测分析.doc

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1、东风水电站泄洪洞泄流原型观测分析摘要：乌江东风水电站拦河大坝采用薄拱坝，泄洪洞采用斜鼻坎新型消能工，并伴有高速水流，故需通过原型观测来检验设计成果。本文通过对流态、时均压力及脉动压力等的原型观测成果分析，为电站安全运行提供可靠依据，并为今后同等规模的类似工程提供有价值的参考。关键词：原型观测流态时均压力及脉动压力安全分析1工程概况东风水电站位于贵州省清镇、黔西县交界的乌江干流甲鸭池河段上，距贵阳市88km，大坝采用混凝土双曲抛物线薄拱坝，坝顶高程978.0m，最大坝高162m，装机510MW，年均发电量24.2亿kwh。电站枢纽由大坝、泄洪系统、

2、引水发电厂房等部分组成。坝址区地质条件复杂，河谷狭窄，两岸岩体风化深约10～28m，距坝址190m处有F6断层及九级滩页岩出露。大坝的泄水建筑物由左岸泄洪洞、左岸溢洪道、坝身三个中孔和三个表孔组成，泄洪洞全长526.021m，为开敞式无压泄洪洞，主要由引渠段、闸室段、洞身段、出口消能工及护坦组成，进口采用堰式进水口，堰顶宽度12m，泄洪洞右侧通过圆弧形翼墙与溢洪道导墙相连。泄洪洞穿过地层为灰岩，埋深30～100m，进、出口边坡高度20～50m。溢洪堰堰顶高程950.00m，设计挡水位970.00m。堰面曲线采用WES曲线，定型水头，堰面曲线方程，

3、在WES曲线后由坡度为1:1的直线段与反弧段相连，反弧半径为10m。泄洪洞洞身全长466.5m，底坡为6.55%，断面型式为城门洞型，断面尺寸为12×17.5m。泄洪洞出口采用斜鼻坎消能工，挑坎高程905.609～916.378m，挑射角7.01°～33°。东风泄洪洞从布置到体型设计虽然作了大量的计算分析及水工模型试验研究，并采取了相应的结构措施，但由于高速水流问题的复杂性，特别是对采用斜鼻坎型消能工的认识不足，因此有必要通过原型观测来检验设计成果，为电站安全运行提供可靠依据，并为今后同等规模的类似工程提供有价值的参考。2原型观测内容及测点布置东

4、风水电站设计洪水位为973.5m，此时泄洪洞的泄流量为2240m³/s，校核洪水位为977.53m，相应的泄流量为3560m3/s，挑坎附近最大流速达32m/s。由于洞身系缓坡，且空穴系数较大，预计不发生空蚀，但要求施工中必须严格控制不平整度。2.1观测内容原型观测的内容包括以下几方面:(1)进出口流态；(2)表面流速观测；(3)水舌轨迹；(4)脉动压力；(5)时均压力；(6)泄洪洞检查。2.2测点布置16时均压力及脉动压力测试布置在斜鼻坎底板上。在底板中心线0+473.00m桩号处布置1#测点（即时均压力测点P1，脉动压力测点F1），

5、在0+483.00m桩号处布置2#测点（P2，F2）；在偏离底板中心线靠左侧3m的0+493.00m处布置3#测点（P3，F3）。3观测成果分析对比3.1上下游水位及泄量水库水位观测采用的仪器为WFY型浮子式水位计，可自动采集、传送数据，尾水位观测采用DCB9418型压力传感式测控仪，流量测验采用旋浆式25-3型流速仪，仪器型号为900015，测流使用铅鱼重为150kg。各闸门开度下相应上、下游水位、泄量、单宽流量及对比见表1：表1不同闸门开度时泄流量对照表开度(e)库水位(m)尾水位(m)实测泄量(m3/s)单宽流量(m3/s)设计泄量(m3/

6、s)实测与设计相差%1/4968.08842.1573060.8167201.071/2967.93843.131284107.0114710.67全开967.71844.721926160.517439.50从表中可以看出泄洪洞宽实际过流能力大于相应设计过流量，说明泄洪建筑物能够满足泄洪要求。3.2进出口流态及表面流速3.2.1进口流态(1)e=1/4闸门开度工况下流态16库中来流平顺，流线清晰，右导流墙头部略有绕流现象，但对进口流态并没有造成影响；闸门前左、右两侧水面各有一漩涡，两漩涡特点有所不同：左侧漩涡距闸门3～5m，距边墙约1m，强度时

7、大时小，直径约50～100mm，表面呈漏斗状，右侧旋涡距闸门3～4m，距边墙约1m，强度较弱，表面呈波浪状，且有间歇性；闸门前水流表面有一段逆向水流，长度约1.5m；进口左边墙上游2m处有一残留障碍物，使水流在该处表面出现漩滚，进口左边原交通洞洞口平台水流在平台未端略有跌落。(2)e=1/2闸门开度下流态从流线看，进口水面流线并非直线，基本是从右侧绕向进口，右导墙头部绕流明显，并从头部未端起贴壁水流表面出现白色浪花，宽度为0.5～1.0m，沿程逐渐增大；表面水流在闸门前产生旋滚，其起始端在平面上呈弧线，旋滚发生后，水流表面有强烈波动和掺气现象，闸

8、门前无明显漩涡；进口左侧平台水流有跌落现象，高差约30cm，障碍物对水流产生明显的绕流影响。(3)闸门全开工况下流态进口水流主要来自右侧