浅谈某水电站泄水陡坡优化设计

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1、第49卷第3期甘肃水利水电技术Vo1．49．No．32013年3月GANsI7WA珊tRI~OI5RaANDIvIr1)ROPOWERTECHNOLOGYMat．．2013·设计与研究·某水电站泄水陡坡优化设计陈红艳(新疆生产建设兵团勘测规划设计研究院，新疆石河子市832000)摘要：泄水陡坡作为引水式电站的重要建筑物，维系着整个电站工程的安全运行，在落差和泄量较大的工程中显得尤为重要。而水工模型实验作为工程运行情况的事先模拟，对优化工程设计方案，提高工程安全度具有重要的指导作用。施工阶段的设计中，通过理论计算和实验验证，对

2、原设计进行优化，并提出类似工程泄水陡坡设计中应注意的问题。关键词：泄水陡坡；流速；流态；水面线；消力池中图分类号：TV651。2文献标志码：B文章编号：2O95～0144(2013)03—0041—041工程概要泄水陡坡设计主要参数：陡坡段起点接排冰闸，某电站是新疆伊犁某河水电梯级规划的第3级电排冰闸后接25m的陡坡段，坡比为1：3．5，陡坡宽度站．采用引水式开发方案，电站工程由引水渠首、引水渠、由15．2in渐变为9．12m。陡坡下接异形消力池，消前池、压力管道、泄水陡坡、厂房、尾水渠和防洪堤等组力池深1．8in，池长25

3、rn。异形消力池出口接47m成。电站设计水头135m，设计发电流量56．83Ⅱl3／s，装机的调整段。调整段为平坡，后接泄槽段。泄槽高差容量66MW。泄水陡坡接压力前池，由渐变段、闸后消135m，坡比为1：3．6，采用矩形断面，宽度为4．5／11。力池段、调整段、泄槽段、消力池段及出口连接段组泄槽底部采用底流消能，消力池深度为3m，长度为成，全长640m设计泄量56．83m，落差135m(图1)。30rn．消力池段边墙高6．5nl。基看看垂菲‘(2)泄水陡坡纵剖面图1泄水陡坡总布置收稿日期：2013—03—17作者简介：陈红

4、艳(1979一)，女，新疆沙湾人，工程师，主要从事水利水电工程规划与设计。·41·2013年第3期甘肃水利水电技术第49襁2水工模型实验目的4．1设计泄量工况下模型实验情况本电站泄水陡坡从前池排冰闸接出．经过异形(1)水流流态及水面线消力池初步消能、调整段稳流后，进入陡坡泄槽段，实验首先对下泄流量56．83rots工况进行模型泄槽末端经过消力池消能后投入尾水渠。首先，在实验工作，将舌瓣门关闭，水流全部从侧堰溢洪道通前池排冰闸后设消力池进行初步消能，由于地形限过，测得压力前池水位为1210．80m，小于压力前池制，消力池设计成

5、了不规则形状，其体型、水力特性最高水位。舌瓣门下游水流以45。向整个异形消力和消能机理均较复杂。因此，该消力池需要通过模型池范围扩散，扩散水流流态稳定，消力池也形成良好实验验证其消力池消能效果及消力池水面曲线，并的底流消能，最大水深达5．64m，小于设计边墙6m。根据实验数据进行必要的优化。其次，从前池排冰水流进人调整段后水面达2．92m，小于边墙高度闸至陡坡泄槽末端落差约135rn，经过理论水力计4．20m，满足过流要求。算，泄槽中流速已达到25m／s。在这样高水头、高流当水流进入泄槽段后，水流流态表现为急流，由速的情况下

6、。为了确保建筑物安全，需要通过模型实于该泄槽段较长，到达下游消力池的落差达130m，验验证和优化泄水陡坡体形设计的合理性，以及消水深由1．72m渐变至0．48m，陡坡段边墙满足过力池的消能效果。流。消力池内基本形成稳定的底流消能水流流态，3水工模型设计及实验工况但跃后水深平均达到6．12ITI．最大波浪高达到7．20水工模型实验中，模型按重力相似准则设计，采lqfl，已经超过设计边墙高度6．50m。用比尺Lr=40。模型采用有机玻璃制作，满足糙率相由于尾水渠和连接段渠道水面落差的存在，按似。模型实验对原设计方案的陡坡内水面线

7、、压强、照能量守恒原则．水流在尾水渠边坡必然存在水流速及流态进行了模拟，对原方案的优化设计提出流的爬高。通过测验该工况的最大爬高到达高程建议。l074．0rn，基本和连接段渠道出口水面接近．水流4水工模型实验分析爬高影响范围约20m，其流态见图2。图2下泄流量56．83mrj／s尾水渠防护范围(2)压强分布流速为27．4m／s。实验对整个陡坡的沿程底板中心线的时均压强(4)泄槽段抗空化分析进行了测验，从测验资料看，整个泄水渠道底板压强由于泄槽段高差较大，泄槽下游段流速较大，极正常．在水流转折区域没有出现负压，说明泄水陡坡易发

8、生水流空化，水流空化数计算采用如下公式：设计体型符合水流运动规律。一垒±垒Q二or(2g1(3)沿程流速分布实验对该流量的沿程流速进行了测验，实验采式中：——水流空化数：大气压强水柱高(In)，(l0．33-z／900)；用智能流速仪进行。从流速的测验结果看，陡坡段h。，断面的时均动水压强