长河坝水电站上游过水围堰堰面防护方式试验研究

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1、小水电２０１５年第３期（总第１８３期）技术交流长河坝水电站上游过水围堰堰面防护方式试验研究林陶枫１，杨庆２，戴光清２（１．中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南昆明６５００５１２．四川大学水力学及山区河流开发保护国家重点实验室，四川成都６１００６５）摘要：长河坝水电站过水围堰在初期过流时基坑为干地状态且基坑壅水时间较长，上游围堰上下游水位差大，因而适当的堰面防护方式是确保过水围堰顺利度汛的制约因素。试验比较了３种上游围堰堰面防护方式，量测了上游围堰范围内水力学特性指标，检验了上游围堰的过流稳定状况。试验表明：在堰面防护材料与垫层料之间设置防冲透水材料（如网状土工织物），可以防止

2、水流淘刷堰体料，有效地增强上游围堰的过流稳定性；上游围堰度汛安全可得到保证。图３幅，表１个关键词：水电站；上游过水围堰；防护方式；过流稳定性的时间较长，可能危及上游围堰过流稳定性。上游０引言围堰顶高程为１４９０．０ｍ，顶宽１８０．９ｍ，上游我国西南部山区性河流较多，一般比较狭窄，侧以坡度１∶３．０与上游河床相连，下游以坡度１洪水汇流历时短，洪水陡涨陡落，峰尖量大，因此∶５．０的堰坡与基坑相连。［１］广泛采用过水围堰加隧洞导流的方式。采用过水２试验设计围堰的导流方式在国内外已得到相当广泛的应用，［２］事实证明，它是既经济又合理的。土石过水围堰水工模型试验采用动床正态模型，按重力相似是

3、散粒体结构，过堰水流对堰体土石料的淘刷输移原则并兼顾阻力相似条件设计，模型比尺为１∶作用是围堰失稳的主导因素。土石过水围堰失稳与４５，采用柔性混凝土面板和钢筋石笼２种堰面防护［３＿７］土石坝溃决具有一定的相似性。土石过水围堰措施，提出２种方案进行优化比较，论证其对上游过流时，大多从上游围堰的下游堰面局部破坏开围堰过流稳定性的影响。方案一是上游围堰顶平台始，故上游围堰堰面防护方式关系到上游围堰的过轴线前１６ｍ及轴线后直到下游侧堰脚处铺设（长流稳定性。本文以长河坝水电站过水围堰为例，对×宽×厚分别为８ｍ×８ｍ×０．８ｍ）柔性混凝土面比不同堰面防护方式对围堰过流稳定性的影响，系板防护；方案

4、二是上游围堰顶平台轴线前２０ｍ及统分析过堰水流特性，提出适应此类情况的上游围轴线后直到下游侧堰脚处铺设（长×宽×厚分别为堰堰面防护方式设计，为类似工程提供参考。２ｍ×２ｍ×１．５ｍ）钢筋石笼防护，钢筋石笼左右纵、横串接。２个方案中堰脚后均采用长１５ｍ、１工程概况厚１．５ｍ的钢筋石笼压脚防护。试验在流量Ｑ＝长河坝水电站坝型为砾石土心墙堆石坝，电站３３３８０、４１７０、４６９０、５１８０ｍ／ｓ下进行。装机容量２６００ＭＷ，２条导流洞均布置在右岸。上下游围堰间距约１１８０．０ｍ。首次过流前，由于３优化试验研究工期较紧，上下游围堰无预留导流缺口，基坑不能３．１对比试验预充水，基本处于干地状态

5、，基坑内形成壅水状态过流之前基坑基本为干地，２个方案中初期过流时上游围堰堰脚钢筋石笼保持稳定。在方案一收稿日期：２０１５－０１－２０中，随着流量逐渐增大，上游围堰下游堰面与左右作者简介：林陶枫（１９８４－），男，硕士研究生，主要从事水工水力学方面的研究工作。岸岩体的交界缝隙处的堰体填筑料被逐渐冲刷，个·１９·技术交流ＳＭＡＬＬＨＹＤＲＯＰＯＷＥＲ２０１５Ｎｏ．３，ＴｏｔａｌＮｏ．１８３别柔性混凝土面板沉陷后产生变形、沉陷或倾覆，（２）堰脚护脚的钢筋石笼受到主流的淘刷后，从而引起周围的柔性混凝土面板产生如上的破坏过流失较严重，对下游堰面上防护材料的支承作用减程；直到防渗墙处，形成局部的

6、破坏面。在流量达弱，堰体料的流失通道扩大，导致堰面防护材料整到３３８０ｍ３／ｓ时，方案一中上游围堰下游堰面上的体向下滑移。柔性混凝土面板基本破坏。而在方案二中，随着流（３）由于在表面和底部的流速差而引起的扬压量逐渐增大，串连的钢筋石笼随机发生翻卷，再带力作用下堰面防护材料会发生侧翻和倾覆，从而造动周围的钢筋石笼产生如上的破坏过程；当流量达成柔性混凝土面板或钢筋石笼的失稳，进而又增加到４０００ｍ３／ｓ左右时，上游围堰顶平台上的护面钢了缝隙宽度，加剧堰体填筑料的流失，形成由点到筋石笼大部分破坏。２个方案中堰面防护措施均失面的“连锁反应”。效（见图１）。（４）上游围堰堰顶平台和堰脚高程差约

7、失稳原因分析：３／ｓ工况下堰脚处流速较１２．０ｍ，在流量３３８０ｍ（１）２个方案都未在堰面防护材料与垫层料之大。在流量３３８０ｍ３／ｓ工况下，下游堰面实测最大间设置适当防冲透水材料。护面材料与两岸岩体以流速约１０．３ｍ／ｓ，较大的水流拖曳力使柔性混凝及护面材料相互间连接处都存在缝隙。防护材料下土面板或钢筋石笼产生变形和失稳，且堰面开始过［９］的垫层料会被流速较高的主流从缝隙中带走。堰流时，基坑为干地，过流后基坑冲刷严重，从而造面防护材料失去垫层料的支撑保护