浅谈某水电站表孔溢洪洞水力特性模型试验研究

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1、科研管理水利规划与设计2015年第l0期OO1：10．3969／j．issn．1672—2469．2015．10．18某水电站表孔溢洪洞水力特性模型试验研究张勇，唐聪聪，高东红(1．新疆水利水电勘测设计研究院，新疆乌鲁木齐830000；2．大连理工大学建工学部水利工程学院，辽宁大连116024)摘要：通过1：40的整体水工模型试验，对某水电站表孔溢洪洞的泄流能力进行验证。通过观测分析各工况下表孔溢洪洞进口控制段流态、水深、流速，得出水位～流量关系曲线以及水位一流量系数关系曲线。根据试验结果，对原设计方案进行优化设计并提出合理化建议，消除了泄流过程中的不利流态，使

2、泄流能力达到设计要求。关键词：模型试验；表孔溢洪洞；泄流能力；关系曲线中图分类号：TV135文献标识码：A文章编号：1672—2469(2015)10-0061—03计引水渠段底板高程为739m，断面型式为梯形，1工程概况底宽14m，边坡1：0．5。控制段采用WES实用堰某水电站属大(2)型Ⅱ等工程，其主要任务是型，上游堰高P．：5．0m，堰顶高程741m，堰宽发电。水库正常蓄水位752m，总库容2．32亿m，11m，中圆弧半径R：1．96m，上、下游圆弧半径调节库容1．43亿m，装机160MW，电站保证出力、．分别为0．392m、4．9m，溢流堰面曲线方程19

3、．22MW，年平均发电量5．24亿kw·h。为Y=0．071850x，堰后由1：1的陡坡与洞身反弧电站工程由拦河大坝、泄洪、引水建筑物及地段连接。洞身段全长328m，包括进口渐变段、反面厂房等主要建筑物组成。大坝为混凝土面板堆石弧段、洞身段。渐变段长15．0m，由11．0m×坝，拦河坝为1级建筑物，溢洪洞、深孔溢洪洞为10．0m的矩形断面渐变成8．0m×10．0m的城门洞2级建筑物，发电洞及电站厂房为3级建筑物。型断面，圆拱中心角为120。。泄槽及出口消能段包表孔溢洪洞布置在右岸，设计泄量776．41括挑流鼻坎段和下游护坦段。挑流鼻坎长29m，反m／s，校核泄量

4、1080．33m／s，全长约327m。表孔弧半径为40m，反弧角度为39．063。，反弧分为3溢洪洞由进口引渠段、控制段、洞身段、泄槽段、段，第一段角度为11．840。，第二段角度为出口消能段组成，见图1。其中各段组成为：原设11．167。，第三段角度为16．056。。。图1溢洪洞布置及测量断面图作者简介：张勇(1968年一)，男，高级工程师。·61·2015年第l0期水利规划与设计科研管理越大，流量相对差值最大为一3．3％，泄流能力太2模型设计及试验方案小，达不到工程设计标准。2．1模型设计及试验工况根据试验任务和试验大厅的场地条件，该水电站整体水工模型试验按

5、弗劳德重力相似准则，并考吕虑阻力相似，采用整体正态模型，模型比尺为1：40，建筑物引水渠段为PVC板制作，闸门、控制段、洞身段采用有机玻璃制作。模型设计中相关物理量见表1，特征工况下的水位、流量见表2。水工整体模型模拟范围取引水渠段130m，直接与水库相接。下游河道为定床，用水泥砂浆抹面，作图2厍水位一流量关系曲线为水位流量控制河段。其余建筑物采用有机玻璃制作，已达到建筑物糙率相似，光滑整洁，并且便于3．2流量系数观察水流特性。溢洪洞的控制段、渐变段、洞身段溢洪洞控制段采用WES溢流堰，堰宽11m，及出口泄漕段的底板均安有测压孔，用以测量压强根据《水力学》中提出

6、的流量系数计算公式如下]：分布规律。m：———(1)cs叮b2gHo表1重力相似条件下各水力参数其中O一溢洪洞过流量；c一上游堰面坡度影响系换算关系相似比尺水力参数换算关系相似比尺数；、一分别为侧收缩系数和下游淹没系数；长度lA40流量qAo=^，2l0119．3一堰前总水头，取Ho=H；m一流量系数。压强pA=Af40时间tA=A／26．323对于(1)式，溢洪洞内有渐变段的存在，且洞流速A=A／26．323糙率nA=A；／61．849身段较复杂，上游堰面坡度影响系数、侧收缩系数和淹没系数不易确定，所以将综合起来考虑，得综表2溢洪洞试验工况组合合流量系数公式如

7、下：库水位mH计算泄量Q设计泄量Q设计洪水位752．00m0．437l1．0m776．4lm／s776．4lm／s：——(2)b~／2gH丁o校核洪水位754．71m0．43713．7lm1080．33m／s1080．33m／s得水位～综合流量系数如图3所示2．2试验内容试验内容主要包括：观测分析各工况表孔溢洪洞进口控制段流态、水深、流速，验证过流能力及流量系数；绘制控制段“水位～流量”、“水位～流垛皿旺I】量系数”关系曲线等；绘制控制段沿线各工况的水深、流速等；根据试验结果对溢洪洞提出优化方案。3原设计方案试验成果图3水位一综合流量系数关系曲线本次试验共进行了

8、库水位743．788～7