浅谈某水电站底孔泄水道冲蚀破坏原因分析及修补措施

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1、第13卷第2期中国水利水电科学研究院学报Vo1．13No．22015年4月JournalofChinaInstituteofWaterResourcesandHydropowerResearchApril，2015文章编号：1672—3031(2015)02—0157—04某水电站底孔泄水道冲蚀破坏原因分析及修补措施付倩，王冰伟(1．中国水电顾问集团西北勘测设计研究院，陕西西安7100652．中国水利水电科学研究院综合事业部，北京100038)摘要：通过现场对某水电站工程左岸底孔泄水道破坏部位的详细查看和对原设计的研究分析，认为破坏原因是泄水道体型复杂、空

2、化数低、混凝土表面不平整所致。采用清除冲蚀破坏范围的松动混凝土至完整结实的混凝土面，回填浇筑C40W4F200二级配抗冲耐磨硅粉混凝土，在外表面涂刷SK单组分手刮聚脲等处理措施对泄水道进行修复，取得了较好的效果，为今后泄水建筑物设计及修复处理提供了参考意见。关键词：冲蚀破坏：硅粉混凝土：单组分聚脲中图分类号：TV698．2文献标识码：Adoi：10．13244／j．cnki．jiwhr．2015．02．0121工程概况在水利水电工程挡水、泄水和发电三大建筑物布置中，泄水建筑物布置及泄流消能结构选择尤为重要。因为筑坝壅高水库水位，泄水建筑物泄流时，携带巨大能

3、量，必须在坝下河床较短距离内集中消能，如果处理不慎，会造成泄水建筑物破坏，从而影响水电工程的安全运行⋯。某水电站位于青海省尖扎县与化隆县交界处，距青海省会西宁市112km。枢纽是以发电为主，兼顾灌溉、供水等综合利用的一座大型水利水电工程，主要建筑物由混凝土双曲拱坝、坝后式双排机发电厂房及泄水建筑物等组成。大坝坝高150．0m，装机5台，总装机容量2000MW。泄水建筑物由左底孔、左中孔及右中孔共3孔泄水道组成，3孔泄水道设计最大下泄流量为5640111／s，泄流消能方式均采用挑流消能。其水电站左底孔泄水道进口底板高程2100．0in，工作门孔口尺寸5mx7

4、nl(宽×高)，最大运行水头82．6in，正常运行水头80．0In。底孔泄水道从进口到出口由有压段、明渠泄槽段和鼻坎段组成。在平面布置上，有压段设转弯半径为40in、转角为22．7。的弯道，有压弯道末端通过25111直线段至有压段末后接明渠泄槽，泄槽宽度为5m。立面布置上，有压段底板为水平段，有压段出口接渥奇段，渥奇段为抛物线曲面，方程为=650y，渥奇段下游接陡槽段，坡度为i=0．3。在有压段出口弧门底坎下游9in附近设第一道掺气坎，在渥奇段末端桩号104In附近和反弧鼻坎段上游20In处分别设第二道和第三道掺气坎。运行期泄槽内流速为30—40m／s。2

5、底孔泄水道冲蚀破坏情况该水电站左底孔于2012年7月25日至8月29日共计泄水33d(7月31日至8月3日闸门关闭)，其中：闸门最大开度6In，最大下泄流量878m／s；最小开度1．5nl，最小下泄流量234m／s。8月29日左底孔停止泄水后，检查时发现闸门室第一道掺气槽至第3段侧墙冲蚀淘空严重，部分钢筋被冲断、裸露，见图1。左侧侧墙自掺气槽至第3段被冲蚀长度约321TI、最大冲蚀深度1．3In、平均冲蚀高度约2．9m，冲蚀底面距离泄水道底板0．65～0．90In。右侧侧墙从掺气槽至第3段被冲蚀、淘蚀长度约29．5in，最大收稿日期：2014—07—21作

6、者简介：付倩(1963一)，女，陕西西安人，高级工程师，主要从事水利水电工程设计研究。某水电站底孔泄水道冲蚀破坏原因分析及修补措施付倩王冰伟该水电站底孔在有压段设平面转弯，转角22．7。，转弯半径40．0111，运行期泄槽内流速达30～40m／s。虽然转角及转弯半径满足规范H要求，且水工模型试验结果表明，水流经压力弯道直线过度到明渠泄槽流态基本稳定，但由于压力弯道次生环流的影响，在泄槽明渠段产生折冲水流，折冲波在一定范围引起侧墙两边压力差，有压段出口边墙凸出一侧压力较低。压力弯道出口紧接渥奇段，水流处于三向状态，流态复杂，水流紊动强烈。减压试验表明，底孔若

7、在正常水位2180．0m至校核水位2182．6nq之间运行，此段压力低，有些工况下，渥奇段已接近脱空现象。校核水位2182．6In时，底表面空化数为：当闸门全开时0．15，闸门3／4开时0．12，闸门1／2开时0．11。虽然设了掺气措施，但由于掺气只能在泄槽底部形成空腔保护底表面，两侧边墙清水区压力仍很小，空化数也很小。试验表明，当突体高度为4mm时，此部位对应泄水道体型的初生空化数约为0．17。以此说明，即使施工时边墙平整度满足小于4mm的要求，渥奇段的空化也已处于临界值。况且，由于模型光滑，虽然模型上未空化，但实际工程中，表面不平整度达不到设计要求，施

8、工质量较差等原因，造成初生空化数增大，实际运行就有可能产生空化破坏