竖井旋流内消能技术在双沟水电站的应用

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1、20l5年第8期东北水利水电规划设计[文章编号]1002-0624(2015)08-0001-03竖井旋流内消能技术在双沟水电站的应用王超，陈立秋，陈俊杰(中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021)【摘要】竖井旋流内消能工作为新型的生态流量泄放设施，目前几乎没有可依据的设计规范一和借鉴的实际工程。文中在借鉴国内外已有工程经验的基础上。做了大量的、系统的和全面的模型试验，结合工程地质、地貌条件和枢纽布置条件，设计和布置了竖井旋流式内消能工。【关键词】消能技术；竖井；涡室；双沟水电站一【中图分类号】TV135【文献标识码】B

2、1工程概况解决高速水流带来的诸多问题，特别适合于较高高程的进水口与较低高程的导流洞之间的衔接，在布双沟水电站位于吉林省抚松县境内，为松江置上不要求进口与出口在一条直线上。能够以竖井河梯级第二级电站，枢纽工程由混凝土面板堆石轴线为原点，进行灵活布置，是一种适合于深山峡坝、岸坡溢洪道、引水系统及发电厂房等建筑物组谷中高水头、小流量的新型消能措施，是高坝施工成，水库正常蓄水位585．O0m，水库总库容3．88x导流洞改建为永久生态流量泄放通道的最佳可行108m3，采用混合式开发，大坝与发电厂房之间形方案，对工程地质条件的适应性强，消能率高，

3、通过成约2．5km的减水段，为满足下游生态环境需水几个工程的试验及运用证实具有较好的消能效果量的要求，须下泄一定的生态流量，实现水资源开和水力特性，抗空化能力强，工程造价低。发与保护、人与自然的和谐发展。环境影响报告书中要求落实生态流量泄放设施建设，确保初期蓄3主要建筑物布置设计水和运行期坝址下游生态流量不低于4．4m3／s。主要建筑物由有压短进水口、无压引水洞段、2生态流量泄放工程布置方案竖井消能段及后部导流洞明流出水段等组成，竖井消能段包括涡室、竖井收缩段、竖井均匀段和下为减缓工程建设所带来的不利环境影响，实部淹没消力池等。现生态

4、流量的合理下泄。结合枢纽工程布置，利用1)进水口布置。进水口布置在河道左岸溢洪导流洞工程进行改建，布置一条泄水隧洞通过竖道堰前100m处，为微风化安山岩，属弱透水岩井消能段与导流洞相连，在导流洞下部布置淹没体，闸门井围岩为Ⅳ类岩体。式消力池。竖井旋流式内消能工是利用竖井使水根据溢洪道堰前地形及地质条件，进水口采用流旋转消除大部分能量的一种消能措施，仅小部固定式拦污栅，闸门井布置在后部山体内，采用竖分能量传递至下游，旋转水流可有效地降低水流井式结构，井内布置一道事故闸门及一道弧形闸流速，避免超高速水流发生，减轻下游的消能负门，拦污栅孔口

5、尺寸2．5rex2．24nl(宽x高)，事故担。这对改善大坝下游流态，保护下游环境、岸坡闸门孔口尺寸1．5rex1．6m(宽x高)，弧形闸门最稳定及防止有关建筑物的淘刷破坏等均有积极作大孔口尺寸1．5mXO．5m(宽X高)，闸门井底板高用。竖井旋流式内消能工为一种新型的消能工，可程564．40m，进水口顶部检修平台高程590．O0In，·1·规划设计东北水利水电2015年第8期闸门并的顶部为启闭机室，布置有1台固定卷扬。1)竖井直径确定。根据竖井旋流内消能的研2)引水洞段布置。泄水隧洞沿线未见较大的断究经验，竖井直径按下式估算：层破碎

6、带，上覆岩体厚度约50m，多为Ⅲ类围岩，『^＼。·D=kI＼l洞轴线与岩层走向具有一定交角，成洞条件较好。gf进口引水段包括短压力进水口及闸门井后部式中：竖井直径，m；设计流量，mS／s；的明流泄水隧洞，自进水口至闸门井之间洞线直重力加速度，取g=9．8，m／s2；k——修正系线布置，方位角NE276~5946"，闸门井后布置平面数，=岱或取1—1．25：——引水道行进流佛氏转弯，转弯角99．5o，转弯半径6m，平面转弯段布数，=—、／，_，当≤1时，取k=l。置弯道消力池，消力池至涡室及竖井中心点之间g6～h洞线直线布置，方位角为N

7、E343~3047。短压力进竖井尺寸在满足泄流时宜选用较小的直径，水口隧洞为圆型断面，采用钢筋混凝土衬砌，内直可以改善壁面的压力分布特性，减少空化空蚀的径2．0I1'1．，衬砌厚度O．3011"1。闸前渐变段衬砌厚度可能性，还能节省开挖和衬护的工程量，k取1．15，0．6m。闸门井后明流泄水隧洞为城门洞型，隧洞竖井内直径1．3m。宽1．5m，边墙高1．2511"1，顶圆半径0．75m，采用2)涡室直径确定。涡室的泄流能力由最小空钢筋混凝土衬砌，厚度0．30m。腔断面控制，空腔过小可能导致“呛水”现象，使涡由于弧形闸门出口处流速较高，为

8、减少气蚀室内全断面壅水，螺旋流自然消失，水流直接跌影响，在弧门后设置弯道消力池，消力池转弯半径落，此处呛水封堵使引水道变成有压流，过流能力6．00m，采用0．60m厚钢纤维混凝土衬砌，消力池迅速降低甚至危及建筑物安全。根