针对卡尔达拉水电站消力墩试验研究

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1、第51卷第2期甘肃水利水电技术Vol_51．No．22015年2月GANSUWATERRESOURCESANDHYDR0P0WERTECHNOLOGYFeb．，2015·设计与研究·卡尔达拉水电站消力墩试验研究曹长冲，李友平，程建(中国长江电力股份有限公司，湖北宜昌443002)摘要：通过水工整体模型试验研究发现，卡尔达拉(Chardara)水电站消力墩现行体型尺寸及布置形式合理可行，但消力墩高度过大，导致闸室段内水流流态不佳，影响了工程的正常运行。经过多种消力墩体型及布置形式的对比试验，优化出了最优消力墩高度之

2、体型，并从水流流态、流速、水面线、消能等方面综合考虑，提出的消力墩实施体型，成功解决了现行体型中存在的问题，现已被工程采纳。关键词：水工模型试验；折坡；消力墩；消能；卡尔达拉水电站中图分类号：TV653文献标志码：A文章编号：2095一o144(2015)02—0022—041工程概述若全部列出实非必要，现将最为典型运行工况列人卡尔达拉水电站位于哈萨克斯坦共和国的锡尔表1。河流域上，建于20世纪60年代，其主要由泄水底2．2消力墩现行体型试验孔、电站厂房及左、右岸副坝等组成。泄水底孔闸室试验结果表明，消力墩现行体

3、型尺寸及布置形段长49．6In，其进口底板高程230．0ITI，出口底板高式合理可行，但是消力墩高度过大(图1)，水流出闸程220．0In，中问用方程为y=x2／84．681的抛物线型经曲坡流下，由于消力墩高度过大，水流冲击消力曲面相连：闸室下游接50in长的消力池，其底板高程墩，水流飞溅，流态不良。库水位为252．00m，4底孔为220．0in，消力池末端坎高为6．41TI。卡尔达拉水电站闸门全开下游水位在230．00in时．消力墩后出现水长期运行而未得修护，泄水道内水流流态不良，影响了流跌落，流态不良，特别是

4、闸门开度3／4开，下游水电站的正常运行。为了对工程进行改建，需要通过水位在230．00ITI时．水流通过消力墩．水面高出边墙工模型试验，解决消力墩体型问题。水工整体模型1—4In(图2)。按重力相似准则设计，结合试验场地情况．选定模2．3消力墩优化体型试验型几何比尺Lr=1：40，进行动床模型试验。枢纽模型2．3．1不同消力墩体型的流态试验结果比较总体布置见图1(图中桩号及剖面图中的尺寸为原为了解决现行体型中消力墩高度过大的问题，型尺寸单位为ITI，其他为模型尺寸单位为cm)。对消力墩8种布置形式，96个组合试验

5、进行了观测2消力墩试验研究比较，结果表明，现行消力墩布置形式合理可行但墩2．1试验典型运行工况高应减至41TI，即优化体型1，亦即实施体型。各工况为了获得消力墩多种体型更为详尽的水流流水跃位置适中，流态较好，满足工程要求。在上游水态、水跃特性及消能的资料，模型试验根据上下水位位252．001TI，闸门3／4开，下游水位230．00in情况及闸门开度不同制定的工况较多，所测数据也较多，下，方案1、2、3流态见表2。表1典型运行工况收稿日期：2015—02—25作者简介：曹长冲(1982一)，男，安徽淮南人，丁程师，

6、主要从事大型水电站维护及远程诊断测试。E-mial：cao—changchong@ctgpc．coYn．cn·22·第2期曹长冲，等：卡尔达拉水电站消力墩试验研究第51卷1=况l、4(设计洪水)底孔中垂线流速分布沿程不水面线变化趋势相同，出闸水流水面沿程降低，在0+30．30m处水面最z上=252．00断调整，表流速沿程减小，跃区底低，高程为232．71m，进入水跃区后水面沿程逐渐升高，至导墙末端，水面z1下=236．65流速方向正，表流速方向负。接近236．46mZ4下=235．08T况2、5(正常洪水)闸槽处

7、垂线流速分布较均匀，工况2，5闸室段水面线沿程变化趋势一致，后者的变化较为平缓，z上=252．00垂线流速随断面不同而不断调整闸水流水面沿堰面降低。T况2水面最低点位于0+15．90m处，高程为z2下=236．40变化。232．24m。T况5下游水位较低，最低点位T~0+27．69m处，高程为230．95mZ4下=234．42T况3、6(常遇洪水)底孔中线底流速随断面不同丁况3下游水位较高，闸后水面沿程降低范围较短，进入水跃区后，水z上=252．00而变化。面高程沿程增大，跃末水面高程为235．63m。丁况6下游

8、水位较低，跃首稍z3下=235．62有下移，高程最低为230．25mZ6下=232．924水跃特性移，水跃长度缩短不明显．但水跃漩滚区的整体下移试验观测了6种工况下的水跃特性，如跃首、跃有效减小了闸室段水流紊动强度，对降低脉动压强末发生的位置及跃长(表5)。可以看出6种工况下，起到了重要作用。同时底孔闸室段内的水流流态也消力墩实施体型的跃首相对于现行体型都有所下得到了进一