青溪水电站大坝下游河床冲刷分析与研究

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1、青溪水电站大坝下游河床冲刷分析与研究张从联黄智敏江洧（广东省水利水电科学研究院，广州，510610）摘要：青溪水电站溢流坝段采用面流消能工，运行十多年来下游河床冲刷较严重，本文通过对该电站泄洪资料、下游河床实测地形资料的统计分析，并通过判别面流流态初步验算与冲刷坑冲刷深度估算，认为影响下游河床冲刷的主要因素为泄洪闸部分闸孔闸门集中大开度开启，其次，下游河床下切水位下降导致面流流态发生了较大的变化，甚至无法保证面流流态的形成是下游河床形成冲刷的另一个因素。关键词：面流消能河床冲刷闸门运行1前言面流消能是利用设置在泄水建筑物出口

2、末端的竖直鼻坎将下泄高速水流导至下游表面，通过面滚和底部反漩滚消能，是泄水建筑物基本消能方式之一。面流消能具有结构简单、工程量较小、施工期短等优点，尤其适用于流量丰盛、尾水较深的河道，并有便于漂木和排冰。因此国内不少中小型水利工程采用了面流消能的方式，二十世纪五十年代后期至八十年代，我国经历了面流消能工建设的高峰期，并且在面流消能的研究方面也取得了不少成绩。但由于面流流态本身的特点，即流态多变，尤其当多孔闸坝开启方式不当时，常会引起流态恶化而导致河床冲刷和尾水波浪冲淘护岸以及影响航运等问题，因此近年来采用面流消能工的工程数量

3、有所下降。2工程简介青溪水电站是韩江支流——汀江干流的原第二个梯级水电站，位于广东省大埔县青溪镇。该电站是一个以发电为主（兼有防洪等右岸厂房段溢流坝段重力坝段左岸重力坝段功能）的低水头日调节径流式电站，装机0+000导#####54321副厂房容量为4×36MW。大坝为砼重力坝，坝顶高启闭机室0+033程78.0m（珠基），最大坝高51.5m，工程按0+053下0+073游百年一遇洪水标准设计，正常蓄水位73.0m，0+093河床30+113面电站水库总库容7468万m。工程于1988年3月开0+133挖至开工，1994年5

4、月4台机组全部投产。0+15348m0+173高0+175溢流坝段采用面流消能工，布置在青溪水程流电站河床中部（图1）。溢洪坝段设5孔泄洪弧形闸门（图1、图2），单孔净宽14m，溢流明汀堰顶高程55.0m，弧形闸门高为18.3m，设计渠3下泄流量为10200m/s，校核洪水下泄流量为312710m/s。江溢洪道下游河床面原高程约为48.0m，河床基岩由中、细粒花岗岩组成，其埋藏深度不等，分为强风化、弱风化、微风化层。强风化层风化破碎，裂隙密集，岩石完整性较差，河图1青溪水电站枢纽布置简图78床中分布较少。弱风化层裂隙倾角∠6

5、0～40°，0.389.3225.968.22水工建筑物置于此层上。坝轴线78.077.03泄洪资料与下游河床冲刷资料的整76.5075.6075.201:173.0理与初步分析R24.421368.23768.03.1泄洪资料1.524R23.10.9青溪水电站1992年12月第一台机组发电，5.04:21R溢流坝泄洪弧形闸门于1993年1月正式运行参58.0与泄洪。因该电站是一个以发电为主的低水头日55.01.85y=0.044987x调节径流式电站，泄洪闸启闭较为频繁，表1选50.049.8246.50择列举了泄洪闸主

6、要运行和不对称开启运行的泄1:143.50洪资料。由表1和“青溪水库闸门下泄流量登记表”可知，在1993-1995年期间，电站泄洪闸运行基本遵循了同步、均匀、间隔、对称开启的原#则，在上游来流量较大时，采用了5孔泄洪闸同图2溢流坝3闸门纵剖面图步开启，在上游来流量较小时，采用了闸门隔孔###同步局部开启。但在1996～2002年泄洪闸运行期间，1、2闸门单独开启的次数较多，且在1、#32闸门单独开启时，闸门的开度一般均较大（最大时达10.0m，最大单宽流量达105.07m/s·m），##尤其是1闸门单独运行、开度较大的情况最

7、多，据统计，1闸门开度大于7.0m单独运行总历时约有17.28个小时，开度大于9.0m单独运行总历时约有9.75个小时，对下游冲刷坑的形成影#响最大的是1999年5月31日1闸门孔以9.10m的开度单独运行了7.38个小时。表1青溪水电站溢流坝典型泄洪资料统计表开闸时间主要泄洪水力参数历时闸门开度过堰流量单宽流量库水位下游水位年月日#2#3#4#5#33(h)1(m/s)（m/m.s）(m)（m）1993.6.9~6.1169.271.50~7.01.20~7.01.50~7.01.20~7.01.50~7.01435~53

8、1020.5~75.86--52.4~54.71996.8.7~8.1081.501.0~9.501.0~9.501.0~9.501.0~9.501.0~9.50748~706010.69~100.869.80~73.2850.4~62.01997.6.27~6.283.922.0~7.5