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时间:2017-08-21
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1、三门峡水利枢纽泄流底孔破坏及处理-工程设计三门峡水利枢纽泄流底孔破坏及处理-工程设计三门峡水利枢纽泄流底孔破坏及处理-工程设计三门峡水利枢纽泄流底孔破坏及处理-工程设计三门峡水利枢纽泄流底孔破坏及处理-工程设计三门峡水利枢纽泄流底孔破坏及处理-工程设计摘要:黄河三门峡水利枢纽建成后。由于库区及上游河道泥沙严重淤积,被迫对工程进行改建。经过工程改建和调度运行的调整,基本解决了泥沙淤积问题,并发挥了较大的经济社会效益。但高含沙水流使泄洪建筑物造成严重损坏。通过水工模型试验,材料抗磨蚀试验和现场修补试验,对泄洪底孔的磨蚀破坏机理和修复措施进行了研究。 关键词:泄流底孔;破坏机理;
2、修复处理;三门峡水利枢纽 1、工程概况 三门峡水利枢纽位于黄河中游,是以防洪为主的大型水利枢纽工程。工程于1960年大坝基本建成,并开始蓄水。蓄水后库内及水库上游渭河河道出现了严重的泥沙淤积。从1964年起被迫对工程进行改建。第一次改建将4条电站引水钢管改为泄流排沙钢管,并在左岸岩体中新修建2条直径11m的泄流排沙隧洞;第二次改建打开了已封堵的1~8号施工导流底孔,并安装5台单机容量为5万kW的水轮发电机组。经过两次对工程的改建和水库采用“蓄清排浑”的运行方式,基本实现了水库在年内冲淤平衡,解决了库区及渭河的淤积问题,并且在防洪、防凌、灌溉、发电、供水等综合利用方面发
3、挥了较大的社会经济效益。但是黄河泥沙问题相当复杂,高含沙水流对水轮发电机组、泄流钢管、隧洞、底孔和深孔等造成严重的磨蚀破坏,以致影响泄水建筑物的正常运行和工程进一步发挥效益。因此必须对工程进行进一步改建和修复。本文仅简要介绍泄流排沙底孔(以下简称底孔)的破坏情况、破坏机理和修复处理措施。 2、底孔(单、双层孔)破坏情况 1~3号底孔为单层孔,孔口尺寸3m×8m,进口底板高程280.0m,库水位315.0m 时单孔泄量405m3/s.4~8号底孔在平面上与1-5号深孔重合,组成5个双层孔,深孔孔口尺寸3m×8m,进口底板高程300.8m,库水位315.0m时一个双层孔泄
4、量658m3/s.6~12号深孔为单层孔,库水位315.0m时单孔泄量257m3/s.1980年底发现底孔磨蚀后,先后对底孔的单层孔和双层孔进行了全面检查,发现下列部位有较严重的磨蚀破坏。 (1)单层孔和双层孔进口斜门槽正向不锈钢导轨在高程2825~2880m之间的迎 水面有不连续的沟槽或缺口(斜门槽为矩形断面,宽120cm、深55cm),严重部位导轨磨 损呈锯齿状,有的部位导轨及基座方钢几乎磨平。 (2)单层孔和双层孔进口斜门槽水封座板在高程2810~2900m之间破坏成锯齿状和蜂窝状,在门槽边缘10cm范围内及侧面角钢大部分磨穿,混凝土被淘深2~8cm. (
5、3)单层孔和双层孔进口门槽底坎被淘成锅底状,底孔中心部位混凝土淘深8~15cm,大部分钢板被磨损坏。 (4)单层孔和双层孔底孔进口喇叭口顶板(椭圆曲线)有一定的破坏,在高程291.0m以下的钢板护面己被磨穿,但混凝土基本完好。 (5)单层孔工作门槽在高程282.0~284.0m范围内的导轨严重损坏,有大如手指顺水流向的槽坑和缺口。 (6)双层孔工作门槽在高程282.0~288.0m底孔段范围内的导轨均有破坏,在高程287.0~288.0m范围内最为严重,导轨的一半已被剥蚀。在高程300.0~306.0m深孔段门槽内导轨有沟槽状破坏,在高程300.0~302.0m范围
6、内较严重,导轨已成锯齿状。在串水门井段(高程288.0~300.0m)的混凝土及不锈钢导轨未发现损坏。 (7)底孔底板严重磨损,破坏面积占4/5,粗骨料全部外露,平均磨深14cm,并有多处冲坑,最大冲坑面积约5.6m×2.3m,深0.2m,钢筋外露20余根,有的钢筋已磨掉1/3左右。 (8)底孔边墙在高程284.0m以下有较严重磨损,混凝土粗骨料外露,最大磨损深度约7cm.高程284.0m以上磨损较轻,底孔顶板无明显磨损痕迹。 3、底孔破坏原因分析 黄河是世界著名的多泥沙河流,三门峡坝址处年平均流量1105m3/s,多年平均含沙量37.7kg/m3,汛期平均含沙
7、量68.3kg/m3,洪峰最大含沙量911kg/m3.年输沙量16亿t,汛期水量占全年的60%,而汛期输沙量占全年的85%。泥沙中石英矿物含量为90%~95%,长石矿物含量为1~5%,两者合计达95%~96%,而石英和长石的硬度都较高(按标准矿物莫氏硬度,石英为7级,长石为6级)。泥沙中平均中值粒径d50=0.038mm.泥沙基本颗粒形状为多角形和尖角形,且比较尖利。底孔泄量的汛期流量占52%,而排沙量占86%。因此,泥沙的磨损是底孔及其它泄水建筑物遭到严重破坏的外部条件。 为查清底孔各部位破坏的内
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