宽尾墩﹢消力池消能在那比水电站工程的应用.pdf

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1、综述与交流口匝正玉】匝2012年6月宽尾墩+消力池消能在那比水电站工程的应用陈桂珍(广西百色水利电力设计院)摘要：通过对广西田林县那比水电站坝下消能防冲选择及实验研究成果，对枢纽宽尾墩的参数选择、水流特点、掺气特性、宽尾墩对大坝泄流能力及坝面压力的影响及消能效果等问题进行了初步探讨，提出了合理的使用宽尾墩辅助消能可有效地提高坝下消能效果。关键词：那比水电站；宽尾墩；平尾墩：掺气；消能效果1工程概述广西田林县那比水电站工程是一个以发电为主的水利工程，枢纽挡水坝位于广西省百色市田林县那比乡西洋江口上游16．3km处，坝址以上集雨面积4777km：，多

2、年平均流量59．9m3，s。水库正常蓄水位355m，相应库容5360万m3，属三等工程。拦河坝为3级建筑物。挡水坝、溢洪坝按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核：发电厂房和引水系统按50年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。枢纽主要建筑物有挡水坝、溢流坝及消力池、发电引水系统及水电站厂房、开关站。碾压混凝土重力坝占据整个河床，坝顶总长238．Om，坝顶高程358．50m，最大坝高68．5m。坝体分为三段，左右岸为非溢流坝段．溢流坝段布置在河床中部，长53加，溢流净宽39．0m，堰顶高程342．50m，设3个孔口，每孔宽13m，高12m，溢流堰

3、采用wES曲线型实用堰。大坝设计洪峰流量Q。：2590m弧，校核洪峰流量Qm=4350m‰，消能防冲设计流量Qi”萨2300Ⅱ鹏。其余各频率洪水见下表：表l各频率洪水计算成果表频率最大洪峰流量坝前最高水位相应下泄流量相应厂房尾水(％)(m‰)(m)(m‰)位(m)O．24350’356．854185309．98O．53630355．153600309．05225903552590307．153．3323003552300306．68519303551930305．9从上表可看出，田林县那比水电站下泄流量比较大，厂房距离大坝下游不远．因此上拐手流经

4、溢流坝下泄的水流必须采用合适的消能措施，以减轻对下游河床的冲刷。r-渊I／Irr～t-暇：、、、nL—，l一．0，：．一圈l那比电站枢纽平面布置图2消能防冲方式的选择本工程消能方式比较了挑流消能与底流消能两种消能方案，根据计算挑流消能挑坎坎上单宽流量a：49m堍，挑流消能冲刷坑深度t-20．83m，挑距L：96．34m，坡比i=o．216

5、挑流消能河床冲刷范围大，冲坑深，危机坝后式厂房的安全，同时由于在河床形成临空面，将引起右岸顺层滑坡，冲坑的堆积物还会抬高电站的尾水，影响电站出力，且岸边回流流速大，易造成岸坡的严重冲刷，因此本工程消能方式采用底流消能，并设宽尾墩增加消能j将闸墩末端拓宽成鱼尾状，从侧面对射流进行导向，促进急流冲击波在墩尾交汇，使射流得以在空中扩散消能，减轻对下游的局部冲刷，大大提高了消能效果。采用一般平尾墩的形式，计算结果显示消力池长97．525m，池深8．2m，消力池宽48m，消力池工程规模偏大，由于消力池紧靠左岸陡峻边坡，因此池底下挖带来的土石方开挖量将非常巨

6、大，右岸又为顺层滑坡，同时，出池水流流速6．25n以，超过了河道允许抗冲流速3n以，使得海漫很长，工程量较大。为减小消力池长度设计考虑采用Y型宽尾墩+消力池的组合消能方式及池尾设置尾坎消能工方式。3宽尾墩辅助消能体型优化及水流特点3．1宽尾墩几何参数的选择闸墩的主要作用是支撑和导流，其形状多设计成流线型，按闸墩的形状可以分为平尾墩、尖尾墩和宽尾墩，其中平尾墩和尖尾墩出闸水流平顺沿坝面泄下：宽尾墩是用直线和曲线将闸墩尾部加宽，使闸室出口宽度小于入口宽度，在坝面中下部形成三元水流。设计宽尾墩必须根据具体工程的水流条件，研究宽尾墩的主要参数，易选择合理

7、的体型，同时宽尾墩的几何参数直接影响其消能效果。表征宽尾墩体型的主要参数有：(见下图)n八八女尾t}E麓t尾t【_L一-

8、一t．【_—一．J圈2各种闸墩型式图3宽尾墩体型优化几何参数(1)闸墩收缩比B：B=B’，B(2)尾端折角O：0=aretg(B—B’)／2L(3)始扩点位置参数8．，已：8I．)(，Hd，8乒Y，}Id式中：X——堰面曲线始扩点横坐标；Y——堰面曲线始扩点纵坐标：H。广一设计水头，宽尾墩优化体型相应各几何参数的变化范围是：B=0．4～0．7e=180～260el>0．858痧O．37对于广西田林县那比水电站工程，本人向模型实

9、验中心提供多种形式的宽尾墩包括不用的收缩比和尾端折角，不同的宽尾墩长度，顶面形式以及高程，根据试验发现，当闸墩收缩比较小时，即宽尾墩体型