林海水库放空洞设计.pdf

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1、2011年第6期黑龙江水利科技No．62011(第39卷)HeilongjiangScienceandTechnologyofWaterConservancy(TotalNo．39)文章编号：1007—7596(2011)06一OO66—02林海水库放空洞设计黄勇，黄玉晓，孙晓平(1_黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080；2．南阳市水利建筑勘测设计院，南阳474350)摘要：根据林海水库导流放空洞设计布置方案，提出了放空洞闸室段和放空洞与导流洞衔接段部分的修改及推荐布置型式，以此建

2、立了放空洞水流三维k～8紊流数学模型，并开展了比尺为70的概化水工模型试验，对数学模型进行验证。关键词：林海水库；放空洞；数值模拟；概化水工模型；流态中图分类号：TV672．1文献标识码：B特性，并对其布置型式进行优化。原设计方案导流闸至放空1工程概况洞检修闸洞段两侧边墙为折线型(图1)，顶面为16．17m半径拟建林海水库设计洪水位509．43m，校核水位为弧线，对水流条件不利，为此拟改为曲线型(图2、图3)，侧边510．40m，正常蓄水位509．00m，死水位为484．00m，泥沙淤墙曲线圆弧

3、半径为1．75m，顶面1O．5m半径(3倍进水孑L高积高程为460．87m，考虑泥沙淤积、导流及放空等要求，进水度)弧线，导流闸出口孔口高度为3．604m。口放空孔口底高程确定为476．00m，导流孔口底板高程为451．00m。消能按永久工程放空洞工况设计，采用底流消能，放空时闸门全开，溢洪道堰顶高程493．00m，放空洞与电站机组同时泄放。设计的林海水库放空洞结构布置分为进口段、导流放空洞和出口段。进口段包括进口引渠和闸室段，其中闸室段(0—018～0+000)长18nl，包括进口收缩段、封堵

4、后的上半部分导流闸、导流闸至检修闸收缩段、检修闸、工作门和人孔。放空洞闸室段进口孔口尺寸为11．0IXIX6．0In(宽x高)，进口顶板为椭圆曲线(长轴和短轴分别为5．4in和2．5m)，检修闸和工作门孔口尺寸均为3．5mx3．5m(宽x高)。地75一一导流放空洞洞线总长为327．60m。放空洞桩号0+000～0+010段为由3．5mx3．5m方形渐变为直径3．5m圆形的图1导流闸至放空洞检修洞段原设计方案渐变段；从桩号0+010后为直径3．5m的圆形断面，经竖向／／转弯段在桩号0+037．50

5、处与导流洞衔接，衔接段(0+037．50～0+050．78)为直径3．5m渐扩至7m的圆形断面。＼q平面上在桩号0+060～0+133．30段为半径R=84m、转角50。的转弯段，其余为直线段。从桩号0+050．78—0+匝团Wt【，f1＼i317．60段隧洞断面为直径7m的圆形断面，出口从桩号0+⋯一：{一～2O0O2I}0l8751515I317．6—0+327．60段为由直径7m圆形渐变为5．8mx5．8m、一、方形的渐变段，出口底板高程为450．00m。出口段包括消力池(0+327．60

6、～0+362．60)和护砌段，消力池长35m，扩散角为9．6。，消力池底高程为448．00m，前8m为底高程为450．00m降至48m的逆坡，尾坎顶高程为450．00m。护砌段为平底，底高程为450．00m。2放空洞优化设计图2导流闸至放空洞检修闸洞段修改方案平面图放空洞布置结构复杂，其布置型式是否合理直接影响泄流能力、水流流态及出口消能效果，有必要研究放空洞水力[收稿日期]2011—05—13；[修订日期】2011—11—06[作者简介]黄勇(1977一)，男，黑龙江肇州人，工程师；黄玉晓(1

7、976一)，男，河南唐河人，工程师；孙晓平(1965一)，女，黑龙江绥滨人，教授级高工。一66—黄勇，等：林海水库放空洞设计第6期／／／／图3导流闸门至放空洞检修门段修改方案纵向剖面图明满流过／／放空洞与导流洞衔接段结构推荐位由纵向45。倾斜角、．一一直径为3．5m缓弯渐扩到垂向、直径为7m圆形，具体结构见／一图4。02D4060801∞I∞14tl1∞180瑚2"202—02602抛流量，mB’I图5模型试验放空洞泄流能力关系曲线4流态各库水位情况下流态特征见表1。表2各库水位情况下流态特征表

8、序号库水位流量!一护砌段／m／m’8．闸室段渐变段竖弯段——池—内尾坎*世m螂珊梆蜘弼啪m三维效果图纵剖面尺寸图图4放空洞与导流洞衔接段推荐结构图3放空洞概化水工模型试验通过放空洞水流三维数值模拟试算结果分析发现，放空洞水流条件非常复杂，为验证数值模拟结果的可靠性，开展了小比尺概化水工模型试验，主要观测研究放空洞与导流洞模型试验观察到：在库水位在510．09—477．72m时，放衔接段上游洞段(桩号0—018—0+037．50)和出口段水流流空洞衔接段上游洞段(桩号0—018～0-I-037．5