水力学试验的创新之作——葛洲坝二江泄水闸分区调度运行.pdf

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1、第41卷第4期人民长江V0l_41．No．42010年2月YangtzeRiverFeb．，2010文章编号：1001—4179(2010)04—0091—04水力学试验的创新之作葛洲坝二江泄水闸分区调度运行李麟祯苏鲁平(长江水利委员会长江科学院，湖北武汉430010)摘要：葛洲坝二江泄水闸既是超大型多孔泄洪闸，又是运用频繁的调节闸。它的安全运行，成为葛洲坝工程设计的关键问题之一。为此，力求通过水力学设计，做到既防止消力池后过度冲刷，又避免水跃拍打闸门，并为闸门事故提供应急处置条件。初步试验表明，

2、惟有增设两道高隔墙将消力池分隔为三区，分区泄洪，有可能解决问题。但如何确保调度合理，不致顾此失彼，则是一个全新的研究课题，国内外均无先例。试验组以创新思维，推出以控制水跃跃头位置为目标的“三步试验法”：首先测定等跃头位置线；再按设计的分流关系测出坝址水位绳套；最后通过坐标变换，绘出便于应用的“闸孔调度图”。令人困扰的设计难题由此迎刃而解。运行单位则以此为基础，累积原型资料，不断优化调度方案，实现安全运行，迄今已近30年。关键词：多孔闸；闸孔调度图；等跃头位置线；葛洲坝二江泄水闸中图法分类号：TV6

3、6文献标志码：A坝。枢纽布置见图1。1概述二江泄水闸作为径流式枢纽泄洪排沙的主要通长江葛洲坝水利枢纽系三峡工程的反调节水库，道，任务繁重。不但要有极大的(80000m／s以上)宣水头不高，有效库容小，但来水量大，其变幅也大；在三泄洪水能力，汛期还得频繁调度闸门开度，以排出发峡大坝建成之前，将有大量泥沙、粗沙和卵石推移质过电、通航、冲沙、排漂所需之外的余水，维持库水位及通图1葛洲坝水利枢纽布置收稿日期：2010—01—10作者简介：李麟祯，男，长江委长江科学院水力学所原副所长，教授级高级工程师，国务

4、院特殊津贴专家。92人民长江2010生航河势稳定，加之闸下水位呈绳套关系，运行条件极为“葛洲坝二、三江工程及其水电机组”随即获颁1985复杂。如何确保二江闸自身长期安全可靠地运行，自年度国家科学技术进步特等奖。二江泄水闸至今已安然成为关系全局的重大问题之一。为此，二江泄水闸全运行近3O年。实践证明，葛洲坝工程建设者与管理设计成开敞式平底闸，共27孔，每孔净宽12m，高24者没有辜负这一崇高荣誉。m，工作闸f-JR用双层布置：下层为弧形门，开度由0～本文拟对二江泄水闸后期水力学研究作一简要回12m连

5、续调节；上层为平板门，遇大洪水时分档开启。顾。2O世纪70年代中期，长江科学院承担了二江泄2原布置方案水闸后期水力学问题的研究与试验工作。试验证实，当枢纽建成投入正常运转，二江泄水闸消能防冲的主二江泄水闸消力池属低弗氏数，底流消能设施，要矛盾将发生转换，即随着二江泄水闸分流比下降，闸护坦上(F)常在2．5～4．5之间，处于不稳定水跃范下水位相应升高，消力池内水跃位置上移，池后冲刷程围，消能率甚低。其基本体型是按照二期导流条件，在度有所减轻，但经常出现“水跃打闸门”现象。闸门是1／60断面模型上试验

6、确定的。受制于地基条件及结构否安全，一时成为二江泄水闸最后定型的关键问题。稳定要求，未能采用其他改善消能的措施，只得布置长经反复探索，找到了一种新的试验方法，证实了增设高长的防冲护固段及加糙海漫段，文献[1]对此有详细隔墙是惟一可行的解决办法。介绍。原布置的平面与剖面亦可参见图2、图3。惟一高隔墙方案并不改变原布置的基本体型，只是用区别是：原布置消力池内只有两道检修用的低隔墙，并两道高隔墙将闸下消力池分隔为左(6孔)、中(12无高隔墙。孔)、右(9孔)三区，实行分区均匀泄流，调度运行；同2．1闸孔

7、均匀开启时的流态时将池后防淘墙适度加深。见图2、图3。1980年，二江泄水闸建成，同年12月过水，次年在正常运行期，即全部闸孔均匀开启条件下，试验即经历了新中国成立以来最大洪水(72000m。／s)的观察到，对于每一级“闸孔单宽流量”q(m／(s·m)，考验。1985年4月，葛洲坝一期工程通过国家验收。下同)，例如q=120，90，60，30，当闸下水位由低升高圈＼＼1／■4-l，二『IIIlIlzl0l、o。』⋯l一一^一一^一一^一一^一．^．．、^一．^^^^^●～目旨目目茸茸旨旨茸吕旨目旨

8、目骂冒茸目目旨昔／I-fJ!lIIlJII●J，ilJI’·IIJ／I’lI-JII¨-I．1I·l’lIl‘·’·’l12I：一。。一7‘‘。‘。。。。。‘。’。。‘‘。一．‘‘。。。。。1防冲板2防冲铺盖‘jI。洲¨、一：川l3防渗板4．闸室5消力池6检修平台13o30．5l，7防冲护固段8加糙海漫段9．下纵防冲板(1927孔)(7"18孔)(卜6孔)l0左导墙排漂孔11左隔墙6032．0j2右导墙厘2H。川’lI87_／：o230l5。1．／：a13进厂公路图2二江泄水闸平面