沐若水电站导流隧洞出口消能与防护研究.pdf

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1、第44卷第8期人民长江Vo1．44．No．82013年4月YangtzeRiverApr．，2013文章编号：1001—4179(2013)08—0094—03沐若水电站导流隧洞出口消能与防护研究余胜祥，白琦瑞2，胡兴丹2(1．长江勘测规划设计研究有限责任公司施工设计处，湖北武汉430010；2．长江三峡技术经济发展有限公司，北京100038)摘要：马来西亚沐若水电站导流隧洞为典型的陡坡隧洞，汛期水头高、流量大，同时地质条件较差，致使隧洞口水流的消能防冲问题成为设计难点。对底流消能方案和挑流消能防

2、冲方案进行了分析计算和模型试验。计算与试验结果表明：底流消能方案要求有较长和较深的消力池，在布置上存在困难，且投资大；挑流消能方案消能效果较好，不需消力池，但需在挑坎下建防淘墙，并对下游地质情况较差的河道进行抛石加固。从消能效果和投资比较看，挑流消能方案优于底流消能方案。关键词：导流隧洞；消能设计；沐若水电站；马来西亚中图法分类号：TV551．1文献标志码：A口的消能防冲设施布置受到很大的限制。隧洞出口消1工程简介能防冲问题关系到导流隧洞安全稳定运行和下游岸坡沐若水电站位于马来西亚砂捞越州拉让河源

3、头沐的稳定，设计方案必须技术上可靠、经济上合理。若河上，采用碾压混凝土重力坝，最大坝高约144m，2消能方式研究总库容139．69亿m，总装机容量944MW。沐若河流域属热带季风气候区，洪水具有弱季节国内的工程由于导流隧洞出口高程一般较低，下性的特点，坝址两岸岸坡陡峻，河床狭窄，河床纵向坡游河道水位变化较大，消能防冲型式多采用挑流消能比约2．6％。施工导流采用河道一次性断流、隧洞泄和底流消能。底流消能对地基条件的适应性较广，但流、围堰全年挡水的导流方案。导流洞布置在左岸，进投资较高；挑流消能工程结

4、构简单，不需要修建大量的口底高程418m，出口底高程394．7m，洞身段长810河床防护工程，但对下游地质情况有一定的要求，且雾m。隧洞标准过水断面为斜墙平底马蹄型，坡度2．气大，尾水波动大。对沐若水电站隧洞出口消能型式，83％。导流隧洞出口消能防冲标准流量为全年20a重点研究了底流消能和挑流消能方式。一遇最大瞬时洪峰流量2810m／s，导流工程运行时2．1底流消能方案(消力池结合尾坎)间为36个月。导流洞出口扩散段后接消力池，消力池底板高程导流洞出口的消能防冲有以下特点：①隧洞进出为389．5m

5、，池长108m，池深6．2m，尾坎高程为397口高差为23．3m，汛期水头高，流量大；②地质环境mo差，左岸是滑坡体，基础是砂岩和页岩互层，以页岩为经过计算分析以及模型试验验证可知，当流量小主；③河道坡降大(3％)，下游水位低，在设计工况运于1800m／s时，消能情况较好；当流量大于1800行时为自由出流，消能条件差；④由于隧洞为典型的m。／s时，水流在消力池内未形成水跃，坎后流速较大；陡坡隧洞，在设计标准以下各级流量均为急流，出口流当流量在1500～2810m／s之间时，池内流速为24～速基本在

6、20m／s以上；⑤地形陡峻、狭窄，导流洞出26m／s，直接冲击尾坎，可能使尾坎发生空化空蚀破收稿日期：2013—03—1O作者简介：余胜祥，男，高级工程师，主要从事水电工程施工导流设计工作。E—mail：306525595@qq．tom第8期余胜祥，等：沐若水电站导流隧洞出口消能与防护研究95坏，影响尾坎稳定，坎后最大流速为11～14m／s，消能为了确定合适的挑坎高程，对30。挑角、399．0m效果不佳¨。及397．0m挑坎高程进行方案比较。计算和试验表由于出口水流佛氏数低，而低佛氏数水跃消能的明

7、：399．0m方案由于挑坎高程较高，在特点是消能率低，跃后紊动能量大。因此消力池长度Q<1500111／s时，出口水流未能被挑出，在Q≥1和深度都不足，急流冲射而出，对下游及岸坡都十分危500m／s时，出口水流可以被挑出，但由于导流隧洞运险。由于消力池长度已达108m，深度达6．2m，继续行时，小流量时间长，大流量时间短，消能效果欠佳。加深加长消力池不仅布置上面临困难，工程投资也将397．0m方案在Q<450m／s时，出口水流未能被挑增加。出，在Q1>450m／s时，出口水流可以被挑出，且消能2．

8、2挑流消能方案效果较好。为寻找出合适的挑角，对挑坎高程397．Om选择导流洞出口扩散段长40m，按洞内底坡坡度25。，30。，35。挑角方案进行了比较。各方案挑流效果2．83％向下游延伸，后接30。挑角圆弧，圆弧半径为见表1。40．0m，挑坎高程397．0m，扩散段两侧扩散角为7。。导流洞扩散段末端流速为21．9—27．4m／s，挑坎处流表1流量2810in’／s时各方案挑流效果速为l7．3—21．0m／s。根据水力学计算及模型试验成果可知，当流量较小，如下泄流量为300m／s时，