大孤山水电站枢纽泄洪冲砂闸后消能防冲设计及优化.pdf

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1、第46卷第6期甘肃水利水电技术Vo1．46．No．62010年6月GansuWaterConservancyandHydropowerTechnologyJun．，2010·设计与研究·大孤山水电站枢纽泄洪冲砂闸后消能防冲设计及优化粱雪瑾(甘肃省水利水电勘测设计研究院，甘肃兰州730000)摘要：大孤山水电站枢纽泄洪冲砂闸最大闸高20m，枢纽基础座落在第四系(Q)冲洪积含漂石的砂卵砾石层上，消能以消力池为主。泄流建筑物消能效果的优劣直接关系到整个电站的运行，并且消能建筑物的结构尺寸也直接影响了工程投资。通过对电站消力池的设

2、计选型和水工模型试验，合理地确定了消力池的结构尺寸，达到了既满足消能防冲，又节省工程投资的目的。关键词：泄洪冲砂闸；消能防冲；消力池；防冲沉井；消力墩；大孤山水电站中图分类号：TV653文献标识码：B1工程概况促使闸下产生底流式水跃，主要是靠消力池。泄洪冲砂大孤山水电站位于甘肃省肃南裕固族自治县境内的黑闸后消力池的水平长度一般取水跃长度的0．7倍～0．8倍。根河上游，为规划中的第5级电站。厂房距张掖市l12km，上据3O年一遇的防洪标准相对应的洪水流量l420m3／s，计接二龙L【l水电站尾水，下与小孤L水电站水库衔接。工

3、程主算得出的消力池水平长度为50．5rfl。泄冲闸末端采用1：6．67要任务是发电，采用引水式开发。电站由首部枢纽、引水系的斜坡段与消力池直段连接，斜坡段长度10m，消力池总长统、发电厂房及升压站等建筑物组成，电站装机容量6560．5m。消力池底板采用向下游扩散式布置，扩散角度为MW，属Ⅲ等中型工程。多年平均发电量2．12亿kW·h，不承5．0。。消力池宽度：上游38In，下游46m。为调整水闸断面流担其他综合利用任务。速分布，减少池后淘刷，加强平面扩散，消减边侧回流，在消枢纽设计洪水标准采用50年一遇，相应洪水流量166

4、0力池末端布置了尾坎。软土地基抗冲能力差，由于水流出消m3／s，校核洪水标准采用500年一遇，相应洪水流量2800力池后紊动仍很激烈，且底部流速仍很大，流速分布也未恢ms。消能、防冲标准采用30年一遇，相应洪水流量1420复到天然河道流速分布，故对河床仍有较强的冲刷能力。为m3／s。枢纽正常高水位2144．00rn，校核洪水位2145．10nl，设了防止消力池后造成冲刷破坏，进一步消杀出口能量，在消计洪水位2144．00m。消力池下游校核洪水位2136．30rll，下力池尾坎后布置了钢筋砼防冲沉井，防冲沉井顶低于消力池游设

5、计洪水位2135．75m。尾坎0．5in。根据计算消力池后的冲坑深度，设计防冲沉井闸址区地层岩性主要为志留系的变质砂岩、局部变质砾井深为l5m，宽度为8m。防冲沉井下游虽不致出现严重的岩以及第四系(Q)含漂石砂卵砾石。河床覆盖层厚度为9．6—冲刷，但仍会有些冲刷，为了保护沉井基础的稳定，在防冲沉33．3ITI，岩性为第四系(Q)冲洪积含漂石的砂卵砾石层。含井后抛填大块石、铅丝笼块石加以保护，以免引起下游的局漂石的砂卵砾石层，以粗颗粒为主，缺少中间粒径，级配不部冲刷。初步设计的消力池结构如图1所示。良。透水性强，易产生管涌型

6、渗透破坏，承载力较高，抗变形3下游消能防冲优化能力强。泄流建筑物消能效果的优劣直接关系到整个电站的运2初步消能防冲设计行，并且消能建筑物的结构尺寸也直接影响了工程投资。为泄洪冲砂闸后消能防冲方式的选择必须考虑设计水头、了节约工程量、缩短工期、减小工程投资，在满足规范及施工流量、下游河床地质条件、泄水建筑物布置及运行调度方式要求的情况下，设计考虑对消力池长度及防冲沉井的深度进等因素，常用的消能方式有挑流、面流和底流消能。合理的选行优化设计。择一种消能方式，是保证工程稳定安全运行的前提。消力墩等辅助消能工，能达到使水流受阻，分

7、散水流，造大孤山水电站最大水头17．1in，泄流时不能形成挑流。成涡流紊动，稳定水跃，缩短水跃长度的功能，因此为了减小不同运用工况泄流量有差别，下游水位存在较大变幅，也不消力池尺寸，设计考虑在消力池末端内加设一排T形消力墩具备形成面流的水位条件，因此挑流、面流的消能方式均不将消力池长度进行优化，优化后的消力池长度为51．5Hi。适合本工程。本工程枢纽河床覆盖层为冲洪积含漂石的砂卵优化消力池后为了保证在任何工况下水跃完整的发生砾石层，且消力池左边墙的外侧是公路的高边坡，河床及岸在消力池内，并使其达到最佳消能效果，业主委托试验

8、单位坡抗冲能力较低，因此只能考虑采用底流消能方式。对枢纽进行整体水土模型试验，测定优化后消力池内沿程流收稿日期：2010-05—24作者简介：梁雪瑾(1967一)，女，河南卫辉人，工程师，主要从事水利水电工程设计。·3O·第6期梁雪瑾：大孤山水电站枢纽泄洪冲砂闸后消能防冲设计及优化第46卷5图1优化前的