隧洞洞内消能设计与研究-论文.pdf

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1、第50卷第8期甘肃水利水电技术Vo1．50．NO．82014年8月GANSUWATERRESOURCESANDI,IYDROPOWERTECHNOLOGYAug．，2014·设计与研究·隧洞洞内消能设计与研究陈晓东(甘肃省水利水电勘测设计研究院，甘肃兰州730000)摘要：九甸峡水利枢纽为引洮供水x．f~水源地，总干渠l隧洞兼作渠首电站引水发电隧洞，输水流量变幅大。库水位变幅大，隧洞洞内将形成无压明流、半有压流、明满流过渡及有压流等不同的复杂变化流态型式，运行工况复杂多变。库水位和总干渠引水流量的较大变幅，以及所引起的复杂多变的运行

2、工况，是研究解决的主要技术问题和技术关键，主要采用工程设计与技术方案确定，以及整体水工模型试验验证等方式进行。研究的重点是高水位下引取小流量，以及低水位下引取大流量工况的运行特性与要求。通过试验验证确定进水口、隧洞洞身及工作闸后消能段建筑物总体布置与体型；各部位不同工况水流形态与压力分布；隧洞洞身水力糙率与输水流量；消能建筑物型式与布置；水面波动消除设施；高流速段防冲减蚀措施等，可为同类工程设计借鉴。关键词：隧洞；工况复杂；模型试验；消能；设计；研究中图分类号：TV653文献标志码：A文章编号：2095—0144(2014)08—0

3、026—051工程项目概况1隧洞洞内将形成无压明流、半有压流、明满流过渡甘肃省引洮供水工程总干渠1隧洞全长3018．0及有压流等不同的复杂变化流态型式．同时还受电m，兼作渠首电站引水发电隧洞，全洞长由进水口站机组突甩负荷所产生的水击压力影响，洞身运行段、洞身段及水流调控工作闸室及闸后消能洞段等工况复杂多变，承受内水压力大。4部分构成，最终规模引水流量设计32．Om3，s，加大引洮供水工程供水对象有城镇及工业用水、农36．0m3／s；初期输水流量设计l2．75m3／s．加大l5．30村人畜饮水、农业灌溉用水及生态环境用水等，供水m3／

4、s。隧洞按照压力运行工况设计，进口九甸峡枢纽对象具有复杂性和多元性。根据不同供水对象的用库区进水口底板设计高程2162．00m，出口设计高水特点，要求工程全年不间断供水，并使得引水流量程2159．50m，隧洞出口与九甸峡枢纽水库正常蓄变幅较大，最大36．0m3／s，而在冬季，最小仅1．0m3／s水位之间有41．5m水头高差．出口之后通过暗渠与左右或更小，存在约35mTs的较大变幅。2隧洞相接。依据总干渠的运行工况，在水库高水位运行时，九甸峡水利枢纽为引洮供水工程水源地，总库利用进水口与水库蓄水位之间的水头落差，以及水容9．43亿m3

5、：死水位2166．00m；汛前限制水位库较为稳定的蓄水位和总干渠较为稳定的引水流2199．00m；设计洪水位2203．38m；校核洪水位量，并结合1隧洞，拟在1隧洞末端修建渠首电站。2205．11m；正常蓄水位2202．00m。根据调度运行使得1隧洞出口段建筑物总体布置复杂，需在隧洞过程．汛期水库蓄水限定在汛限水位；汛后9月下旬出口段设置总干渠水流调控竖井潜孔式工作闸室，开始蓄水，一般年份可在lO月底蓄至正常高水位；3以便在渠首电站运行时切断水流，而当渠首电站停月份以库水位逐步降低，在5-6月份至死水位：然止运行时调控总干渠引水流量

6、。只有当库水位达到后在主汛期蓄水至汛限水位，库水位最大消落深度一定高度，1隧洞洞身能够形成稳定的压力流时，渠达36m，变幅较大。首电站才能够运行发电。由于隧洞出口工作闸前压2研究目的及内容力引水道较长，并且工作压力水头较高．最大工作压引洮供水工程总干渠进水171采用岸塔型式．进力水头在40．0m以上。水流能量较大．闸后需要研口底板设计高程以上塔身总高44m。受九甸峡水库究采用稳定可靠及有效的消能措施以消除水流能运行水位的影响，进水口内水流形态复杂，进水口前量，确保1隧洞出口之后总干渠水流平稳。水位变幅大，最大变幅超过40．0rll。

7、随库水位变化，库水位和总干渠引水流量的较大变幅，以及所收稿日期：2014—07—20作者简介：陈晓东(1964一)，男，甘肃定西人，教授级高级工程师，学士，主要从事水利水电工程勘测、设计。·26·第8期陈晓东：隧洞洞内消能设计与研究第50卷引起的复杂多变的运行工况是本项目的最大特点．3工程设计及技术方案也是需要研究解决的主要技术问题和技术关键。3．1进水口型式及结构设计因此，结合九甸峡枢纽、总干渠进水口、1隧洞总干渠进水口结构型式依据设计运行工况．按照洞身、隧洞出口段及渠首电站的工程技术特性．以及在水库低水位时无压进水，并在死水位时

8、能够满足加建筑物总体布置与各种运行工况进行专题研究，以大流量36．0m3／s的进水要求；高水位时深式潜孔压力达到研究论证各建筑物结构型式的合理性，并提出进水：在水库正常高水位2202．O0m时不影响冬季小优化方案及设计优化建议。保证建