青田水利枢纽通航水流条件试验研究-论文.pdf

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1、第2期水利水运工程学报No．22014年4月I-1YDRO-Sa匝NCEANDN团1JApr．2014青田水利枢纽通航水流条件试验研究姜楚，赵建钧，辜晋德(1．南京水利科学研究院，江苏南京210029；2．河海大学，江苏南京210098)摘要：青田水利枢纽虽位于瓯江较为顺直的河段，但受支流、潮汐及下游河道收窄的影响，建成后枢纽通航水流条件较为复杂。基于水工整体物理模型试验，对青田水利枢纽建成后的通航水流条件进行了模拟研究。模型试验研究表明，枢纽及主要通航建筑物布置基本合理，但设计方案在运行中容易出现斜流问题，尤其是在中、小流量情况下，从而影响到船舶安全进出引航道，导致通航保证率得不到

2、保障。试验采取调整导航墙及航线等措施，对原方案进行了优化，最终提出了航道及通航建筑物的推荐布置方案，以及最大通航流量。同时对支流人汇、潮汐影响等问题进行了研究，探讨论证了在推荐布置方案及控制流量下的通航安全性。关键词：水利枢纽；通航水流条件；引航道；口门区；物理模型试验中图分类号：U641．1文献标志码：A文章编号：1009—640X(2014)02—0074—07通航河流上修建水利枢纽后，船闸上下游引航道与河流连接的口门区及连接段成为过闸船舶(队)进出引航道的咽喉。船闸口门区及连接段水流条件的好坏，直接关系到船舶(队)能否顺利过坝和安全航行，因此是枢纽布置的关键问题之一_1J。引航

3、道口门区及连接段位于动静水交界区，水流条件复杂，水流一般由斜向水流和回流组成，并常伴随产生其他复杂流态J。该区域水流纵、横向流速及回流强度不应过大，不应有复杂流态，如泡漩、大强度涡流等，不应有较高的波浪，否则船舶(队)不能顺利进出船闸、且威胁其安全_4J。目前，在通航水流条件改善措施方面已有较多研究成果，但不同工程实情千差万别，所面临的水流问题不尽相同，故设计通航枢纽时，对布置方案进行模拟试验、预测并研究口门区水流条件及形成机理仍然必要。根据青田水利枢纽整体模型试验，对枢纽上下游引航道口门区及连接段通航水流条件、改善措施及其他影响因素进行了分析研究。1枢纽概况与模型设计瓯江是浙江省第

4、二大河，浙南最重要水道。青田水利枢纽位于瓯江干流中下游青田城区段，坝址位于瓯江、四都港汇合口下游约185m处，是瓯江干流梯级开发规划的最末一级电站。枢纽主要建筑物从左至右依次为：左岸混凝土重力坝、单线单级船闸、25孔泄洪闸(左13孔、右12孑L)、河床发电厂房、及右岸连接建筑物(图1)。枢纽坝址以上集水面积13810km，占瓯江流域面积的76．3％。多年平均年流量453m／s，多年平均入库径流量143亿m。电站装机容量42Mw(3台×14MW)，单机额定流量306．14m。／s，为日调节电站。该枢纽工程的主要任务以稳定瓯江青田城区段江道、改善瓯江青田城区水环境和城市景观、提高干流通航

5、能力为主，并结合发电等综合利用。瓯江大致由西向东流经坝址，经温州后归水温州湾。从整体上来看，坝址处于顺直微弯河段，坝址区河谷开阔，深(主)槽靠左岸，河谷宽约680m。坝址上游1851TI处右岸有支流四都港人汇，下游约1．5km处束窄段有温溪大桥，自温溪大桥以下为感潮河段，水面相对开阔，河宽逐渐放大，水位受径、潮流共同影响，下游收稿日期：2013—09—29作者简介：姜楚(1989一)，男，湖南长沙人，硕士研究生，主要从事水利水电工程方面研究。E—mail：jiangehu_237@163．eom第2期姜楚，等：青田水利枢纽通航水流条件试验研究75水位日变幅大。上游坝址附近支流人汇、下

6、游河段受潮汐影响，这正是本枢纽所处河段的特点，也是需研究的潜在难点。图1青田水利枢纽整体布置Fig．1GeneralarrangementoftheQingtianhydropr~ect工程位于瓯江中上游航道丽水一温溪段，规划为Ⅳ级航道，配套船闸工程通航能力为500t级。该河段为山区性河道，洪水来势凶猛、暴涨暴落，洪水期间不考虑通航。泄洪时船闸不通航，也不参与泄洪。青田枢纽为低水头闸坝型结构，其洪水具有峰高、量大的特点，泄水闸泄流存在大泄量、高淹没度、低弗劳德数下消能效率较低的问题，枢纽泄洪对船闸上下游引航道及口门区通航水流条件可能影响较大。受天然条件及下游温溪大桥限制，青田枢纽引航

7、道El门区与连接段航道中心线与水流交角较大，枢纽泄洪时，上下游通航水流条件较为复杂，需进一步论证和优化通航水流条件并提出改进措施。根据本项研究的具体目的与内容，模型应在几何相似的条件下，满足水流运动相似和动力相似，采用相似准则设计模型；根据青田枢纽河段河势特点，考虑到模型上下游边界对通航试验水流条件的影响，模型模拟枢纽上下游各2．5km河段。在最低通航水位下(上游6．75ITI，下游一1m)，原型河道水深约3nl，断面平均流速约0．60m／s，考虑模型要求