缅甸dapein_水电站冲沙孔出口导墙优化研究

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1、１７６中国农村水利水电·２０１５年第４期文章编号：１００７－２２８４（２０１５）０４－０１７６－０２缅甸ＤＡＰＥＩＮ（Ⅱ）水电站冲沙孔出口导墙优化研究王志刚１，费文才２，贺昌海２（１．江西省水利规划设计院，南昌３３０００９；２．武汉大学水资源与水电工程科学国家重点实验室，武汉４３００７２）摘要：为了研究冲沙底孔泄流对电站隔墙冲刷情况，试验研究冲沙底孔出口导墙优化前、后两种下游冲刷工况。通过模型试验获得缅甸ＤＡＰＥＩＮ（Ⅱ）水电站冲沙孔出口导墙优化方案。试验研究成果表明：冲沙孔出口导墙优化方案水舌挑距比设计方案远５．４ｍ，入水点偏离电站隔墙６．０ｍ，消除了冲沙孔出口射流对电站

2、隔墙稳定性的影响。关键词：水工模型试验；体型优化；导墙中图分类号：ＴＶ１３５．２文献标识码：Ａ１工程概况ＤＡＰＥＩＮ（Ⅱ）水电站项目位于缅甸东北克钦邦（Ｋａｃｈｉｎ）境内紧邻中缅边境的ＤＡＰＥＩＮ（太平）江上，电站装机容量１４０ＭＷ。工程区上游为中国云南省德宏傣族景颇族自治州盈江县，工程区距盈江县城、芒市、昆明市、八莫的公路距离分别是９７、２２７、９３３、４５ｋｍ。坝址控制太平江流域集水面积６２２０２。本工程的开发任务以发电为单一开发目标，所发电量回ｋｍ送中国境内。根据该项目的自然条件，本电站拟采用坝后式开发。主要水工建筑物包括混凝土重力坝、引水发电系统进水口和发电厂房及升

3、压站等。图１冲沙孔出口导墙布置设计方案冲沙孔坝段布置于坝０＋０８８．００～０＋１０５．００ｍ右岸非溢Ｆｉｇ．１Ｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｏｆｓｃｏｕｒｈｏｌｅｏｕｔｌｅｔｇｕｉｄｅｗａｌｌｌａｙｏｕｔ流坝段，冲沙孔闸室采用胸墙式结构，共１孔，为防止下泄水流根据抛投公式：对发电厂房造成冲刷掏脚，在其下游采用出口底板带有挑流鼻１２１２Ｙ＝Ｖｘ－ｇｔ＝Ｖｔｓｉｎθ－ｇｔ＝－ｈ（２）坎暗涵将水流挑至下游。在下游坝坡设置控制闸室，闸室前沿２２总宽度为１１ｍ，进口底板高程为１３７．５０ｍ，孔口尺寸为６ｍ×７Ｘ＝Ｖｘｔ＝Ｖｔｃｏｓθ＝Ｌ（３）ｍ（宽×高），胸墙底高程为１４４．５０ｍ。闸墩厚

4、２．０ｍ，闸墩为实合并整理得：体式，检修闸门墩顶高程为１８３．０ｍ，墩顶设有启闭机房。工作ｇＬ２－ｔｇθＬ－ｈ＝０（４）２２２Ｖｃｏｓθ闸门墩顶高程为１５６．５０ｍ，闸墩顶部设有交通桥一座及液压启冲沙孔出口水流挑距：闭机房。冲沙孔堰体采用平段与下游反弧段连接，在出口底板设有挑流鼻坎，反弧半径Ｒ＝２０ｍ，圆心角２２°。Ｌ＝１（Ｖ２ｓｉｎθｃｏｓθ＋Ｖｃｏｓθ槡Ｖ２ｓｉｎ２θ＋２ｇｈ）（５）ｇ式中：Ｌ为挑距；θ为坎挑角；Ｖ为出口流速；ｈ为落差。２设计方案试验成果分析ｈ＝ｈ１＋ｈ２＝出口坎顶水深／ｃｏｓθ＋坎高程－下游水位冲沙孔出口导墙布置设计方案如图１所示。（６）冲沙孔出口水流

5、呈抛物线轨迹自由抛射，坎挑角θ＝２２°，对于岩基冲刷坑的估算：试验可以测量冲沙孔出口流速Ｖ为：ｔ＝Ｋｑ０．５ｚ０．２５（７）Ｖｘ＝Ｖｃｏｓθ，Ｖｙ＝Ｖｓｉｎθ（１）式中：ｔ为冲刷坑水垫深度；ｑ为水舌处单宽流量；ｚ为上下游水位差；Ｋ为冲刷系数，取１．７。收稿日期：２０１４－１２－２９在库水位为正常水位１７９．０ｍ、溢洪道关闭、冲沙底孔全部作者简介：王志刚（１９７３－），男，硕士，从事水利水电工程的设计工开启、电站运行时，冲沙孔出口坎顶水深６．０ｍ，下游水位作。Ｅ－ｍａｉｌ：７１１８４０２７＠ｑｑ．ｃｏｍ。缅甸ＤＡＰＥＩＮ（Ⅱ）水电站冲沙孔出口导墙优化研究王志刚费文才贺昌海１７

6、７１３６．０６ｍ，根据公式（５）～（７）计算获得冲沙孔出口水流挑距为７０．９ｍ，冲坑深度２３．３ｍ。通过水工模型试验获得设计方案冲沙孔出口水舌挑距６３．６ｍ，水舌扩散宽度１３．８ｍ，冲坑深２２．５４ｍ，冲坑低点高程１１２．４６ｍ，紧靠电站隔墙。设计方案冲沙孔出口下游流态如图２所示。图４优化方案冲沙孔出口下游流态Ｆｉｇ．４Ｉｎｏｐｔｉｍｉｚｅｄｓｃｈｅｍｅｓｃｏｕｒｈｏｌｅｏｕｔｌｅｔｄ／ｓｆｌｏｗｒｅｇｉｍｅ从冲沙底孔出口优化前、后两种工况下游河床冲坑形态来看大致一样（如图５所示），设计方案冲坑距离冲沙孔出口近，水舌挑距６３．６ｍ，水舌扩散宽度１３．８ｍ，冲坑深２２．５４ｍ

7、，冲坑图２设计方案冲沙孔出口下游流态Ｆｉｇ．２Ｉｎｄｅｓｉｇｎｓｃｈｅｍｅｓｃｏｕｒｈｏｌｅｏｕｔｌｅｔｄ／ｓｆｌｏｗｒｅｇｉｍｅ深度比优化方案深。优化方案冲坑距离冲沙孔出口比设计方试验中发现设计方案冲沙孔出口水舌右侧小部分射流冲案远５．４ｍ。设计方案冲沙孔出口水舌小部分冲击电站隔墙，击电站隔墙，导致水能损失，水舌挑距比理论计算值小７．３ｍ。优化方案冲沙孔出口水舌入水点距离电站隔墙６．０ｍ。模型试验中通过多次在冲沙孔出口处设置不同角度的导墙，使出口射流既不冲刷电站隔墙，又不冲刷溢洪道隔墩影响泄洪，最终确定优化方案为