晒北滩溢流坝收缩式边墙低尾坎消能新型式研究的论文.pdfVIP

晒北滩溢流坝收缩式边墙低尾坎 消能新型式研究 欧阳福生 艾克明 (湖南省水利水电勘测设计研究总院 长沙410007) 【摘 要】 晒北滩水电站坝高97m，采用碾压混凝土重力坝挡水。溢流坝设置在河床中央，前 沿宽40m。原设计为光滑坝面、高鼻坎挑流消能。由于常水位时河床宽仅20m左右，为防止岸 坡冲刷，经方案比较，采用了台阶坝面、收缩式边墙、低尾坎消能新型式。这样做的好处是宣泄 小流量时，在低尾坎前形成底流水跃消能．大中流量时为带有窄缝武特征的挑流消能。水流归槽 好，冲深浅、投资省，工程安全有保障。这种布置型式在国内外尚属首例。结合晒北滩工程，探 讨了不同坎型、不同边墙收缩比和不同单宽流量时的起挑流量、内外缘水舌射距和局部冲刷，推 荐了相应的无因坎关系武，可供类似工程设计参考。 【关键词】 溢流坝 消能 收缩式边培低尾坎 1工程概况 晒北滩水电站位于湖南省祁阳县境内，采用碾压混凝土重力坝挡水，最大坝高97m，坝 花岗岩，抗冲流速约7～8m／s。 1872m3／s 225．0m，河床高程为208-一209m。 由于溢流坝前沿宽40m，而常水位时下游河床宽仅20m，加以出挑坎以后的河道中心线 向左偏转了15。左右，因此挑流水舌多直接跌落在两岸岸坡上，特别是右岸岸坡上，冲刷严 重，不能保证岸坡及泄水建筑物本身的安全。 为改善晒北滩溢流坝的泄洪消能条件，经过方案比较，采用台阶坝面一收缩式边墙一低 尾坎挑流消能的布置新型式(图1)。这样做的好处，一是结合碾压混凝土坝体升程，修建 台阶坝面，可以免除二期混凝土施工，缩短工期，节省投资；二是利用小单宽流量时台阶坝 面消能率高的特点，常年小洪水可以在低尾坎前形成底流水跃消能，大中流量时，水舌越过 低尾坎，形成具有窄缝式特征的挑流消能，水流归槽好，冲刷浅，确保工程安全。 2晒北滩溢流坝消能型式的选择* 曾拟定了两个改进方案： 。 (1)台阶坝面+收缩式斜尾坎+二道坝消能方案(简称二道坝方案)。 (2)台阶坝面+收缩式斜尾坎，挑流消能方案(简称斜尾坎挑流方案)。 随着坝体升程，直接立模施工。 *周翠云、欧阳福生，等，湖南省祁阳县晒北滩水电站整体水工模型试验报告，水利部，湖南省水利水电勘测设计 研究院，2004年5月． 378 中国水利学会第四届青年科技论坛论文集 图1溢流坝平面布置图 两个方案中均考虑了收缩式斜尾坎，主要用来调整水流方向，使出坎的水流与河道走向 一致。 2．1 二道坝方案试验研究 坎顶高程215m、挑角15。。 流居中偏右，沿右岸一侧的流速9～12m／s，尚高于岩石的抗冲流速。该段河槽本身冲刷深 7～8m／s，将造成二道坝下游的局部冲刷。 2．2收缩式斜尾坎挑流消能方案试验 经过7个方案的比较和优化，反弧段起各部位的尺寸如下(图2)：收缩段起点和反弧 端以下5．35m(中心距)设斜尾坎。尾坎顶中心线与溢洪道中心线的交角为60。，坎顶中心 29．70m。尾坎顶宽0．30m，下游为铅直面，两岸侧墙平面上顺岸坡布置一直立墙。 了观测，观测表明： 式挑流。 (2)当为窄缝式挑流流态时，挑坎下游30～40m区间内，河床不发生冲刷，能确保泄 水建筑物和大坝枢纽的安全。 根据实际运用情况适时研究采取适当的保护措施。 五、水力学与泥沙 379 图2溢流坝剖面图 2．3消能方案选定 根据以上情况，从水流流态、消能防冲效果、工程安全及工程造价等方面分析，收 缩式斜尾坎挑流消能方案均优于二道坝方案，因此最终推荐斜尾坎挑流消能方案为实 施方案。 3收缩式低尾坎消能研究 3．1收缩式低尾坎消能方案的拟订 为使台阶坝面收缩式边墙一斜尾坎挑流消能新型式具有普遍推广应用的价值，我们以晒 北滩工程为依托，将下游河道改为直线河道，将斜尾坎改成正向的低尾坎，进行了台阶坝面 级或4级流量释放。 分别称A坎、B坎、C坎，坎顶宽统一取0．3m，尾坎的下