溢洪道出口へ型挑流鼻坎的诞生与作用百色洞巴水电站溢洪道出口挑流消能工体型特点.pdf

溢洪道出口 ‘‘、’’ 型挑流鼻坎的诞生与作用 ——百色洞巴水电站溢洪道出口挑流消能工体型特点 罗秉珠陈龙 邓福喜廖颖菡徐木运 (广西电力工业勘察设计研究院；广西百色水电设计院；广西水电科学研究院) 1 洞巴水电站简况 洞巴水电站在百色地区、右江地流的西洋江上，距田林县城126km。工程以发电为主，水库 05,／,=5350m3／s， 正常蓄水位448m，混凝土面板堆石坝，最大坝高105m。属二等工程，校核洪水流量Qo 设计洪水流量QI％=2850m3／S：消能防冲洪水标准Q2％=2380m3／s。 水库溢洪道布置于左岸山体上，开敞式WES溢流堰堰顶高程435．0m，设3孔，每孔净宽13．0m， 泄槽首部净宽46m。泄槽左侧为深开挖边坡，最大高度约118m，基础为风化砂岩。以堰体起点到 挑坎末端，主体部分全长277．5m。出口只能采用挑流消能方式。 2在本工程消能防冲设计的难点与特点 (1)落差大，溢洪道轴线与下游河向斜交 仅冲刷深，冲出沙石量大，淤堵河槽，抬高水位，影响水电站出力。而且对岸是进厂交通公路， 严重威胁公路安全。由于河谷狭窄，要求水舌挑距是“要短不要长”，因为地形所限，落差已定， 挑距很难缩短。 (2)河床抗冲能力低，泄槽外(右)侧地基软弱 河床被砂岩漂石、砾石覆盖深度近9m，下面为风化钙质砂岩夹薄层状泥页岩。当在消能防冲 洪水流量情况下，深刷深度的计算值与试验上接近，都在20～25m之间。因此不宜再缩窄泄槽宽 度。但“屋漏更遭连夜雨”——泄槽外侧岩石风化深，为避免边墙基础悬空，采取先挖后填低标 号混凝土的措施，但使工程投资迅速增大，不得不转向水力学方面求救。 注： “、”——日语假名，读音he (3)传统挑流坎体型，使我们遇到大难题 原设计方案，将挑坎坎顶顺着河向布置，采用坎顶带有倾斜的连续式鼻坎。但在水工模型试 验中，给我们带来的难题是“水舌在高空飞越，下面给回流提供通道，回流汇合后又与水舌一起 夹攻对岸，致使流态更加恶化”。具体情况是水流从挑坎到水舌入水点之间，水舌呈拱形“水桥”， “桥”下空间通行无阻，因水舌流向与对岸斜交，水流被对岸边壁撕裂成两股方向相反的回流， 当它们返回并顺着本岸流动的时候，流势顺畅而猛烈，它俩就在挑流鼻坎跟前、‘‘水桥”之下先互 相顶撞而后“媾合”，与上空的水舌运动方向一致，上下联合向对岸挺进，如此循环不己，致使两 股回流强度不能缓解，扩大冲刷与淤积范围。 3两套对策 3．1观察泄槽流态，内收右侧边墙 科研试验人员仔细观察泄槽上缓坡段水流冲击波轨迹及流态特点之后，恰到好处地在下陡坡 段起点之前，把右边墙向内缩窄4m，边墙高度不受收缩影响，加上适当修改下陡坡段坡比之后， 流态稳定性更好。使外墙基础落到较好岩土上。节省了土石开挖量及混凝土量，“、”型挑流鼻坎 布詈详见图4-1、图4-2。 图4—1 “、”型挑流鼻坎平面布置图 图4-2“、”型挑流鼻坎溢洪道轴线剖面图 93 3．2用“、”型挑流鼻坎将水舌分成两翼并截断回流 设计与试验经作多方案挑坎体型水力学试验，筛选之后，共同推荐采用“、”型挑坎，它的 最大特点：首先是体型简单， 能顺应高速水流，免遭空蚀破 坏；其次是借坎脊凸起的作用 迫使流水撕裂为不对称的水 翅，使入水点移回本岸并连到 对岸，把两股回流的主要部分 拦截了，不让它汇合串通作 乱，利于减弱回流程度。“、” 型挑流鼻坎泄流流态见图 图4—3。、，，型挑流鼻坎泄流流态 4—3。 4连续式鼻坎与“飞”型鼻坎特点比较及后者的效果 溢洪道泄槽结构布置及“、”型挑坎体型设计控制线见图4—1。为省略篇幅，将两种挑流鼻坎 在结构及在水工模型试验中水流现象的差异，用列表方式表达于表4—1。在本工程运用“、”型鼻 坎之后，尽管缩窄泄槽下段宽度，水库水位又提高3．91m，但其冲坑最深点到坎端的距离缩短 刷坑变浅，都是朝着有利方向发展。在表4-I，照片中水舌拦断回流的图象，更标明它所具有的特 点。主要水力要素的对比列于表4—2。