乐昌峡水电站尾水出水口水力模型试验研究.PDFVIP

乐昌峡水电站尾水出水口水力模型试验研究 黄智敏，钟勇明，陈卓英，何小惠，付波 （广东省水利水电科学研究院；广东省水动力学应用研究重点实验室，广州，510610 ） 摘 要：乐昌峡水利枢纽工程坝址河道狭窄，电站尾水出水口靠近溢流坝，溢流坝泄洪对电站尾水出 水口出水渠安全运行影响较大。本文在水力模型试验的基础上，对电站出水口出水渠布置进行改进和 优化，满足了工程安全的要求。 关键词：电站尾水出水口；出水渠；导墙；流态；冲刷；淤积；模型试验 1 工程概况 乐昌峡水利枢纽为Ⅱ等大（2 ）型工程，枢纽工程的正常蓄水位为 154.5m，汛限水位为144.5m， 死水位为141.5m，设计洪水标准为100 年一遇（P=1% ），校核洪水为1000 年一遇（P=0.1% ）。枢 纽工程主要由挡水大坝、溢流坝、放水底孔、电站等建筑物组成；电站引水系统布置在挡水大坝 的左侧，主要由电站进水口、隧洞、厂房、尾水出水口等建筑物组成(见图1)。电站安装3 台水轮 3 发电机组，总装机容量为132MW, 发电设计流量为3 ×118.04m /s 。 坝址及电站尾水出水口区域河谷呈“V ”形，河道微弯、断面狭窄，河床面高程约90.0m～92.0m 。 河床的弱风化岩体埋深较浅，河床弱风化带上界面埋深约 1.6m～8m，弱风化岩厚约3m～5m, 往 下为微风化基岩。河床基岩较新鲜坚硬、强度较高，岩体完整性较好。 在枢纽工程的初步设计阶段，电站尾水出水口进行了多方案的比较，并通过水力模型试验， 对电站尾水出水口出水渠布置进行优化。电站尾水出水口水力试验在乐昌峡水利枢纽工程水工整 体模型中进行，模型按重力相似律设计为正态，几何比尺 Lr=60 [1] 。本文介绍电站尾水出水口及 其出水渠的水力模型试验研究成果。 图1 乐昌峡水利枢纽工程平面布置图 2 出水口布置和试验 2.1 方案布置 电站尾水出水口位于坝轴线下游约230m 的左岸处，三台机组的三个出水口并排布置，各机 组隧洞中心线间距为20m ，尾水隧洞直径D=6.8m 。电站出水口采用岸坡式布置，出水口轴线与河 道主流夹角约 40o 。三个出水口体型相同，由尾水隧洞、圆变方管段、闸门井段、渐扩段和出水 渠等组成(见图 2) ： 1) 电站尾水隧洞经圆变方管段(长度 10m)之后，连接闸门井段，闸门井段长 10m，闸门井采用埋藏式结构，矩形断面(6.8m ×6.8m)，闸门井顶部高程为114.0m；2)渐扩段采用 12 o 侧向和顶板同时逐渐扩散的方式，其底板高程87.1m，两侧边墙和顶部盖板扩散角均为9.648 ；渐 扩段出口断面为左边墙长、右边墙短的斜断面，出口断面线与渐扩段轴线呈44.437o 夹角。 原地面线 单位：m (b)立面图 (a)平面图 图2 电站出水口布置图 2.2 试验成果 2.2.1 出水口段出口断面流速分布 试验表明，电站尾水经闸门井段和渐扩段后，出水口段的出流较平顺，出水口段出口断面的 流速分布较均匀。由于各机组出水口渐扩段的左导墙长度大于右导墙，因此，各出水口段出口断 面的左侧垂线流速值均小于右侧垂线流速值(见表1 和图3) 。 表1 电站出水口出口断面垂线平均流速分布