台江电站戽面流消能的水力设计.docVIP

 台江电站戽面流消能的水力设计 吴婉玲1, 2 , 毛根海1 , 章军军1 (1. 浙江大学, 浙江 杭州 310027; 2. 浙江水利水电专科学校 ) 摘 要: 提出了适用于低佛氏数大流量水流的戽面流消能方式, 为类似工程的消能提供了新的设计思路。 并通过模 型试验验证, 设计计算成果与试验结果相符合, 认为本工程中采用戽面流消能方式具有明显的经济性、实用性、合理性。 关键词: 电站; 戽面流消能; 消能方式 中图分类号: TV 653+ . 2 文献标识码: A 用堰, 堰顶高程为 125. 00 m 。溢流孔采用弧形闸门挡水, 弧门尺 寸为 15. 0 m ×9. 0 m (宽×高) , 用固定式卷扬机操作。 检修门 为 平板门, 尺寸 15. 0 m ×10. 5 m ( 宽×高) , 由坝顶门机启闭。 检修门存放槽设在右岸重力式挡水坝段。溢流坝顶上游设工作 桥, 桥面宽 6. 5 m , 桥面高程为 142. 00 m 。 工程概况 台江水电站位于福建省三明县境内的沙溪干流上, 系沙溪 流域规划中的第三个梯级电站。 电站安装 2 台 15 M W 的灯泡 贯流式水轮发电机组。 台江水电站主要水工建筑物包括溢流坝、河床式厂房、船 闸、右岸重力式挡水坝段及左、右岸坝接头。溢流坝布置在河床 中间, 河床式厂房布置在左岸台地位置, 船闸布置在河床右侧 主河道上, 左岸坝接头均采用均质土坝, 右岸坝接头采用混凝 土挡墙, 坝顶全长 402. 50 m , 坝顶高程 142. 00 m。 河床式厂房布置在溢流坝的左侧, 主机段长 37 m , 装配场 段长 34 m , 厂房总长度 71 m 。进水口设拦污栅槽和事故检修闸 门槽, 由坝顶门机启闭; 尾水管出口设尾水闸门, 由尾水启闭机 启闭。 右岸混凝土重力坝段长 31 m , 坝顶宽 11. 0 m , 上游坝面垂 直, 下游坝坡为 1∶ 0. 7。 左岸坝接头采用均质土坝, 原人工填 土层及砂卵石层挖除, 用防渗粘土回填解决坝基防渗。 溢流坝段设 8 个开敞式溢流孔, 每孔净宽 15 m , 中 墩 厚 2. 5 m , 边墩厚 2. 0 m , 溢流坝段全长 141. 50 m 。 溢流堰采用实 1 工程的水力特点 本工程具有 3 个明显的特点: ( 1) 考虑抬高堰顶将加大河道上游的淹没损失, 且不利于 台江右岸国道线的交通, 所以设计时在能满足最大泄洪能力及 保证消能的情况下尽可能降低堰顶高度, 这样也有利于减少工 程总投资。 下游侧河床开阔, 河床有逆坡趋势, 水位被迫抬高, 因此通常情况下溢流堰堰顶 (初设堰顶高程为 125. 00 m ) 低于 下游 水 位 ( 表 1 )。 泄 小 流 量 时 的 下 游 水 位 高 于 堰 顶 1. 68～ 3. 23 m 。泄大流量时堰上水舌很厚, 堰顶水位可达 138. 62 m 。 溢流堰属于低坝 (潜堰) 的范畴。 (2) 通过溢流堰的各级下泄流量 (表 1) , 在戽坎上的佛氏数 均小于 2. 5, 属于低佛氏数水流。 闸门全开, 水流为堰流时上下 游水头差均小于3m ; 宣泄小流量, 为闸孔出流时, 水头差小于 2 表 1 坝址处的流量～ 水位关系 P ?% 0. 2 0. 5 1. 0 2. 0 3. 3 5. 0 10. 0 20. 0 50. 0 流 量?(m 3·s- 1) 单宽流量?(m 3·s- 1 ·m - 1 ) 水 位?m 10 200 85. 00 138. 62 9 130 76. 08 137. 60 8 320 69. 33 136. 41 7 517 62. 64 135. 37 6 970 58. 08 134. 64 6 410 53. 42 133. 88 5 550 46. 25 132. 68 4 660 38. 83 131. 34 3 370 28. 08 129. 31 8 m ; 要求能顺利通过 500 年一遇 ( 1. 02 万 m 3 ?s) 的校核洪水, 泄流量大, 又属于低水头大流量水流。因此, 过堰水流具有低佛 氏数 水 流 的 特 点, 易 产 生 摆 动 水 跃 或 波 状 水 跃, 可 能 出 现 大 尺度紊动能, 水跃消能率低等, 给下游的消能防冲布设带来困 难。 考虑到低水头大流量水流的特点, 泄大流量时需控制水流 流态, 减少水流紊动。 ( 3) 地质条件差, 地基软弱。 河床表面为全风化岩, 存在炭 质泥岩软弱夹层, 受水流冲刷和波浪淘刷的威胁大, 应该尽量 避免河床底部受到冲刷, 因此, 消能方式和消能工的选择对于 宣泄低佛氏数、低水头、大流量水流的情况下, 如何选择经济合 理, 能安全度汛