锦屏一级水电站泄洪消能关键技术研究-人民长江.PDF

第４８卷 第１３期 人　民　长　江 Ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．１３ ２０１７年 ７月　 　 Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　 　 Ｊｕｌｙ， ２０１７ 　　文章编号：１００１－４１７９（２０１７）１３－００８５－０６ 锦屏一级水电站泄洪消能关键技术研究 王继 敏，杨　弘 （雅砻江流域水电开发有限公司，四川 成都 ６１００５１） 摘要：锦屏一级水电站泄洪功率较大，泄洪消能问题十分突出，为此展开了大量物理模型试验。试验结果表 明：通过宽尾墩和窄缝技术对表、深孔体型进行优化，可实现“表、深孔分层出流，空中无碰撞，水垫塘消能”的 消能模式；同时，泄洪洞出口采用“燕尾坎”体型，可减轻出口挑流对边坡造成的破坏。原型观测的结果也证 实，所采用的泄洪消能措施达到了满意的效果，且模型与原型成果之间存在着较好的相似性。 关　键　词：泄洪消能；水力特性；模型试验；原型观测；宽尾墩；锦屏一级水电站 中图法分类号：ＴＶ１３９．１６　　　文献标志码：Ａ ＤＯＩ：１０．１６２３２／ｊ．ｃｎｋｉ．１００１－４１７９．２０１７．１３．０１８ 掺气坎下游底板和边墙遭遇严重损坏，随后通过一系 １　研究背景 列研究优化了掺气坎体型并对边墙进行了侧收缩，有 近些年，我国新建了一系列高拱坝大型水电工程， 效解决了空蚀破坏的问题［３］。夏毓常对发生空蚀破 如二滩、小湾、溪洛渡、锦屏等，这些工程的共同特点是 坏的７个龙抬头式泄洪洞进行总结，发现破坏部位均 坝高、流量大、河谷狭窄、地质条件复杂，泄洪消能问题 位于反弧段及其下游底板处，并由此对发生空蚀的水 十分突出。由于高拱坝自身的结构特点以及场地空间 ［４］ 力要素界限值予以探讨 ；杨永森发现位于泄洪洞反 的限制，其泄水建筑物基本为坝身开孔泄洪与岸边溢 弧段下游小底坡的掺气坎，在低弗劳德数 Ｆｒ条件下由 洪道或泄洪洞相结合的布置型式。二滩水电站是我国 于受到重力影响，可能会出现空腔不稳定甚至空腔消 较早的高坝大型水电工程，为解决其坝身泄洪消能的 ［５］ 失的不利流态，致使掺气设施无法正常掺气减蚀 。 难题，通过一系列论证与研究，最终采用坝身表孔与深 因此，具体工程应根据自身特点进行大量的技术论证 孔联合布置，并使两者水舌空中碰撞，同时下游设置水 与科学研究，以选择适宜的泄洪消能建筑物的布置方 垫塘与二道坝进一步消能［１］，实践证明这种泄流消能 式及尺寸。 的布置型式是成功的，为其他工程提供了宝贵的经验。 锦屏一级水电站拱坝高 ３０５ｍ，为世界第一高坝。 但这种布置方式存在其应用的局限性，如表孔与深孔 １０００ａ一遇设计洪水和５０００ａ一遇校核洪水相应洪 水舌在空中碰撞消能的同时，也加剧了泄流的雾化程 ３ ３ 峰流量分别为 １３６００ｍ／ｓ和 １５４００ｍ／ｓ，泄洪时水 度，这对于下游边坡稳定性较差的工程造成了一定的 头高达２３０～２４０ｍ，泄洪功率高达 ３３４５６ＭＷ。泄水 隐患。另外，高坝中的溢洪道或泄洪洞由于水头高、流 建筑物由拱坝坝身 ４个泄流表孔（１１．００ｍ×１２．００ 速快，经常会发生空化空蚀