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2014年第11期东北水利水电规划设计[文章编号]1002-0624(2014)11-0001-03

红石水电站消能方式改变对电站运行的影响

梁琼1,王千2,荆凯2

(1.辽宁省电力有限公司本溪供电公司，辽宁本溪117000;2.东北电力科学研究院有限公司，辽宁沈阳110006)

[摘要]红石大坝溢流堰堰型为WES实用堰，溢流坝采用消力库消能形式。在实际运行中发现，目前的消力屏存在消能效率低，对下游河床及岸坡淘刷严重。通过造成破坏的原因分析与模型试验，采用了底流与消力池结合的消能方式，实际运行证明，改造后的消能方式改变了原来消能效率低，对下游河床及岸坡淘刷严重的现象，取得了良好应用效果。

[关键词]消力库；破坏；原因分析；底流消能；效果验证

[中图分类号]TV653

低水头水工建筑物一般位于河流中下游流域处地势较为平缓的地区，此类水利工程特点是水头较低、下游水位变动较大，消能不稳定，对河床冲刷严重1]。在实际工程中，往往由于消能问题不能够得到很好的解决，下泄水流具有较大的动能，导致河床形成冲坑，岸坡冲毁，在下游水位降低的条件下，进一步恶化了消能防冲的水力条件，对水工建筑物的安全威胁增大，因此有效的解决低水头当今水利界人士广为关注的问题之—1-3]。

1概况

红石水电站位于吉林省桦甸市，是第二松花江上白山与丰满间的梯级电站。上游距白山水电站39.00km,下游距丰满水电站210.00km。红石水电站为河床式径流电站，水库系日调节水库。

枢纽建筑物由左、右岸挡水坝、溢流坝、河床式电站厂房、开关站等组成。大坝为混凝土重力坝，坝长438.00m,最大坝高46.00m,坝顶高程298.00m。

溢流坝布置在右岸主河床上，长128.00m,共8孔，每孔净宽12.00m,堰顶高程为280.00m,堰型为WES实用堰；溢流坝为平底消力序的消能型式，挑角300,库底高程为257.00m,挑坎高程260.20m,消

[文献标识码]B

力库长13.87m。1987年红石发电厂竣工后，纵向混凝土围堰没有拆除，该围堰将8孔泄水闸分成左3孔和右5孔两个消能区域。左侧溢流坝宽度为44.00m,右侧溢流坝宽度为76.00m。工程为Ⅱ级建筑物，按百年一遇洪水设计，千年一遇洪水校核。

2消力屏消能引起的破坏状况及原因分析

2.1破坏状况

红石大坝原泄洪消能设施经过20余年的运行和8次泄洪冲刷，对消力屏及混凝土纵向围堰造成了较大破坏，泄流时对下游冲刷和淤积都很严重。

经过水下地形检查探明：消力序挑坎混凝土破

坏是结构破坏，已影响泄洪时消能效果，泄洪时流态紊乱，对挑坎后已有冲刷坑的冲刷进一步加剧，影响到大坝基础尾部岩体的稳定。1996年对大坝第一次定检时，发现消力序的下游形成了较大的冲坑，最大冲坑深度3m。此后的运行过程中，冲坑深度逐渐发展，2005年5月大坝第二次定检时检测到纵向围堰右侧在坝轴线下60m处基础已被淘空一半以上，围堰左侧在坝轴线下58m处基础已被淘空三分之一。混凝土纵向围堰处存在严重的不稳定状态，随时有倒塌的可能。

规划设计东北水利水电2014年第11期

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下游河道由于放流冲刷，使河道局部堆积大量砂石，下游水位抬高，影响发电效益。1995年8月大水后，实测发现，下游砂洲有较大变化，在大坝下游0+250~0+500之间有两个砂洲，一个靠近右岸，高程为264.47m,面积5500m2,另一个位于河道中央，高程264.68m,面积7000m2,严重影响尾水过流能力。

2.2破坏原因分析

红石水利枢纽初设和试验都开展在70年代，当时把设计与试验的重点都放在宣泄大流量洪水对坝体安全运行的影响上，以溢流坝施放设计、校核频率洪水的流量，作为选择和衡量消能措施的首要条件。而实际运行中，中、小流量频繁宣泄与设计建议的调度方式有着较大的差异。模型试验局限在恒定流的前提下开展，而溢流坝泄流过程是非恒定状态下进行，下游水位在泄流的初始和持续一段时间之后是有差别的，在流量1000m3/s左右的水位差可达4.5m,所以溢流坝宣泄小流量洪水时，下游水位起初不足以形成屏流流态，为水流出鼻坎后形成挑流，这也是导致坎下冲刷加大的主要原因。

在1980年的水工整体模型试验中，纵向混凝土围堰不存在，而实际情况纵向混凝土围堰没有拆除