第二部分-工程水力学 - IAHR中国分会

第 二 部 分 工 程 水 力 学
亭 子 口 水 利 枢 纽 工 程 泄 洪 消 能 试 验 研 究
石 教 豪 王 罗 斌 李 莉
( 长 江 科 学 院 武 汉 430010 shijiaohao@126.com)
摘 要 本 文 通 过 对 亭 子 口 水 利 枢 纽 的 表 、 底 孔 体 型 及 消 能 工 优 化 分 析 后 , 表 孔 采 用 宽 尾 墩 消 力
池 联 合 消 能 型 式 , 底 孔 采 用 突 扩 跌 坎 型 式 , 经 过 整 体 模 型 试 验 研 究 表 明 表 、 底 孔 泄 流 能 力 及 其 消
能 防 冲 均 能 满 足 设 计 要 求 , 各 种 工 况 下 消 力 池 消 能 充 分 , 压 力 基 本 呈 静 水 分 布 , 下 游 水 流 衔 接 平
顺 , 流 速 分 布 均 匀 , 下 游 冲 刷 不 会 危 及 护 坦 稳 定 , 但 表 孔 左 右 边 孔 在 宣 泄 大 流 量 时 有 水 舌 击 打 消
力 池 导 墙 现 象 , 通 过 左 右 边 宽 尾 墩 布 置 适 当 优 化 后 消 除 了 此 不 利 流 态 , 成 果 可 供 设 计 参 考 。
关 键 词 亭 子 口 水 利 枢 纽 ; 宽 尾 墩 ; 泄 洪 消 能 ; 体 型 优 化
1 概 述
亭 子 口 水 利 枢 纽 位 于 四 川 省 广 元 市 苍 溪 县 境 内 , 所 选 择 的 李 家 咀 坝 址 上 距 广 元 市 区 160 km,
下 距 苍 溪 县 城 15 km, 控 制 流 域 面 积 62550 km 2 , 河 谷 呈 浅 “U” 型 , 河 段 平 直 , 河 床 宽 阔 ,
便 于 枢 纽 布 置 和 施 工 导 流 , 是 嘉 陵 江 干 流 开 发 中 的 控 制 性 梯 级 工 程 , 枢 纽 开 发 的 主 要 任 务 是
防 洪 、 灌 溉 、 发 电 、 航 运 等 。 枢 纽 主 要 建 筑 物 有 混 凝 土 重 力 坝 、 左 岸 坝 后 式 厂 房 、 河 床 9 表
孔 、5 底 孔 泄 水 建 筑 物 及 右 岸 通 航 建 筑 物 。 正 常 蓄 水 位 458 m, 设 计 洪 水 位 461.3 m, 校 核 洪 水
位 463.04 m, 总 库 容 42 亿 m 3 , 灌 溉 面 积 为 340 万 亩 。 电 站 装 机 四 台 , 装 机 容 量 为 75 万 kW,
多 年 平 均 发 电 量 为 33.7 亿 kW·h, 通 航 船 只 可 达 300t~500t 级 。
坝 址 出 露 岩 层 为 硝 砂 岩 , 长 石 石 英 砂 岩 及 薄 层 黏 土 岩 , 岩 层 完 整 , 抗 压 、 抗 冲 强 度 大 ,
抗 冲 流 速 为 5 m/s。
根 据 坝 址 地 形 和 地 质 条 件 , 泄 洪 建 筑 物 布 置 在 河 床 主 河 槽 , 厂 房 和 升 船 机 分 别 建 在 左 右
两 岸 岸 边 。 枢 纽 整 体 布 置 自 左 至 右 为 : 左 岸 重 力 坝 段 长 305 m, 厂 房 挡 水 坝 段 长 108.8 m,
底 孔 门 库 段 长 15 m, 底 孔 坝 段 长 80 m, 表 孔 坝 段 长 162.6 m, 表 孔 门 库 段 长 25 m, 升 船 机
坝 段 长 42 m, 右 岸 砼 重 力 坝 段 长 259 m, 总 计 坝 线 挡 水 前 缘 长 度 997.4 m。 坝 顶 高 程 ▽466.0 m。
该 电 站 坝 址 所 在 处 河 谷 比 较 开 阔 , 呈 U 型 。 但 由 于 泄 洪 落 差 与 泄 洪 单 宽 流 量 均 较 大 , 河
床 基 岩 软 弱 , 抗 冲 流 速 低 , 导 流 建 筑 物 、 通 航 建 筑 物 、 泄 水 建 筑 物 以 及 电 站 尾 水 出 口 的 布 置
又 相 对 比 较 集 中 , 所 以 泄 洪 的 安 全 问 题 及 其 影 响 成 为 枢 纽 必 须 妥 善 解 决 的 关 键 技 术 问 题 之
一 。 为 此 , 对 枢 纽 的 泄 洪 消 能 及 水 力 设 计 的 合 理 性 进 行 研 究 论 证 , 确 定 泄 洪 消 能 布 置 形 式 。
2 模 型 设 计
2.5 5
模 型 按 照 重 力 相 似 准 则 设 计 , 几 何 比 尺 为 : Lr = 100 , 流 量 比 尺 为 : Qr = Lr = 10 ,
0.5
0.5
流 速 比 尺 为 : Vr = Lr = 10 , 时 间 比 尺 为 : Tr = Lr = 10 。
模 型 护 坦 后 300 m 范 围 作 为 动 床 模 拟 , 铺 沙 高 程 ▽370.00 m。 根 据 设 计 提 供 的 岩 基 抗 冲
流 速 为 5 m/s, 采 用 下 式 计 算 模 型 砂 中 值 粒 径 D50=5.9 mm。 模 型 动 床 冲 刷 时 间 为 3 小 时 。
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