盖下坝水电站大坝泄水及消能建筑物布置 3页

水力发电第37卷第2期2011年2月盖下坝水电站大坝泄水及消能建筑物布置吕永明，徐智桓，李润伟，于生波(中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021)摘要：盖下坝水电站工程泄水建筑物采用坝身表孔泄洪，跌流加消能塘消能，有效解决了河谷狭窄、高水头等泄洪消能难题。通过充分研究地形、地质和水力条件，选择了合适的消能建筑物结构形式和布置，并得到水工模型试验的验证。布置合理，泄洪消能效果良好。关键词：拱坝；泄洪；消能；布置；盖下坝水电站GeneralLayoutoftheWaterReleaseandEnergyDissipationStructuresinGaixiabaHydropowerStationLuYongming，XuZhihuan，LiRunwei，YuShengbofChinaWaterNortheasternInvestigation，Design＆ResearchCo．，Ltd．，Changchun130021，Jilin，China)Abstract：Flood-releasingbysurfaceoutletsindambodyandenergy—dissipatingbyplungepoolcaneffectivelysolvethewater-releasingandenergy-dissipatingproblemofGaixiabaHydropowerStationastheadversenaturalconditionsofnalTowvalleyandhighhead．Basedonthestudiesontopographical，geologicalandhydraulicconditions，thesuitablestructuresandlayoutsforenergydissipationareselected，andverifiedbyhydraulicmodeltests．Theresultsshowthatthelayoutisreasonableandtheefectofenergydissipationisgood．KeyWords：archdam；floodrelease；energydissipation；layout；GaixiabaHydropowerStation中图分类号：TV652(2719)文献标识码：A文章编号：0559—9342(2011)02—0054—03稳．避免水流向心集中和水舌冲击岸坡。消能塘内1工程概况底板及边墙上的各项水力学指标必须小于设计允许盖下坝水电站坝址区位于重庆市云阳县云峰乡值。出塘水流不需要二级消能，流速分布较好且流盖下坝村下游约2km的老鸦峡河段上，谷底宽30～态稳定。结合地形、地质和水力条件，在不影响主60n1．呈狭窄的“V”形河谷，水库总库容3．54亿要建筑物结构稳定，且能满足消能防冲的前提下，m。。大坝为双曲拱坝，坝顶高程394．O0m，最大坝使丁程投资最优。高160m．为1级建筑物，按500年一遇洪水标准泄洪消能是水电I程筑坝技术中的关键技术问设计。洪峰流量4890m／s：2000年一遇洪水标准题之一，尤其是峡谷区的高坝，泄水及消能建筑物校核，洪峰流量5860m3／s；消能建筑物按100年一的布置尤为重要。遇洪水设计。校核工况下最大落差】16．03m，最2泄水建筑物布置大泄量2842m3／s。消能区河床部位覆盖层厚30～38m，下部为灰岩，弱风化带厚约13～16m．微风化带2．1泄水建筑物布置原则厚约16～18m。消能区两岸自然边坡坡度约3。～21。，在考虑狭窄河谷高拱坝的泄洪消能问题时，基多为陡崖，基岩大多出露，两岸岩质边坡总体稳定本思路是分散消能，由于高拱坝下游河谷狭窄，水性较好。泄水建筑物为坝身表孔泄洪．消能形式采用跌收稿日期：2010—12—02流加消能塘消能。消能塘布置应能满足入塘水流能作者简介：吕永明(1959一)，男，吉林长春人，教授级高工，从充分消能，在塘内形成淹没水跃，消能塘内流态平事水利水电T程设计及管理T作．圃WaterPowerVol37No．2n第37卷第2期吕永明，等：盖下坝水电站大坝泄水及消能建筑物布置流无法沿河道拱向分散，但沿河道纵向有一定的空2．2．4泄洪建筑物体形设计间可加以利用。盖下坝水电站采用坝身泄洪，其泄3个表孔布置在4～5号坝段，为俯冲跌流式．洪消能特点是水流纵向分层、横向扩散、上下对冲、每孑L宽12m，表孑L堰面采用开敞式WES实用堰，相互碰撞穿射消能。为达到以上的消能效果及考虑堰顶高程379．00in，堰面曲线方程y=O．0565x。。。上工程地质条件，布置原则为：①水头高、河谷狭窄，游两侧采用1／4椭圆曲线连接。椭圆曲线方程为：故宜采取分散泄洪措施；②山体陡峭、河谷狭窄，斋+=尽量减少消能建筑物的土建工程量，确保坝肩和两岸岩体的稳定；③高混凝土坝直接由坝身泄洪是常该工程坝顶表孑L泄洪具有坝高、落水集中、消见而又经济的泄洪布置方式，宜优先采用；④泄洪能区河道狭窄的特点，应尽量增大纵向入水范同，建筑物正常运行时．必须确保大坝及主要建筑物的充分利用下游有限的水体消能，减少消能塘底板受运行安全，泄洪动力不致对建筑物构成危害性影响，力。通过水丁模型试验进行了各类型方案的比选，并将雾化程度减至最低；⑤高坝泄洪水流雾化是必确定采用使水舌纵向拉开的办法，减轻下泄水流对消能塘底板的冲击动水压力和避免水流扩散冲击岸然的，布置枢纽建筑物时应力求避开雾化区，无法避开的建筑物需做好保护。坡，在3个表孔堰面出口处设置差动齿坎。两侧边孔出口处设宽尾墩，将两侧水舌收缩流入消能塘内，2-2泄水建筑物布置以减轻对水垫塘边墙的冲击。左侧边孑L齿坎宽8．40盖下坝水电站采用坝身泄洪，考虑上述布置I／1．，高2．5m．挑角15。；右侧边孔齿坎宽8．33m．原则，结合消能区的地形情况进行泄水建筑物的布置。高3．5m，挑角20。。左右两侧边孑L齿坎均布置在靠中孔一侧．且左边墩收缩0．90m，收缩角10o：右2I2．1泄洪中心线选择边墩收缩1．20ITI，收缩角10。。中孔齿坎宽7．0m，大坝采用双曲拱坝，拱坝中心线在坝下13013"1高1．0ITI，俯角10。，齿坎布置在中间位置，使相邻范围内与主河道中心线基本重合。河道流向在坝下水舌落点前后错开，消除相邻两表孑L间水体迭加现130m河段向左岸转弯，若泄洪中心线与拱坝中心象，进而减小入水单宽流量。有效降低消能塘底板线重合，水流会冲刷下游右岸拐弯段岸坡，因此，的冲击动水压力。100年一遇洪水泄洪时，底板最从水流下泄条件分析．泄洪中心线廊与拱坝中心线大动水冲击压力△P值为11．92x9．81kPa，最大脉动错开布置。从消能塘布置上看，左右岸不对称，左压力均方根r厂为5．7~9．81kPa。岸边坡较陡．应尽量减少对其的开挖扰动；有岸开2．2．5泄洪建筑物结构布置挖量偏大些．但不影响右岸拱坝坝肩的稳定。经综为布置放空深孔的需要，坝顶表孔中闸墩最大合分析比较．选定泄洪中心线与拱坝中心线方位相厚度取6．64m．每孑L净宽12in，每个表孑L各设一道同，但向左平移1m。弧形工作门。弧形门由设在坝顶的液压启闭机启闭。2-2_2泄洪轴线选择表#L-'F面布置见图1。泄洪轴线的半径取值对泄洪建筑物人塘水流的落点分布有较大影响，半径取值越小，人塘水流向心集中现象就越严重，塘内动水压力和脉动压力等也就越大：半径取值越大，入塘水流宽度就越大，虽然塘内能量分散、压力降低，但水流可能冲击岸坡，影响岸坡的稳定。结合该工程河谷狭窄、两岸陡峭的地形特点，＼经计算分析，泄洪轴线的半径取为1301TI，并定在表孔堰顶处2．2．3泄洪孔口布置图1表孔平面布置(单位：鬲程m，其余em)泄洪孔口布置主要考虑以下几点：①安全下泄2．3泄流能力各频率洪水，并有一定的超泄能力；②孔口布置应通过1：60整体水工模型试验，观测到的表孑L泄满足金属结构设计要求；③孔口布置在水舌不打击流能力见表1。岸坡的条件下。尽量减少消能塘两岸开挖量，保证从表1中可以看出，当宣泄2000年一遇校核洪拱坝坝肩的稳定；④为节省工程投资，结合泄水消水时，测得Z库=393．72m，低于设计值0．06m，流能区的地形条件．确定泄流孑L数为3孔。量系数m=0．455；当宣泄500年一遇设计洪水时，P／ater1~ower370．2圃n表1三孔全开库水位～泄量关系△P=I1．92x9．81kPa．桩号为消0+095．50，在底板中心线位置上：其次为11．85x9．81kPa，桩号为消0+098．00．也在底板中心线位置上。当宣泄2000年一遇校核洪水和500年一遇设计洪水时，△P最大值分别为21．24~9．81kPa和l5．53~9．81kPa。以上各工测得Z=391．94In，低于设计值0．04In，流量系数况消能塘底板受力较为集中的区域为消0+085．00～／7／,=0．454因此表孔泄流能力可以满足设计要求。消0+100．00。3．3消能塘长度3消能建筑物布置消能塘长度主要由水舌挑距和水跃长度确定，3．1消能塘布置原则经水工模型试验测得，下泄P=I％洪水时消能塘内消能建筑物是泄水水流的主要消能区，为保护水舌外缘距坝脚72．5m，水舌内缘距坝脚49In；坝趾附近的基岩，根据工程特点，结合地形、地质0．2％1],jZk舌外缘距坝脚74．5in，水舌内缘距坝脚49条件，在溢流坝段下游侧预挖消能塘。布置原则是：m；P=0．05％时的水舌外缘距坝脚75m，水舌内缘①不能影响主要建筑物的结构稳定，在满足消能防距坝脚49m。因此，确定消能塘长度为168．00m。冲的前提下，尽量减少消能塘的开挖量；②结合消3．4消能塘宽度能塘处的地形地貌条件，使在消能塘内的水流充分消能塘宽度主要取决于水舌入水宽度、拱座稳消能，塘内流态稳定，避免水流向心集rt1和水舌冲定要求及地形条件，因此消能塘宽度不宜过大．避击岸坡；③出塘水流不产生二级消能，流速分布较免影响坝肩稳定。确定的消能塘底宽如下：消0+好。且流态稳定。030．00～0+044．00为l7～20m：消0+044．00～0+128．003．2消能塘底板高程为20nl：消0+128．00～O+168．00为27．1m。水工模消能塘底板高程主要取决于水力条件和基础型试验表明，在各种运行工况下，此宽度能够满足岩石条件，水力条件为主要控制因素。水垫深度水力要求。底板厚度均为2in．。是决定自由跌落水流消能流态最主要的水力条件。4小结当消能塘内有足够的水垫深度时，塘内形成淹没水跃，能够在较小范围内获得较大的消能效果，盖下坝水电站薄拱坝泄洪消能建筑物的布置采使高速水流尽快恢复正常流态。消能塘底板高程用坝身泄洪．通过表孑L泄洪解决狭窄河谷的泄流能设计是根据底板上动水冲击压力不超过允许值来力，并通过表孔的体形调整，在表孔出口设计齿坎，确定的。两边孑L设置宽尾墩，使入塘水流纵向拉开，横向入为了减少开挖．确定消能塘底板在入水舌段高水垫错开，在空中充分冲撞，减小入塘水流的单宽程为233．00m，消0+044．00～0+098．00为233．00ITI，流量，减小水垫塘底板的压力，保护下游河谷两岸消0+098．00～0+131．60为233．00～241．40ITI，消0+岸坡，从而节省了消能塘的工程量。总之．通过合131．60-0+168．00为241．40in理的布置和科学的试验，解决了高拱坝狭窄河谷区根据水工模型试验测得，当宣泄消能防冲设计的泄洪消能问题100年～遇洪水时。消能塘底板最大动水冲击力(责任编辑常青)+大可再生能源工程将推动水电发展中国可再生能源“十二五”规划目前已形成初稿。规划将提出“十大可再生能源重点]_程”，而“十二五”期间的可再生能源产业发展将重点围绕这十大工程展开。据悉，入选这十大可再生能源重点工程包括：重大水电基地工程、千万kW级风电工程、可再生能源示范城市等。其中，重大水电基地工程将推动金沙江、怒江流域的水电开发。从当前的情况来看，水电重点二r程已经陆续开工，2010年10月20日雅砻江上的官地水电站(装机240万kW)和桐子林水电站(装机60万kW)已开工，投资额分别为160亿元、63亿元，并将分别于2013年、2016年竣工。金沙江金安桥(240万kW，投资147亿元)、西藏藏木水电站都在早些时候正式获批；7月23FI，鲁地拉和龙开171水电站环评通过，环境影响报告书获得批复。(中国能源报)圈WaterPowerVo1．372