用户名: 密码: 验证码:
岗曲河二级水电站枢纽消能防冲试验研究
详细信息    本馆镜像全文|  推荐本文 |  |   获取CNKI官网全文
摘要
闸坝作为一种重要的水工建筑物,不仅数量巨大,而且种类繁多。这种水利枢纽工程尽管水头不高,但由于这类型的水利工程存在河床和河岸抗冲刷能力较差、下游难以形成足够的水深、闸孔出流不对称、下游河道条件复杂等一般性的问题,其消能防冲问题依然突出。同时,各个工程有其特殊之处,尤其对于闸坝下紧接弯道的情况,理论及试验研究都比较少,有必要对其进行深入研究,从而为这一类型的闸坝工程的设计施工提供科学依据。岗曲河二级水电站是一座典型的中低水头的闸坝型水利枢纽,由于泄水建筑物下游还紧接一弯道,影响上游闸孔出流,导致水流扩散不充分,同时下游水深不足,难以形成水跃,闸孔布置又不对称,使得流态恶劣,冲刷严重。因此,需要对该工程消能措施的合理性、可行性、科学性进行综合考虑,并通过试验寻找出科学合理的消能防冲措施。
     岗曲河二级水电站是一座典型的中低水头的闸坝型水利枢纽,由于泄水建筑物下游还紧接一弯道,影响上游闸孔出流,导致水流扩散不充分,同时下游水深不足,难以形成水跃,闸孔布置又不对称,使得流态恶劣,冲刷严重。因此,需要对该工程消能措施的合理性、可行性、科学性进行综合考虑,并通过试验寻找出科学合理的消能防冲措施。本文以岗曲河二级水电站的消能防冲为具体的研究对象,通过建立1:50的几何比例尺水工模型,对原方案的消能防冲设施进行模型试验。根据试验结果,检验原方案的消能工效果,并针对原方案试验中存在下游弯道缓流影响上游出闸水流的情况,通过在护坦加一垂直坝轴线的分隔墙来改善流态,着重解决下游弯道对上游泄水的影响。在此基础上,试验不同的消能措施方案,并进行优化对比试验,根据流态及下游河道冲淤程度来选择经济合理的消能措施。本研究试验了许多种闸后护坦坡度形式,并对海漫的钢筋笼防冲效果进行检验评价,最终确立了在护坦上加分隔墙,将护坦高程降低使之成跌坎形式,并在末端增设差动式尾坎形成消力池,同时在海漫后两岸易冲刷处加钢筋笼防护的消能防冲形式。
     本论文研究成果成功解决了岗曲河二级水电站枢纽的消能防冲问题,使得下游弯道缓流对闸孔泄水的影响得以减弱,流态得到改善,下游河道的冲刷也大为减弱,使其满足工程建设的消能防冲要求。同时,为类似工程的消能防冲问题的研究提供了参考依据。
As an important hydraulic structure, gate dam not only has a huge number but also is variety. Although the water level of this type of hydraulic structure is not high, energy dissipation and erosion protect issues still outstanding, because there are many problems such as erosion protection is poor in river bed and bank, and the water of downstream hasn’t sufficient depth, gate is asymmetry, the river of downstream is complexity, and so on. At the same time, various projects have their unique, especially about the gate dam who has corners immediately in the lower, has little theoretical and experimental study, so it is necessary to conduct in-depth studies, for this type of gate dam project design and construction offer scientific basis. GangQuHe II hydropower stations is a typical low water level in the gate dam-type project, there is corner in downstream which impact of the flow upstream, and leading to the inadequate proliferation of flow. Because of inadequate water depth in downstream, it is difficult to form hydraulic jump, the gate hole layout is asymmetry, all these make bad flow pattern and have serious erosion in downstream. Therefore, it is necessary to consider the energy dissipation and erosion protect project feasibility, scientific and comprehensive consideration, and through the test to find out a scientific and rational energy dissipation and erosion protect project.
     This paper is about the GangQuHe Hydropower Station II energy dissipation and erosion protect project , through building a hydraulic model which geometric scale is 1:50, to take a model test on energy dissipation and erosion protect project of the original proposal. According to the results of the test, the energy dissipation effect of the original proposal was tested. The test was also focus on resolving the impact that the corner of the downstream exert on the discharge of upstream, from building a wall which Perpendicular to the axis of the dam to improve the flow pattern, according to the problem of the downstream corners affected the upstream water flow. On this basis, I tested different energy dissipation and erosion protect projects, and did comparative test, choosed a reasonable and economic project of energy dissipation and erosion protect according to the downstream river flow and extent of erosion and deposition. This study tested many types of slope form of apron, evaluated the steel-cage-effect by test. In the final set a separation wall on the apron, reduce the height of apron to form the vertical drop, and additional differential end sill in stilling basin, and in soil apron which is easy erosion protect with steel-cage.
     This test study results successfully resolved the problem of energy dissipation and erosion protect of GangQuHe II Hydropower Project, reduce the impact of corner, and reduce the erosion in the downstream, to meet the construction of energy dissipation and erosion protect requirements. At the same time, provided a reference for energy dissipation and erosion protect study of the similar projects.
引文
[1] 清华大学水力学教研组编.水力学(上、下册)[M].北京:人民教育出版社,1983.
    [2] 毛昶熙、周名德、柴恭纯.闸坝下程水力学与设计管理[M].水利电力出版社,1995.
    [3] 武汉水利电力学院、水利水电科学研究院合编.中国水利史稿(上册)[M].水利电力出版社,1979.
    [4] 朱奇圣.从工程冲刷破坏谈平原水闸的消能设计和调度运行[A],中小型工程水力学学术讨论会论文集[C].1985.
    [5] 郭子中.消能防冲原理与水力设计.科学出版社,1982.
    [7] Khosla A.N.et al.Design of Weirs on Permeable Foundations,1936.
    [8] 毛昶熙.水闸运行管理中的水力学问题[J].江苏水利科技,1990.
    [9] 张绍芳.堰闸水力设计[M].水利电力出版社,1987.
    [10] 欧阳福生.宽尾墩联合消能在中低水头工程中的应用[J].水利技术监督,2007,(5):57-59.
    [11] 于志忠.矩形扩散水跃的计算方法[J].水利学报,1982,(2):41-47.
    [12] 吴宇峰.蘑菇湖水库消力池的失事原因分析[J].排灌机械,2003,21(6):27-29.
    [13] 陈锦华.折坡消力池水力计算及应用[J].兰州铁道学院学报(自然科学版),2001,20(4):74-77.
    [14] 吴宇峰,刘焕芳.水平矩形扩散水跃跃长的研究[J].水利水电技术,2003,(11):54-55.
    [15] 王振刚,聂孟喜,王岩.B 型和 D 型折坡水跃的水力计算[J].水利水电工程设计,2000,19(1): 27-30,54.
    [16] 王瑞彭.折坡消力池水跃水力计算[J].水利学报,1987,(2):54-60.
    [17] 赵顺安,宋志勇.顺坡渐扩矩形明渠水跃计算公式[J].水利学报,2005,36(6):709-714.
    [18] 李占松,厉良辅.空间水跃共轭水深公式综合分析[J].郑州大学学报(工学版),1990, 11(4):54-59.
    [19] 王瑞彭.复式平底水跃消力池水跃特性及其水力计算[J].长江科学院院报,1990,7(1):12-21.
    [20] 肖兴斌.底流水跃消能在工程中的应用与发展评述[J].人民珠江,1991,(3):22-27.
    [21] 华东水利学院主编.水工设计手册[S].水利电力出版社,1983.
    [22] 王艺雄.水闸消能防冲研究[A],安徽省水利科学研究所 35 周年论文集[C],1986.
    [23] 毛昶熙.闸坝泄流局部冲刷问题[J].人民黄河,1988(3-6),1989(3-6).
    [24] 水电部教育司编.水工建筑物下游消能问题[M].水利电力出版社,1956.
    [25] 王世夏.论闸下冲刷的计算[J].河海大学学报(自然科学版),1986,(3).
    [26] 王世夏.岩石河床挑流冲刷坑深度公式[J].华东水利学院院报,1981,(2).
    [27] 毛昶熙.土基上闸坝下游冲刷消能问题[J].水利学报,1984,(1).
    [28] Beltaos S,Rajaratnam N.Impinging Circular Turbulent Jets.J.Hydr.Div.ASCE,1974,(10).
    [29] 周名德等.闸坝下游消能冲刷试验研究.水利水运科学研究,1989.
    [30] 李建中,宁利中.高速水力学[M].西安:西北工业大学出版社,1994,(12).
    [31] 西津水力发电厂、南京水利科学研究所.西津水电站溢流坝坝下消能与冲刷[A],泄水建筑物消能防冲论文集[C],1978.
    [32] 华东水利学院编.水闸设计.上海科技出版社,1983.
    [33] 刁明军,杨海波,李斌华等.弯道水力学研究现状与进展[J].西南民族大学学报,2007, 33(3):596-601.
    [34] Thomson J.On the origin and winding of rivers in alluvial plains[M].Proc.Royal Society of London,1876,25(3):83-88.
    [35] 罗索夫斯基著,尹学良译.弯道水流的研究[J].泥沙研究,1958,3(1):83-95.
    [36] 罗辛斯基,库兹明.河床[J].泥沙研究,1956,(1):115-151.
    [37] 刘焕芳.弯道自由水面形态的研究[J].水利学报,1990,(4):46-50.
    [38] 张定邦.弯道环流流速与横向输沙研究[A],全国泥沙基本理论研究学术讨论会论文集[C], 1992.
    [39] Kapayweb A B.著,程昌国译.河流和水库水力学[M].北京: 水利电力出版社,1958.
    [40] 王韦,许唯临,蔡金德.弯道水沙运动理论及应用[M].成都:成都科技大学出版社,1994,(7):27-50.
    [41] 王平义,蔡金德,方铎等.弯曲河道纵向垂线平均流速平面分布的研究[J].水动力学研究与进展,1994,(6):267-275.
    [42] 张红武,吕昕.弯道水力学[M].北京:水利电力出版社,1993:47-65.
    [43] 董耀华.弯道水流的三维数值模拟[D].武汉水利电力大学硕士论文,1990.
    [44] 李治勤,田淳等.连续弯道急流的数值模拟[J].太原理工大学学报,1999,(11):629-632.
    [45] Moser R D,Moin P.The effects of curvature in wall-bounded turbulent flows[J].J.Fluid Mech.,1987,175:479-510.
    [46] 董耀华.弯道水流的基本特性及数值模拟[J].长江科学院院报,1996(3):25-29.
    [47] 倪浩青,贺益英,王能家等.紊流数学模型在环境预测中的研究及其展望[J].水利学报,1986(5):71-74.
    [48] 周小泉.复杂边界条件下的三维紊流数值模拟研究[D].四川大学博士后论文,2003.
    [49] 张良然 . 河 渠 缓流 弯 道冲刷 深 度 计 算 的 探 讨 [J]. 南 昌 大 学 学 报( 工科 版 ),2001,23 (4):84-86,106.
    [50] Waves M B.Reach to a man, water and soil room in medium section hospital translate[M].Peking:The water conservancy electric power publisher,1958:37-41.
    [51] Engelund F.Flow and Bed Topography in Channel Bends[J].J. Hydra Div, Proc. ASCE,1974.
    [52] W.罗迪.环境问题的紊流模型[M].北京:中国水利水电出版社,1985.
    [53] 张杨海波,自由面弯道水流三维数值模拟与试验研究[D].四川大学工学硕士学位论文,2007.
    [54] 王少平,史峰.应用 RNG k-ε 模式数值模拟 180°弯道内的湍流分离流动[J].力学学报,1996,28 (3):257-263.
    [55] 蒋莉,王少平,沈孟育.应用 RNG k-ε 湍流模式数值模拟 90°弯曲槽道内的湍流流动[J].水动力学研究与进展,1998,13(1),12-17.
    [56] 张土乔.弯曲圆形管道紊流的数值模拟[J].力学学报,2005(6):61-65.
    [57] 唐宏涛,吴伟.河流弯道水流特点与冲刷深度探讨[J].浙江水利科技,2004,(1):7-9.
    [58] 吴持恭主编.水力学下册(第二版)[M].北京:高等教育出版社,1983.
    [59] 施振兴.戽面流消能计算与闸门运行方式的选择[J].南京水科院水利水运科学研究,1990, (1):63-70.
    [60] 冉隆义.低坝面流消能界限水深的计算[J].水电工程研究,1995.
    [61] 陈椿庭.中、低水头枢纽泄洪布置综述[A],水工水力学及水文论文集[C].水利水电技术,北京:水利电力出版社,1993.
    [62] 赖翼峰,冬俊瑞.面流型消能若干问题的分析[J].广西水利水电,1993,(3):1-4.
    [63] 姜树海.可靠性分析方法和面流消能工的优化设计[J].水利学报,1989,(1):9-17.
    [64] 卢俊,张志昌.旬阳钟家坪水电站溢流坝的面流消能设计与试验[J].西北水力发电,2003,19 (3):18-21.
    [65] 长江水科院,东北勘测设计院研究所,湖南省水利电力勘测设计院.泄水建筑物下游的消能防冲问题[M].1980.
    [66] 刘沛清.面流衔接流态的合理运用[A],泄水建筑物消能防冲论文选集[C].北京:中国科学技术出版社,2000.
    [67] 丁惠仪.面流消能的运行经验及改善途径[A].高速水流情报网第二届全网大会论文集[C], 1986.
    [68] 潘瑞文,杨叔璘,徐一民.低坝底面混合消能的试验研究[J].云南工学院学报,1994,10(2): 41-46,53.
    [69] 冉隆义,余明智,赵伟.面流消能的消能率计算[J].水电站设计,1993,9(4):63-69.
    [70] 胡中平,班红艳,郭艳阳.构皮滩水电站枢纽总体布置[J].贵州水力发电,2002(2):35-39.
    [71] 夏毓常,张黎明.水工水力学原型观测与模型试验[M].北京:中国电力出版社,1999.
    [72] 唐世顽,张秀根,葛节忠等.荣桓水电站溢流坝面流消能方式探讨[J].湖南水利,1995,(3): 22-25.
    [73] 南京水利科学研究院与水利水电科学研究院合编.水工模型试验[M].水电出版社,1985.
    [74] Kobus H.主编.水力模拟.1998,清华大学译.
    [75] Stevens J.C.et al..Hydraulic Engineering,1950.
    [76] 李昌华,金德春.河工模型试验[M].人民交通出版社,1981.
    [77] 窦国仁等.全沙模型相似律及其设计实例.水利水运科技情报,1977.
    [78] 左东启等.模型试验的理论和方法[M].水利电力出版社,1984.
    [80] 毛寿彭.水工模型试验.水利学会(台湾),1974.
    [81] 毛昶熙.力学相似性与模型定律.工程建设,1952.
    [82] 毛昶熙.水工模型定律的应用.工程建设,1952.
    [83] 潘光在.坝下挑射水舌极限冲刷水深的试验研究[A].全国高水头泄水建筑物水力学问题论文集[C].成都:1987(10).
    [84] 肖白云.溪洛渡水电站的泄洪消能设计[J].水电站设计,1999,15(1):16-21.
    [85] 郭志怀.溢流坝下的反拱式消力池设计.天津:天津大学水利系,1980.

© 2004-2018 中国地质图书馆版权所有 京ICP备05064691号 京公网安备11010802017129号

地址:北京市海淀区学院路29号 邮编:100083

电话:办公室:(+86 10)66554848;文献借阅、咨询服务、科技查新:66554700