5龍馬水電站溢洪道工程體型優(yōu)化過程概述1018

1、龍馬水電站溢洪道工程體型優(yōu)化過程概述張慶節(jié)楊再宏劉善均（云南大唐國際李仙江流域水電開發(fā)有限公司，云南昆明）（中國水電顧問集團水電勘測設(shè)計研究院，云南昆明）（四川大學高速水流實驗室，云南成都）摘要：介紹龍馬水電站溢洪道工程工程量及工期優(yōu)化方案的研討、制定和實施全過程以及優(yōu)化后的成果。關(guān)鍵詞：龍馬水電站；溢洪道優(yōu)化；效果中圖分類號：文獻標示號：文章編號：1工程概況龍馬水電站位于云南省思茅地區(qū)李仙江中段的把邊江河段上，是李仙7工流域梯級開發(fā)中的第四級，壩址距昆明公路里程425km，距墨7工縣城公路里程為173km。本工程水庫總庫容5.904X08m3,裝機三臺，總?cè)萘?40MW。樞紐主要建筑物有：面

2、板堆石壩、右岸開敞式溢洪道、左岸引水系統(tǒng)、地面廠房、排沙隧洞等。面板堆石壩最大壩高135m，壩頂長315m。樞紐泄水建筑物由開敞式溢洪道、排沙隧洞組成。校核洪水總下泄流量（P=0.02%）為6946m3/s，設(shè)計洪水下泄流量（P=0.2%）為5907m3/s。溢洪道設(shè)3個溢流表孔，每孔凈寬12m,溢流前沿總寬44m。排沙隧洞由有壓洞段、無壓洞段、出口明渠段、事故閘門井、工作閘室組成，總長848.8m；有壓段洞徑4m,事故閘門孔口尺寸3亦4m,弧形工作閘門孔口尺寸3m<3m。2溢洪道優(yōu)化的目的、任務(wù)2.1溢洪道優(yōu)化目的龍馬水電站溢洪道泄洪水頭為100m左右，最大泄量約6800m3/s；結(jié)合

3、現(xiàn)場地形、地質(zhì)條件，為減輕溢洪道挑流消能對下游河道的沖刷、并方便運行管理，溢洪道泄槽用兩道中隔墻分為3個泄槽。出口采用挑流消能，挑坎相互獨立、原方案在可行性研究階段已通過審查。根據(jù)工程現(xiàn)場施工面貌及進度安排，按溢洪道分3個獨立泄槽的設(shè)計方案，要在2007年汛期來臨前建成溢洪道，并具備泄水條件，難度非常大，因此，提出如下優(yōu)化建議：去掉泄槽中1#、2#泄槽之間中隔墻，相應(yīng)調(diào)整挑流鼻坎體形；縮短引渠左導(dǎo)墻長度；引龍馬水電站技施階段水工整體模型試驗研究報告渠前端未開挖部分不再進行開挖。這樣可以減小工程量、簡化施工方法、縮短施工時間。如溢洪道在2007年汛期具備泄水條件，導(dǎo)流洞就可在汛前下閘、水庫蓄水，

4、提前一個汛期發(fā)電，經(jīng)濟效益巨大。因此，有必要通過水工模型試驗論證上述優(yōu)化方案的技術(shù)可行性，為工程建設(shè)進行科學決策提供可靠依據(jù)。(1) 對溢洪道工程需要委托四川大學進行水力學模型試驗，提出優(yōu)化后水力學模型。然后與設(shè)計單位共同研究后提出溢洪道體型修改意見，然后反饋給四川大學進行補充優(yōu)化試驗，最終提出推薦溢洪道體型優(yōu)化方案2.2工程優(yōu)化任務(wù)2.2.1水力模型試驗對溢洪道引渠、閘室、槽身及出口挑流鼻坎挑流水舌流態(tài)進行仔細的觀測，特別要指出一些特殊的水力學現(xiàn)象，例如進口是否有旋渦、槽身是否有沖擊波、挑流鼻坎起挑和終挑流量、渥奇曲線段的水流形態(tài)、下游水流對岸坡的沖刷影響、回流對尾水出流的影響等；量測流道水

5、面線，觀測泄槽內(nèi)水流流態(tài)和水面形態(tài)，觀測泄槽沿程水深分布，為邊墻高度設(shè)計提供試驗依據(jù)；測定挑射水流的水力學參數(shù)，如挑射水流的內(nèi)外緣軌跡、挑距、落點位置等；為出口挑坎體型優(yōu)化提供相關(guān)參數(shù)；下游河道采用動床，應(yīng)測定沖刷坑的范圍、形狀、深度，以繪制等高線的方法表示出沖坑和堆丘的形狀，并以樞紐座標系統(tǒng)作為參照系；測量下游河床岸邊流速；2.2.2確定溢洪道優(yōu)化后的體型根據(jù)水力學試驗測試內(nèi)容對模型所提的初步布置方案，與設(shè)計院共同研究后提出溢洪道體型優(yōu)化初步修改意見，然后進行補充優(yōu)化試驗，最終提出推薦的體型優(yōu)化方案。設(shè)計院根據(jù)最終的體型優(yōu)化方案進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。二鹽垣r1F.r*H-rr#-V1岳I£

6、11kiX*-i§.3上蘭CMs5raf<UbAa中函2,1M屈ZKC>離畛書Haw®3.溢洪道模型試驗工況及內(nèi)容模型的高程范圍從480m至645m,模型總高度約4m,上游至導(dǎo)流洞進口前約200m,下游至壩軸線以下1200m左右，模型全長約40m。3.1試驗工況試驗工況見下表：表4-1模型試驗工況表試驗組次水庫水位(m)洪水頻率(%)總下泄流量(m3/s)發(fā)電3(m/s)泄洪建筑物(m3/s)溢洪道設(shè)計泄量(m3/s)溢洪道試驗泄量(m3/s)左泄槽(m3/s)右泄槽(m3/s)排沙洞(m3/s)備注163913901801210960960局開全關(guān)全開(250

7、)常年洪水2639202110180193016801938全開全關(guān)全開(250)常年洪水363914910180473044804480(854)局開(3876)全開全開(250)消能標準4639.410.25907180572754776050全開全開全開(250)設(shè)計洪水5641.990.0269460694666967630全開全開全開(250)校核洪水3.2試驗內(nèi)容(1) 觀測進口、泄槽、出口水流流態(tài)，測量各工況溢洪道沿程各斷面水深、流速分布、水位波動；(2) 測量特征工況下，摻氣槽空腔長度，評價摻氣效果，優(yōu)化摻氣設(shè)施的體形；(3) 測量在各水位運行工況下，出口挑流鼻坎水深、流速和壓

8、力分布，鼻坎末端水舌的挑射距離、入水寬度等，優(yōu)化出口挑坎體形；(4) 測量在各運行工況下，下泄水流對河槽的影響，兩岸邊坡波浪波高，河床流速分布及堆丘形成情況，泄洪霧化對邊坡的影響，對岸坡保護范圍和型式提出建議；(5) 提出溢洪道出口挑坎體型的優(yōu)化建議；(6) 對溢洪道運行工況提出優(yōu)化建議。4溢洪道模型試驗成果及分析4.1進口流態(tài)及體型優(yōu)化根據(jù)龍馬水電站施工進度，由設(shè)計單位提供的溢洪道進口體型及現(xiàn)狀圖見圖5-1。由圖可見，進口左導(dǎo)墻位置及體型與可行性設(shè)計階段有較大調(diào)整。左導(dǎo)墻在圓弧直墻修建6.0m高度后改為橢圓直墻，并將導(dǎo)墻長度由原來的157.412m調(diào)整為93.2m。溢洪道進口前引渠轉(zhuǎn)彎半徑和

9、轉(zhuǎn)角不變，轉(zhuǎn)彎半徑和轉(zhuǎn)角分別為R=240m和8=137°26'41引渠寬度為B=44m,同時，引渠進口局部地形沒有開挖。4.2泄糟流態(tài)及體型優(yōu)化對溢洪道泄槽水力特性的測試，主要用丁評價泄槽邊墻尺寸和體型是否滿足設(shè)計要求。對丁兩個泄槽的布置型式，泄槽內(nèi)水流流態(tài)主要受進口水流條件、中隔墩尾部體型及摻氣減蝕設(shè)施體型的影響。尤其是右側(cè)泄槽受進口水流條件、中隔墩尾部體型及摻氣減蝕設(shè)施體型的影響非常明顯。試驗測試結(jié)果表明，溢洪道引渠段設(shè)計合理，泄槽進口水流基本平順，沒有出現(xiàn)明顯的不利水流流態(tài)。本節(jié)主要針對右泄槽中隔墩尾部體型、摻氣減蝕設(shè)施進行試驗及體型優(yōu)化研究。4.3右泄糟出口挑坎流態(tài)及

10、體型優(yōu)化溢洪道采用雙泄槽方案，將水流分隔成2條流道，其中，左泄槽寬度為13m,右泄槽寬度為29m。主要思路是在底坡及邊墻高程與地形相適應(yīng)的前提下，通過水流分成兩股，盡可能將各自的出口位置前移，右側(cè)采用較大的挑角，使挑距最遠，而左槽則采用較小的挑角。主要研究以下幾個方面對體型優(yōu)化的影響：挑流鼻坎挑流水舌、溢洪道泄洪霧化的初步分析、挑流鼻坎時均壓力、推薦挑流鼻坎脈動壓力、下游沖刷試驗成果、溢洪道泄洪對電站尾水的影響、挑流鼻坎水面線等。L峭_NEocTEuzh(=DJEi64J.OOO-&43.0M奇WB1+3L一Kwr-=旬一1In+240.000四1|mii圖4-1溢洪道平面布置圖:小7*IILwy=g-i2K+o.QQj<?2?LKLvtA-l-v圖4-2溢洪道中軸線縱剖面布置圖5結(jié)論由丁組織開展了龍馬水電站溢洪道1:5