旬阳水电站左五孔泄洪冲砂闸消力池体型研究

发布时间：2020-07-10 13:05

【摘要】：目前,我国在消能防冲方面取得了较多成果,大部分高水头、大单宽流量水利枢纽的泄洪消能问题得到了解决。随着水电资源的开发,水头较高的水电资源越来越少,低水头闸坝式电站的开发成为水电建设的主要方向。但是这类泄水建筑物多具有水头低、单宽流量大、弗劳德数低、尾水深以及下游水位落差变幅大等特点,因此闸坝工程在枢纽布置和闸下消能等方面的问题显得特别突出。如何合理的布置枢纽以满足泄洪要求、选择合适的消能工以满足闸下消能,相关问题的解决在闸坝设计中显得尤为关键。旬阳水电站工程最大坝高58m,左五孔设计最大单宽泄流量达161m~2/s,属于典型的低水头、大单宽泄量闸坝式水利枢纽,下游采用底流消能,挖深式消力池。本文以该工程左五孔泄洪冲沙闸消力池为例,采用数值模拟与模型试验相结合的方法,探究闸坝式水利枢纽消力池内的水力特性,选择合适的消力池体型。主要研究成果如下:(1)旬阳水电站左五孔泄洪冲沙闸模型试验观测发现:在原设计方案下,其泄流能力基本满足设计要求,压强、流速沿程分布合理,但在部分局开工况且上下游水头差较大时,下泄水流不能经由挑坎挑射出去,在闸室内形成临门水跃,水流紊动剧烈,有可能对泄水建筑物安全运行造成影响。(2)针对原设计方案存在的问题,通过水工模型试验对多个消力池体型进行研究分析与对比后,最终得到了消力池推荐体型,即采用在坝下0+84m处设置4.5m高的直墙式消力坎。推荐体型过水试验结果表明:中小流量泄洪时,水跃跃首后移至闸室末或闸室外,同时大洪水的泄洪消能效果也不受影响。(3)为进一步分析消力池内水流的水力特性、得到池中连续的流场信息,运用FLOW-3D软件对不同体型消力池进行了数值模拟计算,得到了不同体型消力池内的水流流态、流速、能量耗散率等水力参数及其分布规律。(4)将模型试验和数值模拟得到的结果进行对比分析,结果表明:数值模拟能较好地模拟水流在消力池中的水跃状态,数值模拟结果与物理模型试验结果基本符合,说明本次数值模拟计算选用的模型及方法合理。其研究结果可对本工程实践提供一定的指导,同时,还可供类似工程进行参考。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV653

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本文编号：2748949