大岗山水电站泄洪洞全过程水力学问题研究
发布时间：2021-01-25 05:43
大岗山水电站岸边泄洪洞具有水头高、流速大的特点,水力学问题突出。对泄洪洞的掺气设施、出口体型进行了系列优化试验研究,并通过对水力设计、水工模型试验、水力学原型观测成果的分析与对比,结合实际运行情况,阐述了泄洪洞全过程的关键水力学问题。研究成果表明:可根据工程实际适当减小模型试验的最小掺气浓度控制值;前期的科研设计应更重视小流量工况的泄洪灵活与安全性。相关成果支撑了泄洪洞的安全合理运行,可为类似工程的建设、运行提供可靠与宝贵的资料。
【文章来源】：人民长江. 2020,51(08)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
推荐体型1号掺气坎空腔形态(正常水位)
Tab.1 Optimization process of aerating facility under the design water level 方案 掺气坎体型及布置比较 流态比较 通气量比较 原体型 坎前坡比均为1∶8;1～3号掺气坎跌坎高为1.5m,坎后一级坡为4%(长15.0m),二级坡为25%;4～6号掺气坎跌坎高1.5m,坎后一级坡为4%(长7.8m) 掺气坎均能形成较稳定空腔;洞身段掺气坎后水面波动及溅水较明显,流态很差 1号通气孔总通气量为58.4 m3/s 修改1 坎前坡比改为1∶10。1号掺气坎高1.5m,坎后一级坡4%(长13.5m),二级坡为25%;2～3号掺气坎坎高1.4m,坎后一级坡4%(长6.0m),二级坡为25%;4～6号掺气坎坎高为0.8m,坎后一级坡4% 水面波动和爬高明显减小,1号掺气坎有明显空腔回水 掺气坎通气量比原体型降低11.8%～17.0% 修改2 坎前坡比仍为1∶10,1号掺气坎高1.5m,坎后一级坡为4%(长14.5m)、二级坡为25%(长6.3m);2号掺气坎高1.4m,坎后一级坡为4%(长15.0m)、二级坡为25%(长6.56m);3号掺气坎高1.4m,坎后一级坡为4%(长为15.5m)、二级坡为25%(长6.8m);4～6号掺气坎高度为1.0m,坎后一级坡4% 2号掺气坎后水舌下缘与通气孔之间的富余度偏小,影响进气 1号掺气坎总通气量为63.7m3/s,其余各级掺气坎掺气量增加5.6%～9.6% 修改3 坎前坡比为1∶6.67,1号掺气坎高1.5m,坎后一级坡为4%(长为17.0m),二级坡为25%(长7.4m);2号掺气坎高1.5m,坎后一级坡为4%(长为15.5m),二级坡为25%(长6.8m);3～6号掺气坎与修改体型2相同 各级空腔稳定,3号掺气坎后的水面波动较大,流态较差 1号掺气坎的总通气量为87.9 m3/s 修改4 1号掺气坎采用“U”形坎,高1.5m,坎前坡度为1∶6.67,坎后下凹1.2m,坎后一级坡4.13%(长15.0m)、二级坡28%(长11.7m);2～6号掺气坎与修改体型3相同 各级空腔稳定,坎后产生明显的菱形波, 2、3号掺气坎水面波动明显加大,流态较差 1号掺气坎总通气量92.8 m3/s 推荐体型 1号掺气坎为连续坎,坎前坡比为1∶6.67,坎高1.5m,坎后一级坡为4%(长18.0m)、二级坡为18%(长29.4m);2号和3号掺气坎高1.5m,坎前坡度1∶9,坎后一级坡为4%(长14.0m)、二级坡为15%(长28.0m);4～6号掺气坎高1.0m,坎后一级坡4% 各级空腔稳定, 2号掺气坎通气量明显增大,1～3号掺气坎水面波动明显减小,流态较好 1号掺气坎总通气量83.7 m3/s图3 泄洪洞出口原体型
图2 推荐体型6号掺气坎空腔形态(正常水位)该体型存在的主要问题是低水位时水舌落砸本岸,排沙运行水位时,水舌左侧挑距为64.5 m,水流不砸本岸;水舌右侧挑距为72.0 m,大部分水流砸在岸坡上(见图4),不利于岸坡稳定。为解决这个问题,通过两个修改方案的试验研究得到出口推荐体型(见图5),与原体型相比,该体型水舌右侧挑距增加,水舌右侧入水位置分别向岸边下移24.0 m,水流落砸本岸的范围明显减小;推荐体型坎上水深均匀,各级流量下均能正常起挑,冲坑最深点高程比原体型降低0.6 m,对河道冲刷、水流归槽影响较小,虽然该体型仍有小部分水舌落砸本岸(见图6),但可采用岸坡预挖措施予以解决。模型试验表明:采用岸坡预挖方式处理后,水舌落水点位置合理,下游归槽流态较好,河道消能防冲效果总体较好[19],泄洪洞推荐体型剖面见图7。
【参考文献】：
期刊论文
[1]小湾水电站泄洪隧洞掺气减蚀研究及实际效果分析[J]. 张绍春,孙双科,罗永钦,许晖,高云峰. 云南水力发电. 2018(05)
[2]锦屏一级水电站泄洪洞的掺气减蚀及消能防冲问题[J]. 杨弘,王继敏,刘卓. 水利水电技术. 2018(07)
[3]水平旋流消能工水力学研究方法适宜性[J]. 南军虎,马保泰,王煜搏,牛争鸣,洪镝. 水科学进展. 2018(03)
[4]水流掺气对明流泄洪洞及挑坎水力特性的影响[J]. 王才欢,侯冬梅,张晖,聂艳华. 人民长江. 2017(23)
[5]小湾水电站泄洪洞窄缝挑坎数值模拟研究[J]. 陈瑞华,杨吉健,马麟,胡中科,高兰兰. 长江科学院院报. 2017(04)
[6]基于原型观测的高水头泄洪洞通气特性研究[J]. 刘昉,王孝群,徐立洲. 人民长江. 2017(02)
[7]我国高坝泄洪消能新技术的研究和创新[J]. 谢省宗,吴一红,陈文学. 水利学报. 2016(03)
[8]高水头大流量泄洪洞侧壁掺气设施水力特性研究[J]. 张宏伟,刘之平,张东,吴一红. 水力发电学报. 2015(10)
[9]大岗山水电站高拱坝泄洪消能技术研究[J]. 刘翔,刘丽娟,陈林. 水力发电. 2015(07)
[10]高水头泄洪底孔水力学研究方法适宜性分析[J]. 罗永钦. 水科学进展. 2015(02)
本文编号：2998685
【文章来源】：人民长江. 2020,51(08)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
推荐体型1号掺气坎空腔形态(正常水位)
Tab.1 Optimization process of aerating facility under the design water level 方案 掺气坎体型及布置比较 流态比较 通气量比较 原体型 坎前坡比均为1∶8;1～3号掺气坎跌坎高为1.5m,坎后一级坡为4%(长15.0m),二级坡为25%;4～6号掺气坎跌坎高1.5m,坎后一级坡为4%(长7.8m) 掺气坎均能形成较稳定空腔;洞身段掺气坎后水面波动及溅水较明显,流态很差 1号通气孔总通气量为58.4 m3/s 修改1 坎前坡比改为1∶10。1号掺气坎高1.5m,坎后一级坡4%(长13.5m),二级坡为25%;2～3号掺气坎坎高1.4m,坎后一级坡4%(长6.0m),二级坡为25%;4～6号掺气坎坎高为0.8m,坎后一级坡4% 水面波动和爬高明显减小,1号掺气坎有明显空腔回水 掺气坎通气量比原体型降低11.8%～17.0% 修改2 坎前坡比仍为1∶10,1号掺气坎高1.5m,坎后一级坡为4%(长14.5m)、二级坡为25%(长6.3m);2号掺气坎高1.4m,坎后一级坡为4%(长15.0m)、二级坡为25%(长6.56m);3号掺气坎高1.4m,坎后一级坡为4%(长为15.5m)、二级坡为25%(长6.8m);4～6号掺气坎高度为1.0m,坎后一级坡4% 2号掺气坎后水舌下缘与通气孔之间的富余度偏小,影响进气 1号掺气坎总通气量为63.7m3/s,其余各级掺气坎掺气量增加5.6%～9.6% 修改3 坎前坡比为1∶6.67,1号掺气坎高1.5m,坎后一级坡为4%(长为17.0m),二级坡为25%(长7.4m);2号掺气坎高1.5m,坎后一级坡为4%(长为15.5m),二级坡为25%(长6.8m);3～6号掺气坎与修改体型2相同 各级空腔稳定,3号掺气坎后的水面波动较大,流态较差 1号掺气坎的总通气量为87.9 m3/s 修改4 1号掺气坎采用“U”形坎,高1.5m,坎前坡度为1∶6.67,坎后下凹1.2m,坎后一级坡4.13%(长15.0m)、二级坡28%(长11.7m);2～6号掺气坎与修改体型3相同 各级空腔稳定,坎后产生明显的菱形波, 2、3号掺气坎水面波动明显加大,流态较差 1号掺气坎总通气量92.8 m3/s 推荐体型 1号掺气坎为连续坎,坎前坡比为1∶6.67,坎高1.5m,坎后一级坡为4%(长18.0m)、二级坡为18%(长29.4m);2号和3号掺气坎高1.5m,坎前坡度1∶9,坎后一级坡为4%(长14.0m)、二级坡为15%(长28.0m);4～6号掺气坎高1.0m,坎后一级坡4% 各级空腔稳定, 2号掺气坎通气量明显增大,1～3号掺气坎水面波动明显减小,流态较好 1号掺气坎总通气量83.7 m3/s图3 泄洪洞出口原体型
图2 推荐体型6号掺气坎空腔形态(正常水位)该体型存在的主要问题是低水位时水舌落砸本岸,排沙运行水位时,水舌左侧挑距为64.5 m,水流不砸本岸;水舌右侧挑距为72.0 m,大部分水流砸在岸坡上(见图4),不利于岸坡稳定。为解决这个问题,通过两个修改方案的试验研究得到出口推荐体型(见图5),与原体型相比,该体型水舌右侧挑距增加,水舌右侧入水位置分别向岸边下移24.0 m,水流落砸本岸的范围明显减小;推荐体型坎上水深均匀,各级流量下均能正常起挑,冲坑最深点高程比原体型降低0.6 m,对河道冲刷、水流归槽影响较小,虽然该体型仍有小部分水舌落砸本岸(见图6),但可采用岸坡预挖措施予以解决。模型试验表明:采用岸坡预挖方式处理后,水舌落水点位置合理,下游归槽流态较好,河道消能防冲效果总体较好[19],泄洪洞推荐体型剖面见图7。
【参考文献】：
期刊论文
[1]小湾水电站泄洪隧洞掺气减蚀研究及实际效果分析[J]. 张绍春,孙双科,罗永钦,许晖,高云峰. 云南水力发电. 2018(05)
[2]锦屏一级水电站泄洪洞的掺气减蚀及消能防冲问题[J]. 杨弘,王继敏,刘卓. 水利水电技术. 2018(07)
[3]水平旋流消能工水力学研究方法适宜性[J]. 南军虎,马保泰,王煜搏,牛争鸣,洪镝. 水科学进展. 2018(03)
[4]水流掺气对明流泄洪洞及挑坎水力特性的影响[J]. 王才欢,侯冬梅,张晖,聂艳华. 人民长江. 2017(23)
[5]小湾水电站泄洪洞窄缝挑坎数值模拟研究[J]. 陈瑞华,杨吉健,马麟,胡中科,高兰兰. 长江科学院院报. 2017(04)
[6]基于原型观测的高水头泄洪洞通气特性研究[J]. 刘昉,王孝群,徐立洲. 人民长江. 2017(02)
[7]我国高坝泄洪消能新技术的研究和创新[J]. 谢省宗,吴一红,陈文学. 水利学报. 2016(03)
[8]高水头大流量泄洪洞侧壁掺气设施水力特性研究[J]. 张宏伟,刘之平,张东,吴一红. 水力发电学报. 2015(10)
[9]大岗山水电站高拱坝泄洪消能技术研究[J]. 刘翔,刘丽娟,陈林. 水力发电. 2015(07)
[10]高水头泄洪底孔水力学研究方法适宜性分析[J]. 罗永钦. 水科学进展. 2015(02)
本文编号：2998685
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