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文档简介

漫谈三峡工程建设中的水力学问题时启隧(中国水利水电科学研究院北京100038)提要本文从水工水力学、河道水力学和环境水力学三方面介绍三峡工程建设中与水力学有关的一系列研究课题,说明一项大型水利枢纽工程的建设,需要诸多专业性、综合性以及跨学科的水力学研究来支持,也说明水力学是一门服务领域十分广泛的应用技术学科。关键词水工水力学河道水力学环境水力学1前言长江三峡工程规模宏大、举世瞩目,其设计洪水流量及施工期导流流量都居世界前列。枢纽工程中,泄洪建筑物孔洞数量很多,泄洪功率大,消能防冲任务十分艰巨;施工期导流工程规模大,且有临时通航和提前发电的要求,致使导流水力学问题十分复杂;三峡建库后,为改善长江航运而提出的高水头船闸、升船机及上下游航道与港口水力学问题技术难度都较大;三峡工程建设对自然生态与环境的影响,为国内外所关注,其中有关水力学问题十分广泛、突出。本文拟从工程建设的角度,刍议有关水力学问题的研究内容,说明水力学学科在一项大型工程建设中的重要位置和作用。2水工建筑物水力学2.1泄水建筑物水力学2.1.1泄洪建筑物布置三峡工程设计与校核洪水流量分别为:69800m3/s,(初期73000m3/s)与102500m3/s,最大坝高175m,泄洪功率很大,主要泄洪和导流建筑物有67个孔洞(表孔22,深孔23,导流底孔22),它们在枢纽布置中占据了极重要的前缘位置。泄洪建筑物布置关系到建坝后河势的重新调整;要适应坝址地质、地理条件;要综合考虑防洪、发电、航运,给水、排沙、排漂等运行要求;要考虑节约投资、方便施工、保证工期的制约因素。泄洪建筑物布置是一项多学科、跨部门、综合性研究课题,对工程建设和运行安全关系极大。己2计.粉1货.垄2餐泄洪此、消悦能和贩冲刷客高水舍头萌,拜大流彩量泄杂洪建放筑物裁的消社能、炕中刷冰、雾玩化、有以及络空蚀蜜、振他动等李高速塞水流者问题笨,荷历山来是异水工骄水力短学的挺主要位研究胸内容暂。三廉峡工横程建裤设中远通过嚼大量钻的实姨体模生型试杨验研变究了而泄洪堤建筑狱物的铅消能搅型式杆及布烂置优锦化科,睁并相间应开奴展了世河床街冲刷凳的室棉内模则拟旗,董雾化斜机理扛分析努及水杀流掺灶气减谨蚀措庄施等泊研究谢。停2项.杆1灭.秒3抢水工式闸门篮水力康学问厨题乏三峡各工程羡中有品许多馆特殊稠用途冰的闸慎门停,优如忌:创高水笨头船淘闸输店水廊擦道中晨的反背向弧右形门轨,死船闸绳人字蜓门券,得电站迈引水谦管道映中的倡快速捏闸门纷,割泄洪蜡排沙修的深趋孔闸检门缸,丽导流忠底孔欧内的窝淹没梦弧门然及辅逃助反逐钩门营等等若。其碎中水晓力学己方面棕的研奇究课糖题有敞:厚平板筋门的雹门槽坦型式第;们深孔克高压飞弧门紧止水误型式袜、船意闸输概水廊今道体积型颤;三门体缸水激等动的方水弹裹性问晌题等壶。剥.天2地.夜1扯.止4此枢纽输排沙膛措施看三峡经枢纽裹中位妥于高杂程9犁Om拿的2捏3个呈深孔沿,靠兼备译泄洪符与排缘沙任肉务浑,寇其运森用条夫件复尾杂很,洞是启腹闭频角繁且雀举足勇轻重示的主野要泄军水建薯筑物安。脊电站根进水上口附蔑近的粱排沙门孔闷,庙其作宽用是幸形成供一个贯"冲扯沙漏梨斗"寸,纯维持企机组闭"门庆前清泰"锻。脖目前裙,泡国内谨外排贪沙孔肝运行仁良好稿的实鸡例较侦少选,览其中添含沙宵水流挺的磨璃损、芒空蚀娃问题披是其回技术赢难点著。宿三峡邮工程启通航匪建筑斩物上脾下路季引航访道口爽门区陕的泥险沙淤兵积和君防淤车、排蔑沙措仍施柄,刺已进绍行过贫多个软大尺旦度的倘泥沙猪模型棋研究书,蛮其中球,罗多级锡连续啊船闸幼两侧闯排沙木洞规暖模大垃、耗播资多富、有乘一定冒技术垄难度烫,荡是目民前还奸有争美议的船工程肚项目栗。帅2椒.泡1签.拉5瘦枢纽由排漂饼措施榆根据票多年苗经验副,宜水利活枢纽父上游匹漂浮高物一抛般都滤比预间计的塘数量里大、咱物性泳杂仗,秀有时炊威胁赢到枢骂纽的秀安全敢运行珠,烤影响公机组动正常中发电炼。因撑此垮,晌三峡蝶枢纽侍建设帆中研格究了示排漂箭、导碧漂和惰清漂昏等问并题。仓2.霜2萌电站同引水炉建筑蝶物水洪力学舒2.不2.谢l励机组亩进水筛口箩三峡堂电站间机组子进水踪口对顿比了验单孔猾或双绿孔两鸟种布阅置形招式筛,讽并进户行了从较大恭尺度参的水绍力学屈模型盲试验记;蠢对厂屯房引蕉水钢饱管的引弯段极形式蔬也进胶行了校分析糟研究促,纷其目坟的是辆减小陪进口饺、弯殿段的半水力海损失睬,消提高贯机组闸出力堂。姓2潮.特2泛.料2苍地下丑厂房钞尾水爬洞损计划肤中为扭扩机挣准备蛋的右豪岸地妈下厂佩房可熔能提马前施闯工社,梁其尾遮水洞奏布置砖与右娇岸导扬流兼碎通航骨明奇渠及杂右部贷坝后太厂房瓶的尾脆水出旗流互趴有干冤扰芦,哑对此窃进行春了综刮合研宿究。箩2.某3齿施工坟导流案水力饭学忆2华.落3剪.银1青导流锤方式漠及导尺流分浮期方申案研骂究阀三峡涂工程谋利用备右岸第中堡兔岛与顿后河肉的天栏然条窄件健,死采用闷明渠还导流瓜方式摄。对瞒于导济流明讨渠要握不要粉兼作腊施工古期通监航出,赔论证如阶段督曾形才成了迎两类灾方案究,胡并进鸣行了迈深入倦的对街比研翻究。逃即存A遭.旅明渠第通航插·甩三期勤导流棵·旧围堪寿挡水皱提早伟发电塑方案蓬;叹B短.迎两期缘导流答·胶双线谊临时规船闸北通航溜·总坝体毅挡水气提早劈发电增方案肥;刃l9宫93飞年7谨月知,宇三峡舍工程纱建设握委员婆会经粱过审蕉查路,惠批准尾了上宝列方谢案A偶。健2场.逼3贤.淡2赵截流弄试验贸三峡烧工程昂施工肉过程辰中要狮进行淹二期祥和三让期两恐次截采流厘,陈其水宾力条蝇件差供异很伤大各软有特腊点如廊:恋二期啄截流宇虽有诞导流拳明渠端分流会,洽但因扯坝址奇处最演大水演深达牌6O教m课,掉且河政床有店8丝-1周5m您厚的胳淤沙粮层市,辟在二殊期截双流模继型试挺验中检,恳即发蜘现截裂流堤牙头现坍产塌严苗重遗,误危及国施工滥安全砌,诊于是土采用验了深怀槽提认前平图抛垫画底钓,功减小焰龙口删水深积的措堪施。蕉19傻97疤年1均1月设8日宏顺利扔完成蠢二期独截流顷的事倚实证芳明愚,匀平抛乞垫底勿的措脉施是花合理忽的、工可行贱的、莫有效椒的。骨2撞.共3独.缝3咱导流拌兼通擦航明缘渠水址力学胶问题止兼备照双重坦任务副的右害岸明愧渠买,搬由于渠过流次量大盲,沫流速烈高牵,翻且处翻于弯例道凹孟岸一故侧始,塌其通矛航水旗流条禾件很臭不理启想蒙,吩为此剑,愈研究沈了明酷渠总皆体优缩化布随置(恳如酿:诸断面数型式弯,庄进出岂口堤尸头型愈式等滑)败,融汛疫期防才冲保迅护恨,劝安全秋通航副流量烫,辈及合祝理航励线规岩划等架问题尚。另舍外小,婚还进古行了李通航博明渠素泥沙霜淤积壤试验兴研究誓。兽2验.悦3寄.职4递导流裁底孔捡水力劳学问铜题屯设计英选定陪的三属期导鉴流底爷孔拟活设弧余形工折作门辫,释兼顾互导流落和刺13楚5m佩水庭位发挤电期旷间泄破洪渡他汛灵,键运行碰条件闸十分帮复杂峡。除毒研究倍了底振孔体傍型、问尺寸既、设乔置高答程、痰开孔衡率集,斤泄流座能力野等一手般问须题之请外计,行还研呢究了剪上游收围饲堰法拆除宇残渣惹在高胡速水垒流挟粥带下劫进入酒底孔容,慕导致锄磨损步和空阻蚀问得题消;蜂上下防游水此位变史幅很办大的堤情况锹下浆,夫底孔凶内及涛出口吓的流议态疯;玉三期齿导流牢底孔绣跨缝舞布置牢,削防止予高流情速冲诊蚀纵煌缝等霉问题淡。葵2宇.搭3舞.私5绩混凝裁土围游堰和水下顾拆除福技术单研究案三峡累工程听右岸寺明渠亿坝段快的三洲期碾咬压瓦砼枣围臭堰领,呜高音12服4m膊,霸堰笋顶轴亲线长粒57妹2m利,演砼杆工程爆量1抚68咏万谱m3摊,衫距主咬坝上觉游面杨11股4m厅,柔是专迟为提厉早发神电挡岛水而董设的询。拍施工凡后期麦要求恋将该返围鼓堰兄一次闪拆除哭至电排站进卡水口涛高程控以下勒,希技术昼难度讽高娇,艳风险青大滩,具因此虏研究羡了水呼下爆亭破拆货除的哄爆炸屯水力蚊学问灵题及桌其它忽非爆皮破拆撕除方巡案。旷2.米4防通航济建筑定物水即力学瓣三峡维工程鼓的永居久通竟航建鉴筑物蛙有多尺级船值闸和缝垂直华升船伍机恨,遣施工乏期临旦时通浑航采侮用单看线单糊级船肚闸和瓶通航禾明渠迅相结犬合的吨方案掀,筒其特房点是藏通航抱建筑芝物种原类齐劳全燃,照运行妈条件本多样浅,侄水力贫问题贞甚为遭复杂胜。另达外很,企还研侍究了右施工膀期临宿时船牛闸后镰期改击建为丙排沙赞孔的病有关计技术种问题尘。蜡2.探4体.贸1趋多级铲船闸酬布置哄方案窗研究挡三峡臭工程令中永晌久船睛闸设怕计水歇头里11年3m刻,诉因其滤水头升高刚,腾须多辣级布减置微,尊曾研螺究过爸三、污四、奇五级钥多种抗方案掩,债主要安的对确比方蚕案是博:惠A、舱连续重式五始级双递线船拦闸卧;峰B、脉带中等间渠尸道的咐分散牧式三定级双膝线船驼闸黄;汁最后痛,托设计洗文件辟中推矮荐连房续五鉴级双犹线船询闸方蜜案。胃渐2寇.石4境.长2娇高水琴头船寺闸水体力学嗽问题途连续海五级鸦船闸余中遮,绍单级翻最大扛工作振水头兆4奸5.葱2m段(中组间级辱试验遵水头乐49朵.参5m尾)。洗对船扬闸输嫩水系督统及柴阀门重段体贞型进京行了脑大量洗的设殃计研向究和榆水力常学模镰型试伟验后庸建议勿:敌输水凝阀门依后廊刮道顶迁部以汽1旧:磨1韵0冰或l扬:患12猜的坡树度扩淹大衔,变廊道俱底部毯采用欢突扩现布置语,怕并采秆取门卸楣悉通气标等措状施隆,狐以减铁免阀笼门段验空化猾水流狼及振旨动危元害鼻。狡在多僻级连词续船熟闸模央型中弄,络还研班究了越输水震阀门垮开启屋速度东(船渡闸输车水时厕间)麦、各斧级间闸协调冈调度猛及闸且室船导只停警泊条耻件等蓝问题萝。赴2裕.促4沉.炊3苦引航络道水距力学郑问题释通航伯建筑杠物上州、下间游引宏航道千迸出揭口的忙水流态条件秀是通扔航建烂筑物者设计调的重响要指还标。课其内固容包绍括妈:堂导航卫堤平去面布腊置及哪堤头花体型弦(着哄重研嘴究了控永久出通航后建筑啦物上遣游导六航堤佣"大戚包"饿或"镰小包洪"方忆案)赔;凤引航愉道披口门其区泥盏沙淤杜积碍检航及租防淤握排沙咳措施末;生船闸盛灌泄奉水在香引航辞道内榨形成判正负恼涌坡鲁(往覆复流郊)对印船只庙行进幕和停微泊的滥影响亦问题瑞等。插2待.屡4画.锅4壳升病船机生船厢供水力满学问金题况三峡叙工程厨垂直爽升船巨机物,洗将3牲00哲0吨闻级船疯只升幕高肺12益0给m止,抗一次床吊运腐过坝碍,阅总吊炉重达兔11疯80摄0液吨亭,蜓是目约前世返界上跳最大荒的升悉船机抹。其涌中主撇要的模水力四学问纵题是贴:耕船只授迸出燃承船献厢的但水动鸭力状荷况(瞧19济58惩年曾罩作过敢船队溉驶出病船厢好时的旗碰底宜试验常)惠,事厢体摆升降犯过程壮中动架态运贪行状敬况树,熟及上饿、下册游引搏航道主布置冈等。粘2.渗4.温5临船型庸、船透队技秩术改罪造中念的水境力学锯问题蓝目前够,就航行拐在川第江的直船舶线类型低十分营杂乱改,年影响密到川彼江通渣过能阁力难砌以实但现规皱划指下标渐,况也影荐响到校长江山航运较实现丝科学拖管理战的进溜程颗。类因此茶,乏航运橡部门坐己拟伟订了谨船型湖、船魔队的筝改造游计划茧,籍拟逐凤步发葱展由出l5孩00庄吨船馋舶组视成的钱大型盲船队垦,醉实现骑万吨共船队愁直达减重庆年的目笼标。吸船型余与船甜队的菜技术尚改造膏,酬需结裹合川凡江的到河流锦特性碍进行比一系险列水副力学仁问题热研究省。搞2.明4亮.教6睡港口匆水力殿学问毯题医三峡承建库乐后肿,深川齿江航亲道上枕原有禾的港虫口大渡都需所改建医或重趣建篮,后其中趣有一都系列绪水力障学研愉究课战题。夏国家摊"七次五"岛和"券八五穗"攻手关项疲目中苍曾对声规划即中的良重庆埋九龙绍坡港留区泥挠沙淤捐积和购防沙税清淤白措施旨等问说题进牵行了援初步哀研究驻。押3.遣栋烤河道景水力秤学踏3.铅1原防洪呈工程比水力碌学序防洪膏问题啄一直报被列断为三添峡工鼓程第芦一位恳开发候目标防。这压是因滚为落,阿长江瑞历史租上洪会水灾酱害频份繁过,予对国圈计民斩生影俯响深限远。锣据文牲献记晶载和支调查哄分析雄,嫂以往跌的2梨09燃6年郑中俯,招长江侧流域何发生置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