整体水工及泥沙模型试验报告

整体水工及泥沙模型试验报告xx水电站工程位于甘肃省文县xx乡内的长江水系三级支流白水江上（属白龙江最大的支流是文县境内白依坝～金口坝河段规划中第三梯级电站。坝址上距文县游消能防冲进行优化试验，以减少泥沙对机组过流部件和泄洪建筑物过流部件的磨划分及设计安全标准》（DL5180－2003）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252－2000）的规定，对工程等级、建筑物级别和防洪标准进行了复核，并规定采用平原区、滨海区的洪水标准，主要建筑物采用设计洪水20年一遇重现期，洪峰（2）根据优化后的洪水标准复核了泄洪闸的泄洪能力、设计洪水位及校核洪水的要求，坝顶宽为14m，上游面垂直。坝底高程799.00m，坝底宽26.6m，最大坝高引水发电系统布置在右岸，由进水口、引水隧洞、引水渠道、前池、压力钢管以7.0m，净高分别为8.52m和9.02m；引水渠道横断面拟定为梯形，底宽4.5m，两侧边用8～15cm厚的混凝土衬砌，衬砌面以下设土工膜防渗，其底部铺设5cm厚的砂浆垫前池布置在2#引水隧洞末端基岩上，包括扩散段、闸室和输水管等。前池长一道拦污栅，孔口尺寸为6.6m×11m（宽×高）。侧墙埋设φ0.5m的输水管，管中5.复核泄水建筑物的过流能力，率定流量系数，6.通过清水加沙试验，研究白水江泥沙运移规律，水7.复核电站进水口过水能力，各种工况下，进水口、引水流态、坝区主流线的变化、流速变化、各泄水建2.观测泄洪建筑物进口流态，对各进口形式做出评价，并提出改4.测定建筑物下游冲淤地形，对防冲效果和下游防护方式做出评价，5.通过试验观测，测定泄洪建筑物的水面线，提出6.通过试验观测不同水位下泄洪闸弧形闸门门顶溢流7.观测不同库水位（死水位、正常蓄水位和校核洪水位）2.提出合理的水库运行方式，明确不同来水情况下闸门的开启顺开启（拉沙清库）的条件，说明相应工况下（1）对挡沙坎和泄洪闸的拦、排、冲等防沙建筑物，进行不同运行水位和入库（1）在正常运行的冲淤平衡床面上，按初拟的水库泥沙调度运行方式进行冲刷试验，即汛期定期进行停机敞泄和不停机泄水排（2）研究电站进行停机敞泄和不停机泄水排沙的时机，每次冲刷的时间，每年（4）试验中要测验水流及含沙量沿程及垂线分布、水库淤积级配沿程变化、出2.观测下游消能区水面与河床水面的衔接情况，提出消能方表1坝址各频率洪水的洪峰流量设计标准P（%）0.20.330.513.335洪峰流量（m3/s）2750253023402040800表2设计泄流能力表洪水标准上游水位设计下泄流量（m3/s）下游水位泄水建筑物泄流量（m3/s）泄洪闸电站进水口设计洪水（P=3.33%）812.00807.951198.2（局开）校核洪水（P=0.5%）812.402040808.962040（全开）停机拉沙常遇洪水（P=10%）811.00918.2（局开）常遇洪水（P=20%）811.00800638.2（局开）表3悬移质泥沙颗粒级配成果表粒径（mm）0.0070.010.0250.050.100.250.5小于某粒径沙重百分数(%)356.462.386.295.199.1表4河床沙颗粒级配成果表粒径（mm）52040小于某粒径沙重百分数(%)9.727.553.073.0河床覆盖层厚度变化大，一般为43～63m漫滩阶地上，厚度30～47m。位于Ⅱ级根据模型试验的目的和要求，本模型以重力相似准则设计，模型几何比尺为λLλt1=λL/λV=7xx水电站工程位于甘肃省文县xx乡内的长江水系三级支流白水江上,工程开发％，根据模型试验的目的和要求，本模型以定床+动床正态模型设计，模型几何比尺推移质泥沙运动相似原型推移质和模型推移质泥沙粒径均符合散粒体泥沙起动的条件，因此可由沙莫夫散粒体泥沙起动公式直接求得推移质泥沙和床沙粒径比o=λv=(λh/λd)1/6λγs-γ1/2λd1/2及λv=λh1推移质泥沙河床变形相似原型推移质自然由此看来，由上述公式求得的推移质泥沙河床变形相似时间比尺与水工模型设根据试验目的和要求，本模型包括了坝轴线以上700m及坝轴线以下700m的河作。模型的放线精度和制作安装精度均满足水利部《河工动床模型试验规程》SL99性系数，一般取5～7）计算得原型沙粒径为dp=80～160mm，相应的模型沙粒径为海漫上回流区宽度约占河床宽度的60％。率定结果表明，校核洪水位三孔泄洪闸的实际泄流能力2017.85m3/s较设计的泄在校核工况下，三孔泄洪闸和泄洪冲沙闸均全开敞泄，下泄流量2017.85m3/s，库水位在812.4m附近上下浮动。库区水流流态及流速分布情况见图图及照片可见，库区主流区流速大（最大流速在7.5500m以上的较窄河道流入坝前较宽的库区，主流基本上紧贴着左岸运行；在坝前，表5三孔泄洪闸过流能力三孔全开三孔局开（e＝1/2）闸门开度～流量关系（库水位812m）库水位(m)流量(m3/s)流量系数库水位(m)流量(m3/s)802.000.000802.000.00闸门开度(m)流量(m3/s)803.3876.480.340144803.3876.4800.00805.45368.470.412326805.45368.472.5667.45806.73815.380.569269806.73815.385.01173.53807.01867.450.554691807.01867.456.51487.27807.40959.040.548034807.40959.04807.661002.020.533594807.661002.02809.201339.730.497257808.781015.59810.541616.180.464371810.221066.38811.511809.420.442416810.921095.61812.412017.850.430798812.731215.40水流过流均匀对称，最大流速17.4m/s左右，水流出海漫时的最大流速在6.91m/s左泄洪闸闸室水深分布及底板压力分布见图9及10。由图可见，水跃发生在护坦末端附近，起跃断面位于坝下0+066m～0+078m之间，跃后断面位于坝下0+080m~0+090m之间，属于远驱式水跃。底经三孔泄洪闸控制运行表明，三孔泄洪闸均匀局开（闸门开度5.05m枢纽下游流态、流速分布和水深均匀对称，闸门前闸孔内漩涡尺度和强度稍大，冲坑位于左岸，于回流区，因此下游冲刷坑较深，冲坑最深点高程793.0m。三孔接近均匀局开（左在三孔局开运用方式下，护坦及海漫上过流基本均匀对称，护坦上最大流速13.0m/s护坦和海漫上左右岸水深分布均匀。泄洪闸底板泄洪闸以不同开度（左孔2.43m，中孔2.48m和右库区水流流态及流速分布见图26。由图可见，库区最大流速4.0m/s左右，最大于海漫末端的右岸，因此冲刷坑位于海漫下游的右岸下游冲刷坑最深点高程泄洪闸闸室水深分布及底板压力分布见图30及31。由图可见，水跃起跃断面位于坝下0+030m左右，跃后断面位于坝下0+054m前后，水跃发生在海漫上左中右水深分布均匀。泄洪闸底板所通过对xx水电站工程水工整体设计方案模型放水试验，得出以下初步结论和建1.校核洪水位三孔泄洪闸的实际泄流能力2017.85m3/s较设计的泄量能力％，库区左右岸形成大范围的回流区，水面波浪大多，甚至在沉沙冲沙槽中泥沙淤积面接近到807m（电站前引水平台顶高程）时，也2.在停机敞泄排沙运行（选用105m3/s、200m3/s及两年一遇、五年一遇等工况空冲刷运行时（各试验工况水流流态基本类似在坝上游200m以上，河道主流基状态，即使强制关闭三孔泄洪闸的一孔、两孔或三孔，迫使水流从泄水流对沉沙冲沙槽中落淤的泥沙也不能形成有效的冲刷。若选择较小流量（10和200m3/s等工况流量）进行泄空冲刷运行，泄洪冲沙闸敞泄（三孔泄洪闸关闭电站引水闸前的平台（右侧）向前延伸21.8m（上游迎水面与右侧河岸平顺衔接根据xx水电站工程模型试验的目的和要求，该运行方案分别在水库达到冲淤平于分析比较，本试验均以两年一遇洪峰流量471m3/研究地形，以进一步研究泄空冲刷试验的排沙效果。该运行方案分别模拟了Q=淤积面露出水面时开始计时，Q＝105m3/s流量模型冲刷2小时，合计原型泄空冲刷停水后实测计算结果表明，Q＝105m3/s泄空冲刷可恢复库容5.9万m3，Q=台高程1m左右时，就开始有泥沙跃上电站前引水平台，此时电站引水平台就起不到电站引水平台的拦沙作用得到充分发挥和重复利用，并恢复一定的主槽库容拦截泥水平台前的泥沙淤积面高程也可以作为控制泄空冲比较量化的指标，因此该指标有益于节省水量和有效的防止推移质泥沙进入电站平台，但需要有一定的仪器或测验方法来配合测量电站引2.从泄空冲刷可恢复的总库容来看，泄空冲刷的流量越大，可恢考虑，泄空冲刷流量宜选用200m3/s和47流量电站引水排沙运行时进入到沉沙冲沙槽中的泥沙能否通过泄洪排沙闸排向下游200m3/s、471m3/s、800m3/s及1080m3/s四种工本没有停留的泥沙，见照片21但是这样的运行方式均使电站引水流量达不到设计态也有一定的改善。在此运行方式下，试验观测左中孔关闭，右孔闸门开度3.08m，泄洪排沙闸闸门开度2.0m，库区水流流态见图时，相当于原型24个小时，排向下游的泥沙量约0.57万m3，没型运行3个小时，相当于原型24个小时，库区基本达到冲淤平衡。经停水观入电站。该工况流量模型运行3个小时，相当于原型24个小时，库区基本达到冲淤进入电站进水口的泥沙不到1800m3，仅占泄洪闸和泄洪排沙闸排向下游河道泥沙量果，建议在河道来流量小于两年一遇洪峰流量471m3/s情况下，电站引水161.8m3/s（电站满负荷运行在河道发生大于两年一遇洪峰流量471m3/s的洪水期，控制电当的时候（例如电站停机检修或该地区用电不紧张的情况下对水库进行泄空冲沙运用，腾出部分有效库容，使库区重新恢复沉沙池作用，所形成的冲淤平衡床面作为起始研究地形，起始条件均是在电站引水排沙运行水位流排向下游，仅有少部分泥沙落淤在沉沙冲沙槽中道来流量小于471m3/s洪水流量时，电站以满负荷运行（电站引水161.8m3/s在河道发生大于471m3/s洪水流量时，控制电站引水量，确保一泄洪