5龙马水电站溢洪道工程体型优化过程概述1018

1、龙马水电站溢洪道工程体型优化过程概述张庆节杨再宏刘善均（云南大唐国际李仙江流域水电开发有限公司，云南昆明）（中国水电顾问集团水电勘测设计研究院，云南昆明）（四川大学高速水流实验室，云南成都）摘要：介绍龙马水电站溢洪道工程工程量及工期优化方案的研讨、制定和实施全过程以及优化后的成果。关键词：龙马水电站；溢洪道优化；效果中图分类号：文献标示号：文章编号：1工程概况龙马水电站位于云南省思茅地区李仙江中段的把边江河段上，是李仙7工流域梯级开发中的第四级，坝址距昆明公路里程425km，距墨7工县城公路里程为173km。本工程水库总库容5.904X08m3,装机三台，总容量240MW。枢纽主要建筑物有：面

2、板堆石坝、右岸开敞式溢洪道、左岸引水系统、地面厂房、排沙隧洞等。面板堆石坝最大坝高135m，坝顶长315m。枢纽泄水建筑物由开敞式溢洪道、排沙隧洞组成。校核洪水总下泄流量（P=0.02%）为6946m3/s，设计洪水下泄流量（P=0.2%）为5907m3/s。溢洪道设3个溢流表孔，每孔净宽12m,溢流前沿总宽44m。排沙隧洞由有压洞段、无压洞段、出口明渠段、事故闸门井、工作闸室组成，总长848.8m；有压段洞径4m,事故闸门孔口尺寸3亦4m,弧形工作闸门孔口尺寸3m<3m。2溢洪道优化的目的、任务2.1溢洪道优化目的龙马水电站溢洪道泄洪水头为100m左右，最大泄量约6800m3/s；结合

3、现场地形、地质条件，为减轻溢洪道挑流消能对下游河道的冲刷、并方便运行管理，溢洪道泄槽用两道中隔墙分为3个泄槽。出口采用挑流消能，挑坎相互独立、原方案在可行性研究阶段已通过审查。根据工程现场施工面貌及进度安排，按溢洪道分3个独立泄槽的设计方案，要在2007年汛期来临前建成溢洪道，并具备泄水条件，难度非常大，因此，提出如下优化建议：去掉泄槽中1#、2#泄槽之间中隔墙，相应调整挑流鼻坎体形；缩短引渠左导墙长度；引龙马水电站技施阶段水工整体模型试验研究报告渠前端未开挖部分不再进行开挖。这样可以减小工程量、简化施工方法、缩短施工时间。如溢洪道在2007年汛期具备泄水条件，导流洞就可在汛前下闸、水库蓄水，

4、提前一个汛期发电，经济效益巨大。因此，有必要通过水工模型试验论证上述优化方案的技术可行性，为工程建设进行科学决策提供可靠依据。(1) 对溢洪道工程需要委托四川大学进行水力学模型试验，提出优化后水力学模型。然后与设计单位共同研究后提出溢洪道体型修改意见，然后反馈给四川大学进行补充优化试验，最终提出推荐溢洪道体型优化方案2.2工程优化任务2.2.1水力模型试验对溢洪道引渠、闸室、槽身及出口挑流鼻坎挑流水舌流态进行仔细的观测，特别要指出一些特殊的水力学现象，例如进口是否有旋涡、槽身是否有冲击波、挑流鼻坎起挑和终挑流量、渥奇曲线段的水流形态、下游水流对岸坡的冲刷影响、回流对尾水出流的影响等；量测流道水

5、面线，观测泄槽内水流流态和水面形态，观测泄槽沿程水深分布，为边墙高度设计提供试验依据；测定挑射水流的水力学参数，如挑射水流的内外缘轨迹、挑距、落点位置等；为出口挑坎体型优化提供相关参数；下游河道采用动床，应测定冲刷坑的范围、形状、深度，以绘制等高线的方法表示出冲坑和堆丘的形状，并以枢纽座标系统作为参照系；测量下游河床岸边流速；2.2.2确定溢洪道优化后的体型根据水力学试验测试内容对模型所提的初步布置方案，与设计院共同研究后提出溢洪道体型优化初步修改意见，然后进行补充优化试验，最终提出推荐的体型优化方案。设计院根据最终的体型优化方案进行结构设计。二盐垣r1F.r*H-rr#-V1岳I£

6、11kiX*-i§.3上兰CMs5raf<UbAa中函2,1M屈ZKC>离畛书Haw®3.溢洪道模型试验工况及内容模型的高程范围从480m至645m,模型总高度约4m,上游至导流洞进口前约200m,下游至坝轴线以下1200m左右，模型全长约40m。3.1试验工况试验工况见下表：表4-1模型试验工况表试验组次水库水位(m)洪水频率(%)总下泄流量(m3/s)发电3(m/s)泄洪建筑物(m3/s)溢洪道设计泄量(m3/s)溢洪道试验泄量(m3/s)左泄槽(m3/s)右泄槽(m3/s)排沙洞(m3/s)备注163913901801210960960局开全关全开(250

7、)常年洪水2639202110180193016801938全开全关全开(250)常年洪水363914910180473044804480(854)局开(3876)全开全开(250)消能标准4639.410.25907180572754776050全开全开全开(250)设计洪水5641.990.0269460694666967630全开全开全开(250)校核洪水3.2试验内容(1) 观测进口、泄槽、出口水流流态，测量各工况溢洪道沿程各断面水深、流速分布、水位波动；(2) 测量特征工况下，掺气槽空腔长度，评价掺气效果，优化掺气设施的体形；(3) 测量在各水位运行工况下，出口挑流鼻坎水深、流速和压

8、力分布，鼻坎末端水舌的挑射距离、入水宽度等，优化出口挑坎体形；(4) 测量在各运行工况下，下泄水流对河槽的影响，两岸边坡波浪波高，河床流速分布及堆丘形成情况，泄洪雾化对边坡的影响，对岸坡保护范围和型式提出建议；(5) 提出溢洪道出口挑坎体型的优化建议；(6) 对溢洪道运行工况提出优化建议。4溢洪道模型试验成果及分析4.1进口流态及体型优化根据龙马水电站施工进度，由设计单位提供的溢洪道进口体型及现状图见图5-1。由图可见，进口左导墙位置及体型与可行性设计阶段有较大调整。左导墙在圆弧直墙修建6.0m高度后改为椭圆直墙，并将导墙长度由原来的157.412m调整为93.2m。溢洪道进口前引渠转弯半径和

9、转角不变，转弯半径和转角分别为R=240m和8=137°26'41引渠宽度为B=44m,同时，引渠进口局部地形没有开挖。4.2泄糟流态及体型优化对溢洪道泄槽水力特性的测试，主要用丁评价泄槽边墙尺寸和体型是否满足设计要求。对丁两个泄槽的布置型式，泄槽内水流流态主要受进口水流条件、中隔墩尾部体型及掺气减蚀设施体型的影响。尤其是右侧泄槽受进口水流条件、中隔墩尾部体型及掺气减蚀设施体型的影响非常明显。试验测试结果表明，溢洪道引渠段设计合理，泄槽进口水流基本平顺，没有出现明显的不利水流流态。本节主要针对右泄槽中隔墩尾部体型、掺气减蚀设施进行试验及体型优化研究。4.3右泄糟出口挑坎流态及

10、体型优化溢洪道采用双泄槽方案，将水流分隔成2条流道，其中，左泄槽宽度为13m,右泄槽宽度为29m。主要思路是在底坡及边墙高程与地形相适应的前提下，通过水流分成两股，尽可能将各自的出口位置前移，右侧采用较大的挑角，使挑距最远，而左槽则采用较小的挑角。主要研究以下几个方面对体型优化的影响：挑流鼻坎挑流水舌、溢洪道泄洪雾化的初步分析、挑流鼻坎时均压力、推荐挑流鼻坎脉动压力、下游冲刷试验成果、溢洪道泄洪对电站尾水的影响、挑流鼻坎水面线等。L峭_NEocTEuzh(=DJEi64J.OOO-&43.0M奇WB1+3L一Kwr-=旬一1In+240.000四1|mii图4-1溢洪道平面布置图:小7*IILwy=g-i2K+o.QQj<?2?LKLvtA-l-v图4-2溢洪道中轴线纵剖面布置图5结论由丁组织开展了龙马水电站溢洪道1:5