水力樞紐工程模型試驗(yàn)分析
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在水流的控制部分的堰型采用的是駝峰堰，這是一種很特別的堰型，堰頂?shù)母叨冗_(dá)到642.50m,堰后所接的陡坡段的比例基本上是1：15，擋水所使用的設(shè)備主要是弧形工作門(mén)，為加固這種擋水的設(shè)備，另外設(shè)置了平板檢修門(mén)，整體的控制部分長(zhǎng)度為25.0m。泄槽部分主要是通過(guò)壩肩岸坡，總長(zhǎng)度為250m，此段的基巖也基本呈現(xiàn)裸露的狀態(tài)，巖性為變質(zhì)砂巖，巖體的主要特征是堅(jiān)硬，因此，這種巖體的抗沖擊力超強(qiáng)。出口部分采用的是挑流消能，河岸基巖上主要是挑流坎的布置，這種河岸基巖主要的第四系全新統(tǒng)坡?lián)羲槭?，其結(jié)構(gòu)可以說(shuō)是非常結(jié)實(shí)和嚴(yán)密的。挑流鼻坎的總長(zhǎng)度為15.5m，總寬度為10m，挑角27.58，鼻坎高程607.491m。
水力樞紐工程試驗(yàn)?zāi)M設(shè)計(jì)
對(duì)于水力樞紐工程的建設(shè)，是必須簽訂相關(guān)合同的，合同主要是對(duì)工程建設(shè)的質(zhì)量建設(shè)提出一定的要求，因此，在工程進(jìn)行試驗(yàn)?zāi)M時(shí)，應(yīng)按照合同的要求，來(lái)設(shè)定試驗(yàn)?zāi)M的具體內(nèi)容以及實(shí)驗(yàn)供水、場(chǎng)地布置等條件。在建立模型的過(guò)程中，首先應(yīng)按照重力相似準(zhǔn)則對(duì)水力樞紐工程進(jìn)行有效設(shè)計(jì)，其中的幾何模型比例尺應(yīng)該是40，而流量的比例尺應(yīng)該是10119.3，流速比例尺應(yīng)該為6.32，粗糙率的比例尺應(yīng)該是1.85，時(shí)間比例尺應(yīng)該為6.32，最后則應(yīng)確定泥沙粒徑比例尺為40。[2]由伊茲巴斯公式計(jì)算沖料粒徑Vs=Kd式中，Vs為抗沖流速，K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，其取值范圍一般為5～7m二分之一次方/s。強(qiáng)風(fēng)化層允許抗沖流速為1.0m/s，弱風(fēng)化層為2.5～3.5m/s新基巖為5.0～6.0m/s。
1對(duì)原設(shè)計(jì)方案實(shí)驗(yàn)的研究
在進(jìn)行制作溢洪道水工模型時(shí)，一般比較注重原設(shè)計(jì)方案的驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的研究，對(duì)于溢洪道中的水工狀況的測(cè)試一般是通過(guò)各種過(guò)流部位的流態(tài)和流速和壓力分布等進(jìn)行的，對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析一般是從觀測(cè)和校核水工狀況下的溢洪道挑流沖坑形態(tài)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行的，從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以明確的分析出溢洪道之所以會(huì)影響堰的過(guò)流能力，是因?yàn)橐绾榈肋M(jìn)口是通過(guò)直角連接的，流態(tài)非常紊亂，在設(shè)計(jì)水位和校核水位的形勢(shì)下，駝峰堰的堰流流態(tài)并不是很明顯。為解決這一問(wèn)題，必須與設(shè)計(jì)單位和設(shè)計(jì)人員進(jìn)行必要的溝通，將閘前進(jìn)口形式改為1/4圓弧連接(半徑為10m)，進(jìn)口引渠段底寬改為20m。
2對(duì)修改方案試驗(yàn)的研究和分析
在進(jìn)口形式改為圓弧連接后，試驗(yàn)并詳細(xì)觀測(cè)此方案的溢洪道運(yùn)行水位流量關(guān)系及典型洪水位時(shí)開(kāi)度流量關(guān)系，以及在正常蓄水位、設(shè)計(jì)洪水位、校核洪水位的不同開(kāi)度條件下的水面線及流速分布、沿程動(dòng)水壓強(qiáng)分布、出口挑坎的挑距及起挑流量等參數(shù)。[3]試驗(yàn)測(cè)定了643.5～653.36m等20多種不同洪水位時(shí)溢洪道的下泄流量，測(cè)得的各典型洪水位時(shí)溢洪道的下泄流量見(jiàn)表1，可見(jiàn)，設(shè)計(jì)校核洪水位時(shí)溢洪道下泄流量的試驗(yàn)值均大于計(jì)算值，結(jié)果說(shuō)明在設(shè)計(jì)校核洪水位情況下，溢洪道的泄流能力均能滿足泄洪要求試驗(yàn)測(cè)定了正常蓄水位設(shè)計(jì)洪水位不同開(kāi)度工況下溢洪道的下泄能力，測(cè)得的不同工況時(shí)溢洪道1∶15陡槽段1∶5陡槽段的泄流量和水深分別見(jiàn)表1和表2。
由表1可見(jiàn)，溢洪道1∶15陡槽段在設(shè)計(jì)校核洪水位下閘門(mén)全開(kāi)時(shí)的最大水深均位于0+060斷面前后，主要是由于斷面收縮折沖水流擺動(dòng)影響，校核洪水位下水流間歇拍打邊墻最大水深達(dá)到10.0m;設(shè)計(jì)洪水位及正常蓄水位時(shí)水流間歇拍打邊墻最大水深可達(dá)8m不同洪水位其他開(kāi)度時(shí)水深相對(duì)較低，水流折沖現(xiàn)象明顯，但間歇拍打邊墻相對(duì)不高，相同水位條件下不同開(kāi)度的最大水深隨開(kāi)度增加向上游移動(dòng)，而此處邊墻高為11.5m，可以考慮根據(jù)最大水深位置適當(dāng)降低邊墻高度由表2可見(jiàn)，溢洪道1∶5陡槽段在設(shè)計(jì)校核洪水位下閘門(mén)全開(kāi)時(shí)的最大水深均位于0+170斷面前后，也是受上游折沖水流擺動(dòng)影響，校核洪水位下水流間歇拍打邊墻最大水深超過(guò)6.0m;設(shè)計(jì)洪水位及正常蓄水位各種開(kāi)度時(shí)水深都在5.6m以下，而此處邊墻高為6.0m，因此此處邊墻高度不能滿足過(guò)流要求，需要在變坡點(diǎn)(樁號(hào)0+145)至樁號(hào)0+200之間加高邊墻高度，另外邊坡點(diǎn)上游也需要適當(dāng)加高邊墻。（本文作者：周耀剛 單位：黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院）
