Chardara水電站泄洪消能模型試驗研究.pdf

1、水利水電工程中，泄水建筑物是保證水庫安全，充分發(fā)揮工程效益的關(guān)鍵，消能防沖也一直是水利科學(xué)鼓勵研究的方向。 Chardara(卡爾達拉)水電站運行中發(fā)現(xiàn)的問題：卡爾達拉水電站泄水道底板現(xiàn)行體型采用的是直線折坡形式，由于該體型設(shè)計不合理加之年久失修，底板出現(xiàn)了不同程度的破壞，流態(tài)不佳，影響了工程的正常運行。在現(xiàn)行方案的試驗長中還發(fā)現(xiàn)：首先由于泄水底孔閘室內(nèi)存在兩個孤立的中墩，導(dǎo)致閘室流態(tài)較差；其次，泄水道底板直線連接，流線性較差，

2、底板出現(xiàn)了一定程度的損壞；最后，消力墩的尺寸設(shè)計的不合理也導(dǎo)致了消力池中水流流態(tài)較差。針對卡爾達拉水電站在長期的運行中出現(xiàn)了流態(tài)不良，堰頂局部存有負壓，泄水道底板發(fā)生了不同程度的空蝕破壞。針對上述問題進行了不同方案的試驗研究，并從水流流態(tài)、底板壓強、消能率等方面綜合考慮，優(yōu)化了體型，提出了解決辦法。 本研究采用物理模型試驗，工程的試驗研究是依據(jù)工程資料，按照重力相似準(zhǔn)則，在實驗室建立水工整體模型，模型比尺采用1:40，通過模型試

3、驗驗證并完善泄水道建筑物體型及輔助消能工布置的合理性，研究泄水道水流特性和泄流消能效果，提出了改善泄水道水流流態(tài)和提高消能率的工程措施。 本研究主要完成以下三方面工作： (1)卡爾達拉水電站泄水道底板體型優(yōu)化試驗。泄水道底板體型在經(jīng)過現(xiàn)行方案體型Ⅰ,直線折坡型，底板采用1:2.8的斜坡相連；三種曲線拋物線體型。曲線拋物線Ⅰ型：底孔堰面由斜直線改為拋物線方程為y=x2/84.681；曲線拋物線Ⅱ型：曲線拋物線Ⅰ型的基礎(chǔ)上調(diào)

4、整堰面曲線，為y=x2/211.7025堰末端形成6m跌坎；曲線拋物線Ⅲ型：方程y=x2/423.405將堰面改為拋物線型，堰面末端抬高8m；一種直線跌坎型，在曲線拋物線Ⅱ型的基礎(chǔ)上將堰做成平面并將堰面末端抬高至水平，形成10m的跌坎。在經(jīng)過5種泄水道底板體型的優(yōu)化試驗研究得出，底孔堰面由斜直線改為拋物線，方程為y=x2/84.681，即為優(yōu)化方案Ⅰ，亦即實施方案。試驗表明該種拋物線型堰面可以消除運行工況下堰頂附近的負壓，避免了堰頂附近

5、的空蝕破壞，改善了空化性能。 (2)為了解決現(xiàn)行方案中消力墩高度過大的問題，經(jīng)過了8種體型布置形式的優(yōu)化比較，體型1:消力墩原位置不變，高度減少至4m；體型2:消力墩原位置不變，高度減少至3m；體型3:取掉上游一個消力墩，下游兩個消力墩不變，高度5m；體型4:將上游消力墩移至下游消力墩位置線，并均布，高度4m體型5：將上游消力墩移至下游消力墩位置線，并均布，并兩側(cè)消力墩高度減少至4m；體型6：上游消力墩原位置不變，高度減少至3m

6、，下游改為3個消力墩并均布，并兩側(cè)消力墩高度減少至4m；體型7：上游消力墩取消，下游3個且均布，高度減少至3m；體型8：取掉上下游消力墩，在下游消力墩末端下移2m布置4個消力墩且均布，高度減少至4m。經(jīng)過上述消力墩8種體型布置形式，96個組合試驗進行了觀測比較，結(jié)果表明，現(xiàn)行消力墩布置形式合理可行即：優(yōu)化方案Ⅰ閘墩+現(xiàn)行方案消力墩布置但墩高應(yīng)減至4m，各工況水躍位置適中，流態(tài)較好，滿足工程要求。 (3)在經(jīng)過5種泄水道底板體型及