顺溪拱坝溢流消能布置模型试验研究

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1、第４１卷第２１期人民长江Ｖｏｌ．４１，Ｎｏ．２１２０１０年１１月ＹａｎｇｔｚｅＲｉｖｅｒＮｏｖ．，２０１０文章编号：１００１－４１７９（２０１０）２１－００６２－０４顺溪拱坝溢流消能布置模型试验研究鲍倩，包中进，徐岗（浙江省水利河口研究院，浙江杭州３１００００）摘要：顺溪拱坝为抛物线型常态混凝土双曲变厚拱坝，针对其水头落差大所带来的坝下消能防冲问题，对原设计方案进行改进。原设计方案表孔水舌直接砸击下游左侧护坡及河道底，且水舌落地后向四周折射，不仅对设计护坡的稳定性构成危险，而且势必威胁坝肩的稳定。通过水工模型试验方案比较，优化了溢流堰的平面布置和中孔出口体型，推荐了

2、二道坝方案，改善了溢流堰进口及坝下水流流态，明显减轻了水流对坝下河床的冲刷，为设计提供了技术依据，成果可供类似工程参考。关键词：溢流拱坝；二道坝；消能防冲；试验研究；顺溪水电站中图法分类号：ＴＶ６４２．２文献标志码：Ａ处，坝顶高程为１０４．０ｍ，基建面高程９５．０ｍ。坝顶两１工程概况端上游侧各设５ｍ长直立墙，高程１０７．０ｍ。为避免顺溪水利枢纽位于浙江省平阳县鳌江北港支流顺泄洪对坝脚的淘刷，大坝两岸下游７０．００ｍ范围设溪上，是一座以防洪、供水、灌溉为主，结合发电等综合１．００ｍ厚混凝土护坡，护坡顶高程为１１０．００ｍ，另外［１］利用的工程。拦河坝采用抛物线型常态混

3、凝土双坝脚下游３０ｍ范围设１．００～２．００ｍ厚Ｃ２０混凝土护曲变厚拱坝，最大坝高１０１．００ｍ。工程为Ⅲ等工程，坦。按照１００ａ一遇洪水设计，１０００ａ一遇洪水校核。相拱坝坝址位于峡谷地段，河流自西向东流经坝址。应的设计洪水位１９２．７７ｍ，校核洪水位１９４．５９ｍ。设河谷底高程９６～９９ｍ，底宽３５ｍ，常见大块石分布。３计泄流量１７７３ｍ／ｓ，校核泄流量３２２５２ｍ／ｓ。泄水建筑物采用表孔结合中孔泄洪方式，坝顶表孔共３孔，总净宽３０．００ｍ，设３孔弧形闸门控制，溢流堰堰顶高程１８５．００ｍ。中孔布置于表孔右侧，共２孔，底高程１３６．５０ｍ，孔身尺寸２．８０ｍ×３

4、．５０ｍ，出口孔口尺寸为２．８０ｍ×３．００ｍ，采用挑流消能，挑流鼻坎顶高程１３６．８４ｍ，并设置二道坝形成水垫塘。工程平面布置见图１，溢流堰及中孔剖面图见图２。二道坝位于大坝下游约２２０ｍ图１工程平面布置收稿日期：２０１０－０８－２６作者简介：鲍倩，女，助理工程师，硕士，主要从事水工模型试验工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｑｑｂａｏ９２８＠１６３．ｃｏｍ第２１期鲍倩，等：顺溪拱坝溢流消能布置模型试验研究６３接砸击下游左侧护坡和山坡，砸击高程远超过设计护坡顶高程１１０．０ｍ，且水舌落地后向四周折射，不仅对设计护坡的稳定性构成危险，而且势必加剧拱坝坝肩的振动，造成坝肩的不稳定。（

5、４）二道坝坝高不足。表孔和中孔挑流水舌几乎干砸河床，在水垫塘内不能够形成漩滚消能。干砸后水流呈现３种特征：一部分水流向下游形成二次挑流，再次落地后形成水跃，击起阵阵白色浪花，跃后水流波动剧烈；一部分水流砸击河床后向两侧山坡折射，折射高度远远超过护坡图２溢流堰及中孔剖面图（单位：ｍ）顶高程１１０．０ｍ，最高达到１４０．０ｍ左岸谷坡３５°～４５°，右岸４０°～４８°。坝基及坝下游泄高程以上；一部分水流向坝脚翻滚，洪区域内的岩性为流纹质晶屑熔结凝灰岩，岩石坚硬；在水舌与坝脚之间形成大的回流区（阵发性，时而顺左右两岸分布有浸入辉绿岩脉，基岩抗冲流速为１５～时针时而逆时针）。

6、１８ｍ／ｓ。本工程水头落差大，近１００．００ｍ，挑流水舌（５）二道坝位置距主坝太近。二道坝前水流非常在空中波动、扩散、雾化现象将非常严重，且坝下消能不均匀，主流明显偏河道右侧，直接顶冲二道坝，左侧防冲问题突出，需要验证溢流堰的体型和布置，研究各存在大的回流区，水流漩滚掺气剧烈，对二道坝的稳定特征工况下拱坝溢流时沿程水流流态及水垫塘消能效也造成一定的影响。果，比较和确定二道坝布置，为设计提供技术依据。２研究方法本研究采用水工模型试验的方法，模型遵守重力相似准则，按正态模型设计。根据研究对象特点及研究目的和内容，经计算分析确定模型几何比尺Ｌ＝ｒ５０。试验段范围上游水库模

7、拟至坝前１２０ｍ，下游河图３设计工况表中孔水舌形态道模拟至坝后约５００ｍ，模型长度约１５ｍ。４修改方案试验成果３原布置存在的主要问题（１）不同库水位泄洪时，水流经反弧段出鼻坎后，４．１溢流堰布置的优化研究无明显向空中挑起形态，而是略呈俯冲挑入下游河道。针对原布置方案存在的问题，对原方案溢流堰体这主要是由于本工程是超设计水头运行（Ｈ／Ｈ＝型及平面布置作了如下修改：ｍａｘｄ１．６７），使得反弧段流线坦化严重，出现俯冲水流，从（１）表孔溢流堰以拱坝表孔圆弧中心点为圆心逆而减小了挑距。时针旋转３．３５°（溢流堰中心线向右岸平移约９ｍ）。（２）中孔水流出洞口后，水舌向两侧