贊比亞下凱富峽水電站溢洪道模型試驗及優化研究.pdf

1、隨著國內外高壩建設的不斷發展,尤其是在高水頭、窄河道、大泄量條件下,常規的底流消能和挑流消能很難達到有效、安全和經濟的要求。據統計,全世界已建100m以上的高壩有400余座,這些高壩泄水工程中的水流流速都在40m/s左右或更高,在高速水流的作用下,泄水建筑物需要解決泄流能力、沿程壓力分布、水面線位置和形狀以及消能防沖等問題。針對這些問題,以往的研究中,模型試驗的方法因為試驗結論真實可靠,是工程設計的最終驗證而得到廣泛的應用和發展,成為解

2、決溢洪道泄流消能防沖問題的有效手段。近幾年,計算機技術的不斷發展,拓展應用領域不斷擴大,為數值模擬計算提供了強有力的工具,數值模擬為泄水建筑物內部水流流動實際模擬提供了手段,最大程度節約了人力資源。
　　贊比亞下凱富峽水電站洪水量較大,左岸溢洪道和右岸泄洪洞挑流水舌對河岸沖刷比較嚴重,且水流對岸坡形成淘刷,影響到兩岸邊坡的穩定性,因此,分析其水利特性的變化規律,對溢洪道挑流鼻坎及引水渠進行優化具有重要的意義。本文以下凱富峽水電站溢

3、洪道設計方案優化為出發點,進行了模型試驗和數值模擬研究,主要成果及結論如下:
　　(1)構建下凱富峽水電站整體水工模型試驗,通過試驗研究,對溢洪道泄流能力、壓力分布、水流空化數等基本的水力特性進行分析;
　　(2)通過試驗研究,提出了原設計挑流鼻坎不足之處,提出了等寬鼻坎、斜切式鼻坎、右擴散鼻坎、小半徑、大挑角鼻坎等多種修改方案,對各方案進行試驗驗證,根據試驗結果,通過對下游河道最低沖坑、下游河道最大淤積體、左右岸邊沖刷情況

4、等參數的分析,大挑角、舌型鼻坎具有體型簡單、水舌形態好、下游河道沖刷輕等優點,可以作為溢洪道鼻坎設計方案。
　　(3)通過試驗研究,提出了原設計引渠不足之處,提出引渠左岸坡腳線前沿平行往右岸平移、引渠進口寬度減小61m等不同試驗方案,并對試驗方案進行試驗驗證。試驗結果表明:縮小連接圓弧半徑至R=120m,連接圓弧起點調整至溢S0-035m,圓弧角度為α=55°,左岸開挖邊坡坡腳線連接圓弧半徑為R=145m時,引渠內水面平順穩定、水