戈兰滩水电站泄水建筑物设计

２００９年第２８卷增刊・ＤＷＲ呱水利水电工程设计

戈兰滩水电站泄水建筑物设计

包冀邢

吴正桥

白俊岭蔡胜利

摘要戈兰滩水电站泄水建筑物集中布置在主河道，且表孔和底孔采用“五表二底”的高低重叠布置方式。采用

宽尾墩一消力池一底孔跌流联合消能方式。水工模型试验表明宽尾墩形式效果良好。表、底孔已经投入运用，运行

结果表明设计是合理的。关键词

泄水建筑物

宽尾墩

消力池

底孔

跌流联合消能

戈兰潍水电站

中图分类号Ｔｖ６５ｌ文献标识码Ｂ

文章编号１００ｒ７．６９踟（２００９）增刊＿０００ｒ７埘

戈兰滩水电站坝址为基本对称Ｖ形河谷，大坝为全断面碾压混凝土重力坝，最大坝高１１３

ｍ。

大坝分为左岸非溢流坝段、电站取水口坝段、泄水坝段、右岸非溢流坝段，主要建筑物的洪水标准按１００年一遇洪水设计，入库洪峰流量９

７１０ｍ３／ｓ，ｌ

０００年一遇洪水校核，入库洪峰流量１４

０００

ｍ３，ｓ。

泄水建筑物消能防冲设施按５０年一遇洪水设计，１００年一遇洪水校核。

１泄水建筑物

１．１泄水建筑物布置

根据水库运用要求和地形、地质条件，经比选，泄水建筑物集中布置在主河道且表孔和底孔采用“五表二底”的重叠布置方式见图ｌ。

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掏⑩消力池

防冲板

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圈ｌ戈兰滩水电站泄洪建筑物平面布置图

表孔共设５孔，布置在９。一１２。坝段上，为开敞式溢流堰，孔口尺寸为１３

ｍ×１８

ｍ，堰顶高程

４３８．００

ｍ。每孔均设工作闸门和事故检修闸门，工

作闸门为露顶式弧形闸门，由２×２０００

ｋＮ液压启

闭机操作，启闭机室设在闸墩顶部下游侧；工作闸门前设置叠梁检修闸门，由坝顶３

２００

ｋＮ门机启

闭。闸墩顶部设有工作桥、交通桥等。

底孔主要功能是泄洪排沙，共设２孔，布置在１０。、１１’号坝段表孔中墩底部，为坝身有压孔，孔口尺寸为４

ｍ×７

ｍ，孔底高程３９５．００ｍ，出口布

置在宽尾墩无水区内，出口孔口尺寸为４

ｍ×６ｍ，

后接短泄槽，通过跌流至下游消力池。底孔首部设置ｌ道平板事故检修闸门，由坝顶３２００

ｋＮ门机启

闭，工作弧门布置在出口处。由２

０００

ｋＮ液压启闭

机启闭，启闭机室设在底孔下游的边墙上。１．２泄水建筑物体形设计１．２．１表孔体形设计

溢流坝上游面铅直，堰顶高程为４３８．００ｍ，距上游面４．２３ｍ，以此为原点，溢流堰采用开敞式堰面曲线，堰面曲线方程为＇，＝０．０５００３７石１’衢，末点高程为４２１．３８ｍ，距上游面２７．２９ｍ，末点以下与１：０．７５下游坝坡相切，坝坡下部至高程３６５．２０ｍ，距上游面６９．４２２ｍ处采用半径为２３ｍ的反弧与底板高程为３５６．００ｍ的消力池相接。

闸墩为宽尾墩型，边墩的厚度为４．５ｍ，中墩

的厚度为５．５ｍ（下无底孔）和１０ｍ（下有底孔）闸墩的墩头过水处采用半径为２ｍ的ｌ，４圆，其余为直段，墩尾为Ｙ形宽尾墩，宽尾墩最大高度为３０．９ｍ，长度１２ｍ，边墩墩尾宽度４．４ｍ，中墩中间孔墩尾的宽度４．１ｍ，中墩边孔墩尾的宽度３．８

ｍ，

各孔孔口底宽均由１３ｍ缩窄至４．８ｍ，收缩比均为０．３６９，见图２。

图２戈兰滩水电站表孔剖面图

・８・水利水电工程设计硼聊皿・２００９年第２８卷增刊

１．２．２底孔体形设计

底孔担负着泄洪、排沙任务，布置在表孔中墩之下，底板高程３９５．００ｍ，共设２孔，采用有压孔设计。进口为喇叭口，顶部采用椭圆曲线，长半轴为７．５ｍ，短半轴为２．５ｍ，两侧曲线采用ｌ，４椭圆，长半轴为３ｍ，短半轴为ｌｍ，下部为半径１．５ｍ的ｌ，４圆弧。孔身的长度３２．８５ｍ，断面为４ｍ×７ｍ的矩形，其中出口断面处５ｍ范围顶板采用ｌ：５的压坡，出口断面的尺寸为４ｍ×６ｍ。

出口段为明流，至坝轴线下５０ｍ处跌落到消力池，出口段长度为ｌＯｍ，宽度由４ｍ扩散至６ｍ，底面１．３７ｍ范围采用半径为５０ｍ的圆弧过渡，后８．６３ｍ为ｌ：３９．９的缓坡，跌落处的高程为３９４．７６５ｍ。

底孔首部设置１道平板事故检修闸门，由坝顶３２００ｋＮ门机启闭，工作弧门布置在出口处，由２０００ｌ【Ｎ液压启闭机启闭，启闭机室设在底孔下游的边墙上。

圈３戈兰滩水电站底孔剖面圈

１．３水力计算

（１）表孔泄流能力按开敞式溢流堰泄流能力公式计算，计算成果见表ｌ。

表ｌ衰孔泄量计算成果表

上游水位，ｍ４４６．１４４４９．１２４５１．１９４５２．９８４５３．２４４５４．６９４５５．５６４５６．５６４５７．３４流量系数０．４５７Ｏ．４８０．４９２Ｏ．５０ｌ

Ｏ．勉０．５０７Ｏ．５０９０．５１１０．５１３泄流量，（矗・８。１）２７４６４６ｌｌ６１０８７５２ｌ７７３５８９６０９７０３ｌｏ５８５ｌｌ２９３

（２）底孔泄流能力按有压流的基本水力公式计算，计算成果见表２。

裹２底孔泄量计算成果表

２水工模型试验

为了验证泄水建筑物的过水能力、水流流态和消力池的消能效果等，进行了表、底孔断面模型和水力学整体模型试验。模型按重力相似率设计为正态模型，整体模型长度比尺为Ｌ，＝９０，断面模型长度比尺为￡，＝５０。试验针对宽尾墩溢流坝一岸边式厂房方案进行坝面、消力池及下游河道的流态、流速、水面线等水力要素进行观测，对整体布置的合理陛、泄流能力、消能防冲效果等方面进行评价。２．１泄水能力的试验成果

（１）表孔泄流能力试验成果见表３。

表３表孔泄量试验成果表

上游水位／ｍ４４６．１４４４９．１２４５１．１９４５２．１９８４５３．２４４５４．６９４５５．５６４５６．５６４５７．３４流耸系数０．４６５０．４７ｌＯ．４７４０．４７８０．４７９Ｏ．镐２Ｏ．勰３Ｏ．４８５Ｏ．鹪８泄流量，（矗・ｓ叫）２９５２４７７３６２０５７５７５７７８７８９９８９７２３ｌＯ嬲ｌｌ３４０

（２）底孔泄流能力试验成果见表４。

裘４底孔泄量试验成果表

库水位，ｍ４４６４５３４５３．１９４５５．５４４５６４５７．２９流量系数Ｏ．蛳５Ｏ．９７２３Ｏ．８７２４０．８７３９Ｏ．８７４００．８７４７泄流量／（矗・８—１）ｌ钾６．４ｌ３７５．４ｌ３７８ｌ４０９．４ｌ４１５．２ｌ４３２

２．２宽尾墩的试验成果

原设计中宽尾墩的底宽由底宽由１３ｍ缩窄至６ｍ，收缩比为０．４６ｌ，试验发现宽尾墩对水流的纵向拉开效果不明显，考虑泄水初始阶段下游河道水位尚低，继而考虑下游河道水位计算值与原型实际可能存在一定误差，试验中当把下游河道水位降低２—３ｍ后，设计和校核标准泄洪时，消力池消能明显不足，水流呈急流越过尾坎，造成防冲板下游河床产生冲刷。

鉴于以上原因，对宽尾墩体形进行修改，中间３孔的宽尾墩在起始断面位置不变，高程不变的基础上，将中间孔墩尾的宽度由原来的３．５ｍ加宽为４．１ｍ，孔收缩比由０．４６１减小到０．３６９。２个边孔采用外侧的宽尾墩宽由原来的３．８ｍ加宽为４．４ｍ，内侧的宽尾墩宽由原来的３．２ｍ加宽为３．８ｍ，起

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