高水头、狭窄河道大交角溢洪道挑流消能防冲设计
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
流速 ９ ． ４ ２ ｍ ／ ｓ ， 左岸岸边最大流速 ８ ． ４ ｍ ／ ｓ 。 从水工模型试验结果看 ， 初选挑坎体型主要还 存在 以下问题 ， 挑射水舌入水点的纵 向变幅范围过
１ 前 言
从 国 内 已建 或 在建 大型 岸边 溢洪 道 的设 计 过程
看， 挑流水舌归槽与下游 冲刷问题、 如何选择溢洪道 出口位置与挑坎体型 、 下游河道扩挖及防护至关重 要， 直接影响溢洪道运行 的安全 、 消能效果和下游岸 坡的稳定 。本文 以某水 电站溢洪道为例， 阐述 高水 头、 狭窄河道大交角溢洪道消能防冲的设计思路及
物按 １ ０ ０年一 遇洪 水设计 。
溢洪道由进 口段、 无压洞段 、 明槽段和出口挑流
鼻坎段组 成 ，总长度 约 ２ １ ７ ０ ｒ ｌ ｌ ，最 大泄量 ４ １ ０ ０ ｍ Ｖ ｓ ， 上下游水位差约 ２ ４ ０ ｍ， 单宽流量 ２ ６ ０ ｍ 。挑 流鼻坎为连续挑坎 。 溢洪道出 口 河谷两岸岸坡陡峻，
（ １ ） 本工程挑坎高程距河床达 １ ０ ０ ｍ以上 ， 所 以可以考虑挑角采用小角度、 零角度或负角度 ， 这样
可 以有 效减 小不 同泄 洪 工况下 出流挑射 水舌 入水 点
的纵向变幅范围 ， 有利减轻对对岸的冲刷及减少岸
坡 开挖 范 围 。
流量起挑 困难及砸本岸问题 ， 冲刷较大部位集 中于 对岸 ， 最大冲坑深度 ２ ５ ｍ， 右岸存在 回流 ， 岸边最大
第３ ２卷第 ２ 期
２ ０ １ ３年 ４月
红水河
Ｈｏ ｎ ｇ Ｓ ｈ ｕ ｉ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ
Ｖｏ １ ． ３ ２， Ｎｏ ． ２ Ａｐ ｒ ． ２ ０ １ ３
高水头 、 狭窄河道大交角溢洪道挑流消能防冲设计
索慧敏 ， 王 方亮
（ 中国水 电顾 问集 团成都勘测设 计研究院 ， 四川 摘 成都 ６ １ ０ ０ ７ ２ ）
ｍ扩宽 至 ２ ５ ｍ， 左侧扩散 角为 １ 。 ５ ２ ， 右侧 扩散角 为ｌ 。 ４ ９ ３ ４ ” ， 挑坎反弧半径 Ｒ ＝ ５ ０ ｍ， 挑角 ３ ０ 。 。基 于 水 垫塘 的设 计思 路 ，下游 河 道采 用大 扩挖及 深 挖方 案， 挑坎体型及下游扩挖见图 ２ 及图 ３ 。
要： 针 对 高水 头、 狭窄河道 大交角溢洪道挑流消能 防冲设 计 ， 文章 通过优选挑坎 体型及 下游河道扩挖 防护 。 并结
合 水工模 型试验成 果 ， 优选 出挑坎体型 ， 很 好地解决 了水流归槽、 消能、 防冲等 问题。
关键词 ： ．１ － 模 型试验 ； 挑 坎体型 ； 挑 流消能； 结构设计 中国分类 号： Ｔ Ｖ ６ ５ ３ ￣ ． ３ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号： １ ０ ０ １ — 钧８ ｘ（ ２ ０ ｌ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ０ ５ － ０ ４
天然河床狭窄（ 枯水期河水面宽 ３ ３ — ９ ３ ｍ） ， 河床覆
盖层厚约 ５ ０— ９ ０ Ｉ ｌ ｌ ， 溢洪道轴线与下游河道夹角约 ５ ０ ｏ 。溢洪道出口平面布置见 图 １ 。
本工程选择连续挑坎作为基本方案进行设计， 为 了解决好挑射水体的归槽和消能等问题 ， 主要从优选
图２ 溢洪道出 口平面布置图
图 ３ 挑坎体型及下游扩挖图
针对上述设计方案 ， 开展水工模 型试验进行验 证。 结果表明， 入水单宽流量约 ７ ０ ｏ ｒ ｔ ｓ ， 校核洪水工 况， 挑坎 水 舌 挑 距 为 ２ １ ０—２ ６ ０ ｍ， 水 舌 落 点位 于 天 然河道 中部 ， 水舌人水角约 ６ ５ 。 ， 从水舌形态看水体 空 中扩散不够充分 ， 产生的涌浪约 ２ ． ８ Ｉ ｌ ｆ ｌ ， 并存在小
５
红水河 ２ ０ １ ３年第 ２期
道方 向扩散 ， 使水 流空中消能充分 ， 控制坎上 流速 （ 按不超过 ５ ０ ｍ ／ ｓ 控制 ） ， 处理好水流归槽 、 小流量 起挑及下游岸坡冲刷等问题 。为此 ， 前期设计 中， 考 虑出 口挑坎采用非对称扩散平 切体 型 ，宽度 由 ｌ ６
体会 。
图 １ 溢洪道出口平面 布置筒 圈
３ 挑流消能及结构设计
３ ・ １工 程 特点和 难点
本工程河谷两岸岸坡陡峻 ， 河床狭窄， 地形 自 然 坡度 ４ ０ ￣ 一 ５ ０ 。 ， 溢洪道轴线与下游河道夹角约为 ５ ０ ￣ ， 上下游水位差达到 ２ ４ ０ ｍ， 泄洪功率约 １ ０ １ ２ ７ Ｍ Ｗ， 不 利于挑流水舌沿河道方向扩散， 也不利于下游水流平 顺衔接归槽 ， 易形成 回流 ； 因水头很高， 为了控制泄槽 流速过高 ，方案布置上不得不抬高溢洪道出口高程 ， 而向后退 ， 由此带来了在小流量隋况下砸本岸和开挖 量大的问题 ； 溢洪道为枢纽的主要泄洪建筑物 ， 其运 行工况复杂、 泄量变化大、 启用频繁、 出流挑射水舌变 幅宽， 入水变化范围大； 两岸防冲问题突出。
３ ． ２ 初 选方 案挑 坎体 型 及下 游河 道扩挖
２ 工程 概况
某水 电站枢纽主要 由土质心墙堆石坝 、 引水发 电系统 、 １ 条洞式溢洪道、 ｌ 条深孔泄洪洞 、 １ 条竖井
泄洪洞 、 １ 条放空洞组成。 枢纽主要建筑物防洪标准
按 １ ０ ０ ０年一遇洪水设计 ， 可能最 大洪水 （ Ｐ Ｍ Ｆ ） 校 核， 下游护岸工程、 泄洪雾化 区防护工程等次要建筑
出口挑坎体型和下游河道扩挖等方面进行设计。 结合本工程水头高 、 溢洪道轴线与河道交角大、 河谷狭窄等因素 ， 设计 中应考虑挑射水体尽量沿河
收稿 日期： ２ ０ １ ２ — １ ０ － ３ １ ；修回 日期： ２ ０ １ ２ — １ ２ — １ ７
Biblioteka Baidu
作者简介：索慧敏 （ １ ９ ８ ｏ ＿ ） ， 男， 山西长子县人 ， 工程师 ， 学士 ， 主要从事水工设计工作 ； Ｅ — ｍ ａ ｉ ｈ ２ ７ ３ ８ ８ １ ５ ９ ９ ＠ ｑ ｑ ． ｔ ｏ ｍ 。
１ 前 言
从 国 内 已建 或 在建 大型 岸边 溢洪 道 的设 计 过程
看， 挑流水舌归槽与下游 冲刷问题、 如何选择溢洪道 出口位置与挑坎体型 、 下游河道扩挖及防护至关重 要， 直接影响溢洪道运行 的安全 、 消能效果和下游岸 坡的稳定 。本文 以某水 电站溢洪道为例， 阐述 高水 头、 狭窄河道大交角溢洪道消能防冲的设计思路及
物按 １ ０ ０年一 遇洪 水设计 。
溢洪道由进 口段、 无压洞段 、 明槽段和出口挑流
鼻坎段组 成 ，总长度 约 ２ １ ７ ０ ｒ ｌ ｌ ，最 大泄量 ４ １ ０ ０ ｍ Ｖ ｓ ， 上下游水位差约 ２ ４ ０ ｍ， 单宽流量 ２ ６ ０ ｍ 。挑 流鼻坎为连续挑坎 。 溢洪道出 口 河谷两岸岸坡陡峻，
（ １ ） 本工程挑坎高程距河床达 １ ０ ０ ｍ以上 ， 所 以可以考虑挑角采用小角度、 零角度或负角度 ， 这样
可 以有 效减 小不 同泄 洪 工况下 出流挑射 水舌 入水 点
的纵向变幅范围 ， 有利减轻对对岸的冲刷及减少岸
坡 开挖 范 围 。
流量起挑 困难及砸本岸问题 ， 冲刷较大部位集 中于 对岸 ， 最大冲坑深度 ２ ５ ｍ， 右岸存在 回流 ， 岸边最大
第３ ２卷第 ２ 期
２ ０ １ ３年 ４月
红水河
Ｈｏ ｎ ｇ Ｓ ｈ ｕ ｉ Ｒｉ ｖ ｅ ｒ
Ｖｏ １ ． ３ ２， Ｎｏ ． ２ Ａｐ ｒ ． ２ ０ １ ３
高水头 、 狭窄河道大交角溢洪道挑流消能防冲设计
索慧敏 ， 王 方亮
（ 中国水 电顾 问集 团成都勘测设 计研究院 ， 四川 摘 成都 ６ １ ０ ０ ７ ２ ）
ｍ扩宽 至 ２ ５ ｍ， 左侧扩散 角为 １ 。 ５ ２ ， 右侧 扩散角 为ｌ 。 ４ ９ ３ ４ ” ， 挑坎反弧半径 Ｒ ＝ ５ ０ ｍ， 挑角 ３ ０ 。 。基 于 水 垫塘 的设 计思 路 ，下游 河 道采 用大 扩挖及 深 挖方 案， 挑坎体型及下游扩挖见图 ２ 及图 ３ 。
要： 针 对 高水 头、 狭窄河道 大交角溢洪道挑流消能 防冲设 计 ， 文章 通过优选挑坎 体型及 下游河道扩挖 防护 。 并结
合 水工模 型试验成 果 ， 优选 出挑坎体型 ， 很 好地解决 了水流归槽、 消能、 防冲等 问题。
关键词 ： ．１ － 模 型试验 ； 挑 坎体型 ； 挑 流消能； 结构设计 中国分类 号： Ｔ Ｖ ６ ５ ３ ￣ ． ３ 文献标识码 ： Ｂ 文章编号： １ ０ ０ １ — 钧８ ｘ（ ２ ０ ｌ ３ ） ０ ２ — ０ ０ ０ ５ － ０ ４
天然河床狭窄（ 枯水期河水面宽 ３ ３ — ９ ３ ｍ） ， 河床覆
盖层厚约 ５ ０— ９ ０ Ｉ ｌ ｌ ， 溢洪道轴线与下游河道夹角约 ５ ０ ｏ 。溢洪道出口平面布置见 图 １ 。
本工程选择连续挑坎作为基本方案进行设计， 为 了解决好挑射水体的归槽和消能等问题 ， 主要从优选
图２ 溢洪道出 口平面布置图
图 ３ 挑坎体型及下游扩挖图
针对上述设计方案 ， 开展水工模 型试验进行验 证。 结果表明， 入水单宽流量约 ７ ０ ｏ ｒ ｔ ｓ ， 校核洪水工 况， 挑坎 水 舌 挑 距 为 ２ １ ０—２ ６ ０ ｍ， 水 舌 落 点位 于 天 然河道 中部 ， 水舌人水角约 ６ ５ 。 ， 从水舌形态看水体 空 中扩散不够充分 ， 产生的涌浪约 ２ ． ８ Ｉ ｌ ｆ ｌ ， 并存在小
５
红水河 ２ ０ １ ３年第 ２期
道方 向扩散 ， 使水 流空中消能充分 ， 控制坎上 流速 （ 按不超过 ５ ０ ｍ ／ ｓ 控制 ） ， 处理好水流归槽 、 小流量 起挑及下游岸坡冲刷等问题 。为此 ， 前期设计 中， 考 虑出 口挑坎采用非对称扩散平 切体 型 ，宽度 由 ｌ ６
体会 。
图 １ 溢洪道出口平面 布置筒 圈
３ 挑流消能及结构设计
３ ・ １工 程 特点和 难点
本工程河谷两岸岸坡陡峻 ， 河床狭窄， 地形 自 然 坡度 ４ ０ ￣ 一 ５ ０ 。 ， 溢洪道轴线与下游河道夹角约为 ５ ０ ￣ ， 上下游水位差达到 ２ ４ ０ ｍ， 泄洪功率约 １ ０ １ ２ ７ Ｍ Ｗ， 不 利于挑流水舌沿河道方向扩散， 也不利于下游水流平 顺衔接归槽 ， 易形成 回流 ； 因水头很高， 为了控制泄槽 流速过高 ，方案布置上不得不抬高溢洪道出口高程 ， 而向后退 ， 由此带来了在小流量隋况下砸本岸和开挖 量大的问题 ； 溢洪道为枢纽的主要泄洪建筑物 ， 其运 行工况复杂、 泄量变化大、 启用频繁、 出流挑射水舌变 幅宽， 入水变化范围大； 两岸防冲问题突出。
３ ． ２ 初 选方 案挑 坎体 型 及下 游河 道扩挖
２ 工程 概况
某水 电站枢纽主要 由土质心墙堆石坝 、 引水发 电系统 、 １ 条洞式溢洪道、 ｌ 条深孔泄洪洞 、 １ 条竖井
泄洪洞 、 １ 条放空洞组成。 枢纽主要建筑物防洪标准
按 １ ０ ０ ０年一遇洪水设计 ， 可能最 大洪水 （ Ｐ Ｍ Ｆ ） 校 核， 下游护岸工程、 泄洪雾化 区防护工程等次要建筑
出口挑坎体型和下游河道扩挖等方面进行设计。 结合本工程水头高 、 溢洪道轴线与河道交角大、 河谷狭窄等因素 ， 设计 中应考虑挑射水体尽量沿河
收稿 日期： ２ ０ １ ２ — １ ０ － ３ １ ；修回 日期： ２ ０ １ ２ — １ ２ — １ ７
Biblioteka Baidu
作者简介：索慧敏 （ １ ９ ８ ｏ ＿ ） ， 男， 山西长子县人 ， 工程师 ， 学士 ， 主要从事水工设计工作 ； Ｅ — ｍ ａ ｉ ｈ ２ ７ ３ ８ ８ １ ５ ９ ９ ＠ ｑ ｑ ． ｔ ｏ ｍ 。