导流底孔水力设计中的几个问题VIP免费

i，学镀叶导流底孔水力设计中的几个问题水利水电科学研究院(一)概述利用导流明槊和明渠坝段底孔做为施工期导流的泄水建筑物，是水利水电工程建设中常见的导流形式，有的底孔还与永久泄水深孔或坝体临时歃口形成上下双层孔(堰)联合泄流。导流底孔因系临时建筑物，其体型(包括进口顶、侧曲线门槽型式，出口体型，断面形状、高宽比等等)设计比较粗放，而运行条件却比较复杂，因而降低了底孔的泄流能力，或产生空化水流，甚至使底孔遭空蚀和磨损破坏这样的工程实例并不鲜见。导流底孔水力设计中的问题有：(1)底孔体型的优选及空化特性；(2)低水头运行时晓孔内明满流转换及进口立轴漩涡流态对底孔运行的影响；(3)底孔与其他泄水建筑物双层过水时，门井串水及出口交汇水流对底孔进行的影响；(4)高水头下运行或超设计标准泄洪时，底孔内的复杂流态及空蚀破坏的可能性研究j(5)台沙水流对底孔的磨蚀；(6)施工后期封堵底孔的方式，程序、可能故障的预测和预防措施等。上述水力学问题关系到施工期的安全运行、施工质量、工程进度和投资。随着大水利水电工程建设的发展，施工期洪水流量增大，导流建筑物运用期增长，运用水头高，变幅大，孔口尺寸越来越大、数目亦越来越多，且采用窄深式孔口断面者有日益增多的趋势。如表1所列，巴西伊泰普电站，图库鲁伊电站的导流底孔是成功的实践。我国正在进行可行性论证的长江三峡水利枢纽二期导流明渠不通航施工导流方案的大导流底孔，前期与坝体缺1：3组成双层泄洪渡汛，后期由底孔与永久深孔联合泄流，底孔闸门最大工作水头45ITI。这些导流工程代表了目前世界的规模和发展vf弓水平。我们搜集分析了国内外一些大型工程导流底孔设计，运用中的原体运行资料及相应的模型试验成果，兹编篡评介如下，希望能对提高导流底孔的设计和施工水平有所助益，见表l(=)底孔体型与空蚀破坏导流底孔产生空化水流与空蚀破坏的主要原因是底孔进口体型不良，或双层过水时闸门井串水所致。因此，底孔体型设计要求在运用水头范围内，选取适合的进口顶、侧曲线和出口型式，及断面尺寸、形状、门槽体型及位置等。其目的在于减小进171水流收缩，提高泄流能力，改善边界上的压力分布，避免出现空化水流，以保证底孔的正常运行。施工导流底孔和较低水头运用的泄水孔，一般采用的进171曲线有折线型、圆弧型、1／4椭圆型，门槽多采用矩形方角无错矩型式。在已建工程中，导流底孔的运用有不少成功经验和事故教训值得借鉴。倒如：(1)盐锅峡水电站，在溢流坝段的7号和8号导流底孔，原设计为明流，两孔流量为860m／s，相应水头不太于26m，底孔断面尺寸为4m×9m，进口顶部采用折线，两个矩形门槽布于此折线段上1960年汛期，库水位上涨，底孔与溢流堰形成双层过水，总流量达l800～2B40m’／s，孔内呈压力流，门井串水，致使底孔内发生了空化水流，在桥面上可感到强烈振动和响声，3m厚的中墩被穿透成5m×l2m的大嗣，孔壁也遭破坏，被蚀掉的混凝土达280．7m。其破坏情况如图1所示。在事后的模型验证实验中发现，当底孔刚呈满流时，在与原体空蚀破坷：相应部位出现了大空腔，门槽下游棱处压力达一9．4／TI水柱摸型中封盖门井后，空腔长、宽分别缩小为原小维普资讯http://www.cqvip.com表1国内外大型工程导流底孔设计指标流量底孔鼓目尺寸工程名称进口体型高宽比导流建筑物fm’Is)(十一m×m)设计7900O底孔十坝仲块口三蛱30—5．5×29i／4椭圆待定3．64枝校83700聪孔一深孔设计39000伊泰普】2—6．7×293．29底孔．i9．5～i．ml，8宴秘29090-2~900柘溪设计99504—5．5xI52．72明巢一导流河一底孔Xy．三『1峨】2—3×e可一丁9．65底孔岩滩设计l51908—4×19旦2．50底孔+坝体缺日U2．5一进日114椭圃磋窝9—3．5×82．30底孔出口抛鞠线压板萨阳舒9—5．3×l12．08】4i9O底孔申斯克I一5×5．5I．J9最大96099圈库鲁伊49—6．9×132．9底孔实硼694O0丹口设升52000l2—4×8一2m皿孤2．5庭孔+靛口●Xy’．安康设计4700可i面1．99底孔+靛口}280。0。0i斋一斋【1．88Xy．石泉3—7．9×】i而丽而两1．6底孔(蜘衄线R3．5rI1)泽雅1499Oi9—8xl1．5J．44底孔布拉菠克114095—10z141．4O底孔马蹄形新安江设计460...