贊比亞下凱富峽水電站溢洪道模型試驗(yàn)及優(yōu)化研究.pdf

1、隨著國內(nèi)外高壩建設(shè)的不斷發(fā)展,尤其是在高水頭、窄河道、大泄量條件下,常規(guī)的底流消能和挑流消能很難達(dá)到有效、安全和經(jīng)濟(jì)的要求。據(jù)統(tǒng)計(jì),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(yàn)的方法因?yàn)樵囼?yàn)結(jié)論真實(shí)可靠,是工程設(shè)計(jì)的最終驗(yàn)證而得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)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(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展,拓展應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,為數(shù)值模擬計(jì)算提供了強(qiáng)有力的工具,數(shù)值模擬為泄水建筑物內(nèi)部水流流動(dòng)實(shí)際模擬提供了手段,最大程度節(jié)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(yán)重,且水流對岸坡形成淘刷,影響到兩岸邊坡的穩(wěn)定性,因此,分析其水利特性的變化規(guī)律,對溢洪道挑流鼻坎及引水渠進(jìn)行優(yōu)化具有重要的意義。本文以下凱富峽水電站溢

3、洪道設(shè)計(jì)方案優(yōu)化為出發(fā)點(diǎn),進(jìn)行了模型試驗(yàn)和數(shù)值模擬研究,主要成果及結(jié)論如下:
　　(1)構(gòu)建下凱富峽水電站整體水工模型試驗(yàn),通過試驗(yàn)研究,對溢洪道泄流能力、壓力分布、水流空化數(shù)等基本的水力特性進(jìn)行分析;
　　(2)通過試驗(yàn)研究,提出了原設(shè)計(jì)挑流鼻坎不足之處,提出了等寬鼻坎、斜切式鼻坎、右擴(kuò)散鼻坎、小半徑、大挑角鼻坎等多種修改方案,對各方案進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)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(shù)的分析,大挑角、舌型鼻坎具有體型簡單、水舌形態(tài)好、下游河道沖刷輕等優(yōu)點(diǎn),可以作為溢洪道鼻坎設(shè)計(jì)方案。
　　(3)通過試驗(yàn)研究,提出了原設(shè)計(jì)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(jìn)口寬度減小61m等不同試驗(yàn)方案,并對試驗(yàn)方案進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明:縮小連接圓弧半徑至R=120m,連接圓弧起點(diǎn)調(diào)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(shí),引渠內(nèi)水面平順穩(wěn)定、水