68 揭西象山攔河閘水利樞紐工程水工模型試驗研究 鐘偉強，黃智敏 （廣東省水利水電科學(xué)研究院，廣州，510610） 摘要：象山攔河閘位于揭西縣河婆鎮(zhèn)境內(nèi)榕江上游，試驗通過1:55整體模型，測試和研究攔河閘（橡 膠壩）、沖沙閘的運行流態(tài)、流速分布和泄流能力，并對攔河閘消能防沖的布置及消能形式進行了試驗 研究和分析，對閘壩工程運行安全性進行分析，試驗推薦的消能工布置方案，妥善解決攔河閘上、下 游水流消能問題，消能效果改善明顯，可滿足設(shè)計要求。 關(guān)鍵詞：攔河閘；橡膠壩；沖砂閘；電站；底流消能模型試驗 1工程概況 象山攔河閘位于榕江上游，揭西縣城河婆鎮(zhèn)境內(nèi)，樞紐工程從右岸至左岸依次布置溢流橡膠 壩、沖砂閘、電站。工程擋水部分采用橡膠壩，溢流壩段總長120m，分為二跨，單跨60m，總長 120m，橡膠壩的底板高程32.5m，壩高3.7m。壩后接消力池和海漫工程，消力池深度1

浙江省永嘉縣楠溪江供水工程地處楠溪江主流上,因流域位于山區(qū),河道坡降陡,集流快,洪水猛漲猛落,同時受汛期臺風(fēng)暴雨大洪水的重大影響,工程施工難度大、工期長,要跨3個汛期施工度汛.本工程導(dǎo)流方式采用分期圍堰、分期導(dǎo)流、分段建設(shè)的方式,工程一、二期上、下游橫向圍堰及縱向圍堰必須在非汛期之內(nèi)完成,以保證主體建筑物的施工安全.本文就此工程度汛方案進行了設(shè)計與實施.

結(jié)合天南維其克引水樞紐改建工程特點,對工程設(shè)計總體布置建立水工模型,通過水工模型試驗,提出工程布置的優(yōu)化方案,為工程實施后運行管理提供了有力保證。

薛城水電站樞紐工程水工模型試驗研究——薛城水電站樞紐模型試驗研究涉及到樞紐建筑物泄流能力。庫區(qū)的沖淤形態(tài)．取水防沙，沖沙閘排沙及運行方式。攔沙坎的攔沙效果等水力學(xué)問題。通過模型試驗對設(shè)計進行檢驗并提出相應(yīng)優(yōu)化建議。　　

薛城水電站樞紐模型試驗研究涉及到樞紐建筑物泄流能力,庫區(qū)的沖淤形態(tài),取水防沙,沖沙閘排沙及運行方式,攔沙坎的攔沙效果等水力學(xué)問題。通過模型試驗對設(shè)計進行檢驗并提出相應(yīng)優(yōu)化建議。

采用11∶00的整體水工模型,對五里亭水利樞紐工程進行了水力學(xué)試驗研究;為設(shè)計提供了泄流能力、流態(tài)、流量水位關(guān)系曲線,以及沿程流速、壓力分布等許多難以通過計算準(zhǔn)確確定的水力參數(shù);澄清了設(shè)計中的一些疑難問題并為優(yōu)化設(shè)計提供了依據(jù)。

通過建立欽寸水利樞紐溢洪道水工物理模型,對原設(shè)計方案下工程實際運行情況進行試驗研究與分析,優(yōu)化了溢洪道進水口左側(cè)護岸、右側(cè)導(dǎo)墻的結(jié)構(gòu)形式和跳流鼻坎位置,從而使泄流流態(tài)更平順,水庫調(diào)度運行更合理,減少了工程量和工程造價,為工程設(shè)計提供了技術(shù)依據(jù)。

通過水工模型試驗,在對設(shè)計提交的試驗方案進行全面驗證的基礎(chǔ)上,針對模型試驗中暴露的問題,對樞紐模型進行修改和再試驗。

根據(jù)該工程壩址下游特殊的地形條件,結(jié)合現(xiàn)場試驗條件,通過建立1:60水工模型,對溢流壩在不同運行條件下的水流流態(tài)進行觀測,驗證溢流壩泄流能力,對溢流壩壩面、壩趾反弧段及消力池底板處壓力分布進行研究,并通過消能試驗優(yōu)化消能建筑物結(jié)構(gòu)尺寸。

通過建立大隆水利樞紐溢洪道水工物理模型,對溢洪道進水渠左導(dǎo)墻、控制段中墩和挑流鼻坎尺寸進行優(yōu)化,使泄洪流態(tài)更平順,水庫調(diào)度運行更合理。在此基礎(chǔ)上對溢洪道的消能和防沖效果進行研究,在滿足設(shè)計要求的同時減少挑流鼻坎的工程量,降低溢洪道的工程造價。

通過建立大隆水利樞紐溢洪道水工物理模型,對溢洪道運行的水力特性和體形結(jié)構(gòu)進行試驗研究,優(yōu)化了進水渠左導(dǎo)墻布置、控制段中墩形式和挑流鼻坎尺寸,使泄洪流態(tài)更平順,水庫調(diào)度運行更合理,滿足消能防沖要求,減少溢洪道工程的工程量和造價.

上溝水利樞紐溢流壩水工模型試驗研究——根據(jù)該工程壩址下游特殊的地形地質(zhì)條件，通過建立1：60水工物理模型，對溢流壩在不同運行條件下的水流流態(tài)進行了觀測，對其在下游河床和兩岸山體造成的沖刷問題和可能產(chǎn)生霧化誘發(fā)山體滑坡問題進行了研究，給出了閘門泄...

根據(jù)該工程壩址下游特殊的地形地質(zhì)條件,通過建立1∶60水工物理模型,對溢流壩在不同運行條件下的水流流態(tài)進行了觀測,對其在下游河床和兩岸山體造成的沖刷問題和可能產(chǎn)生霧化誘發(fā)山體滑坡問題進行了研究,給出了閘門泄流調(diào)度運行控制方案;同時對溢流壩的泄流能力、沖坑深、挑距、電站尾水影響及壩面空蝕空化問題進行了試驗研究,對溢流壩閘墩形式、挑角及電站尾水導(dǎo)墻的體型布置進行了優(yōu)化。

在昭平船閘對檻下兩區(qū)段分散輸水系統(tǒng)的設(shè)計、研究及運行經(jīng)驗基礎(chǔ)上,設(shè)計了巴江口船閘輸水系統(tǒng)的關(guān)鍵尺寸及布置型式。12∶0整體物理模型試驗研究表明:巴江口船閘輸水系統(tǒng)的布置與設(shè)計整體上是合理的,各輸水水力特征的設(shè)計值與模型試驗值非常吻合,達到了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)。

模型驗證是長洲整體水工模型試驗的主要內(nèi)容之一。由于長洲樞紐河勢受上、下游邊界條件的約束，要求整體正態(tài)模型的范圍很大，因此需對模型進行驗證，主要應(yīng)用原型實例的水位、流速分布與實測流量，檢驗?zāi)Ｐ团c原型河道的相似性，確保模型試驗的精度。

楠溪江供水工程觀測設(shè)施設(shè)置了閘基滲壓計、閘段伸縮縫測縫計及閘室底板鋼筋計等儀器設(shè)備。本文對工程施工以來的觀測數(shù)據(jù)進行整理分析,為工程驗收提供依據(jù)。通過分析得出,水閘表面變形較小,各閘段之間相對變形量較小,水閘穩(wěn)定,整體性好;閘基滲壓計測值變化穩(wěn)定,測值較小;鋼筋計測值較小,最大拉壓應(yīng)變均在設(shè)計范圍。目前未發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象,水閘處于正常狀態(tài)。

博斯坦水庫工程水工模型試驗按重力相似準(zhǔn)則進行設(shè)計.根據(jù)試驗任務(wù)要求,水工試驗?zāi)Ｐ蜑檎龖B(tài)模型.通過試驗,改進原設(shè)計方案的表孔溢洪洞設(shè)計,取消隔墻,加長收縮距離,減小收縮角度,將斜井坡度調(diào)整變緩,將反弧半徑適當(dāng)加大,降低消力池底板高程.

福生水電站采用底流式消力池消能。其特點是水頭低、流量大,是典型的低佛氏數(shù)消能,加之自由溢流壩、翻板門泄水閘、沖沙閘聯(lián)合泄洪,因此翻板門運行工況有無限制、泄流能力及消能效果能否滿足設(shè)計要求就需要進行深入研究。經(jīng)過斷面模型試驗,優(yōu)化了輔助消能工布置,改善了流態(tài),縮短了池長,提出了翻板門小洪水工況下的不穩(wěn)定流范圍,為設(shè)計提供了依據(jù)。

博斯坦水庫工程水工模型試驗按重力相似準(zhǔn)則進行設(shè)計。根據(jù)試驗任務(wù)要求,水工試驗?zāi)Ｐ蜑檎龖B(tài)模型。通過試驗,改進原設(shè)計方案的表孔溢洪洞設(shè)計,取消隔墻,加長收縮距離,減小收縮角度,將斜井坡度調(diào)整變緩,將反弧半徑適當(dāng)加大,降低消力池底板高程。

根據(jù)初選的分槽治理方案及綜合治理段規(guī)劃布置,通過定床清水試驗和動床洪水試驗,驗證了其合理性,確保了工程治理段在各級洪水條件下各部位水流有良好流態(tài),了解了該河段沖淤變化情況,為改進設(shè)計方案提供了科學(xué)依據(jù)。

根據(jù)該工程樞紐布置及地形地質(zhì)條件,結(jié)合試驗場地的實際情況及計算比較,通過建立1:50的水工物理模型,對溢流壩在不同運行條件下的泄流能力、水流流態(tài)、壩面壓強及其對下游河床和兩岸山體造成的沖刷問題以及對電站尾水渠的影響問題進行了試驗研究,對溢流壩閘墩形式、兩側(cè)導(dǎo)墻及電站尾水導(dǎo)墻進行了優(yōu)化。

根據(jù)福生水電站沖沙閘佛氏數(shù)低消能效果差的特點,采用物理橫型試驗方法對沖沙閘的泄流能力、水面線、流態(tài)、消能效果及對下游河道沖刷影響進行了試驗研究,提出了優(yōu)化后的消耗建筑物型式和結(jié)構(gòu)尺寸,為設(shè)計提供了依據(jù)。