麦日水电站引水枢纽防沙及消能防冲研究

摘要

泥沙淤积及枢纽的下游消能防冲等问题长期以来一直是引水枢纽所关心的重点。山区河流汛期洪量、沙量相对集中，泥沙粒径大，取水与防沙矛盾突出、水流集中下泄时下游冲刷问题严重，能否有效解决这些问题对枢纽的运行及工程效益意义重大。论文以麦日水电站引水枢纽模型试验为依托并根据现有理论，对该工程的防沙及消能防冲等问题进行了研究。
　　主要研究内容包括:枢纽不同运行水位下的取水防沙能力;以急流方式与下游河道衔接的护坦式消能工的消能效果;敝泄拉沙减小水库淤积的效果;闸门在不同组合运行方式下的下游河道冲刷及有效减小下游冲刷的防冲措施。
　　本文主要成果如下:
　　(1)电站进水口引水防沙试验。结果表明，水库高水位运行时，进入电站进水口的泥沙很少，泥沙大多淤积在水库内，不能很好地排入下游。泥沙会不断在库区淤积并向进水口推进，最终会危及到进水口的安全。降低库水位，闸门全开敞泄初期挟沙水流的动能较大，部分泥沙会翻过拦沙坎而进入电站进水口。通过提高冲沙闸前导沙坎高程，并在进水口前设置挡沙坎，可以有效地减少进入电站进水口的泥沙。
　　(2)闸门全开，下泄流量350m3/s，敞泄拉沙可以有效减少库区泥沙淤积。经过敞泄拉沙后库区淤积体基本被冲向下游，水库有效库容得到恢复，为枢纽的安全运行提供了保障。
　　(3)枢纽下游的消能率较低。水流以水跃形式将护坦与海漫上的急流和下游河道缓流连接起来;闸室及护坦上的水流流速较高，不同流量下闸室最大流速可达7.1～9.9m/s，因此对闸室及护坦采取防冲耐磨措施是必不可少的;不同洪水条件下，枢纽下游的消能率均在10％以内，并随着下泄流量的增大和下游河道水位的升高，消能率先增大后减小。
　　(4)采用有效的防冲措施可以有效减小下游河道的冲刷。不同下泄流量下，下游河道最大流速在4.1～6.9m/s之间变化。水流经过消能后冲刷能力仍很大，这时可通过优化泄水建筑物运行方式、延长海漫、下游河道投置四面体保护区等措施可以有效减小下游冲刷。

目录

声明

摘要

主要符号表

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．1．1 研究背景

1．1．2 研究意义

1．2 国内外研究进展

1．2．1 电站进水口引水防沙研究进展

1．2．2 引水枢纽消能防冲研究进展

1．3．主要研究内容

1．4．研究方案

2 模型的设计、制作及数据量测

2．1 工程概况

2．2 模型设计

2．3 模型制作

2．4 量测方法与设备

2．5 本章小结

3．枢纽的引水防沙研究

3．1．山区河流引水枢纽防沙布置

3．1．1 引水枢纽布置原则及要求

3．1．2 引水枢纽的建筑物组成及布置

3．1．3 电站进水口的布置及防沙措施

3．1．4 导沙坎的作用及其影响因素

3．2 麦日水电站首部枢纽布置

3．3 不同水库运行条件下进水口引水防沙研究

3．3．1 高水位运行时枢纽引水防沙效果

3．3．2 闸门全开降低库水位运行时枢纽的防沙效果

3．4 导沙坎修改方案试验

3．4．1 导沙坎修改方案及其试验成果

3．4．2 闸门的运行方式对电站引水效果的影响

3．5 本章小结

4 水库敞泄拉沙试验研究

4．1 枢纽径流过程及泥沙输移过程

4．1．1 枢纽径流过程

4．1．2 枢纽泥沙过程

4．2 水库运行方式

4．3 库区定性沉沙淤积试验

4．4 水库敞泄拉沙试验

4．4．1 分界流量的确定

4．4．2 库区敞泄冲沙试验

4．4．3 库区左岸导墙上游端局部扰流问题的解决

4．5 本章小结

5．枢纽消能防冲试验研究

5．1 概述

5．2 枢纽下游消能防冲

5．2．1 工程消能防冲设计

5．2．2 枢纽上下游的流速分布

5．2．3 水流消能率的计算

5．3 下游河道冲刷及防冲试验研究

5．3．1 枢纽下游冲刷概述

5．3．2 枢纽下游冲刷试验方案

5．3．3 不同频率洪水闸门全开下游冲刷试验

5．3．4 正常蓄水位冲沙闸不同开度下的冲刷试验

5．3．5 泄洪闸在不同开度组合时的下游冲刷试验

5．3．6 延长海漫并采取防护措施的下游冲刷试验

5．3．7 采用不同四面体防护方案的优化冲刷试验

5．4 本章小结

6 结论与展望

致谢

参考文献

附录