仙米水电站泄水建筑物底流消能问题的研究

摘要

本研究是针对青海省门源县仙米乡仙米水电站泄水建筑物的底流消能问题进行的。旨在验证泄洪冲沙闸、溢流堰、溢流坝各泄水建筑物单独运行、闸门不同开启和联合运行的泄流能力；观测各种不同运行工况下消力池的水流流态、水面线、压强和流速分布；观测下游河床的冲刷形态，并对泄水建筑物的体型进行优化研究。 通过试验研究，认为原设计方案流量满足要求，但泄洪冲沙闸进口段椭圆曲线和消力池体型设计不合理，消力池消能问题非常突出，按照传统的底流水跃消能方式很难解决消力池的消能问题。 经过大量的试验研究和多方案比较，提出采用掺气分流墩设施和消力池联合应用来解决泄水建筑物的底流消能问题。研究了掺气分流墩设施的水流扩散特性、水舌冲击点压强和收缩比以及应用条件。结合仙米水电站工程实际，在泄洪冲沙闸消力池上游设置了一个掺气分流墩，在溢流堰陡坡面每孔设置了二个掺气分流墩，使掺气分流墩首次应用于溢流坝和泄洪冲沙闸上，拓展了掺气分流墩的应用范围。试验证明，掺气分流墩与消力池联合应用，有效地解决了仙米水电站泄水建筑物的底流消能问题，而且使溢流堰消力池缩短了25米，水深降低了1.0米，大大降低了工程造价。 根据下游河床的冲刷情况，研究了消力池导墙的布置方式和泄洪冲沙闸消力池中T型墩的体型及布置方式。推荐采用的布置方式，大大地改善了下游河床的水流流态，使得冲坑深度和范围大幅度减小，T型墩上的负压消失。 试验还对泄洪冲沙闸前右岸导沙墙、溢流坝消力池、泄洪冲沙闸前漩涡问题、泄洪冲沙闸拉沙问题、护坦上右岸的漩涡问题、掺气分流墩墩头的保护问题、掺气分流墩的稳定性问题等进行了研究，提出了工程措施。 通过试验提出了泄水建筑物的运行方式，供管理单位使用。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1泄水建筑物底流消能综述

1.2仙米水电站泄水建筑物的消能问题

2仙米水电站原设计方案消能的研究

2.1水流流态

2.2堰上水深流量关系

2.3溢流堰水面线

2.4原设计方案存在的主要问题

3 消力池底流消能的试验研究

3.1 溢流堰消力池的试验研究

3.2 泄洪冲沙闸消力池的试验研究

4 掺气分流墩与消力池的联合应用

4.1试验模型

4.2收缩比对水舌挑距的影响

4.3掺气分流墩收缩比的研究

4.4掺气分流墩设施在泄洪冲沙闸消力池上的应用

5掺气分流墩溢流堰消力池的试验研究

5.1掺气分流墩溢流堰消力池的设计

5.2掺气分流墩溢流堰消力池方案1的试验研究

5.3掺气分流墩溢流堰消力池方案2的试验研究

5.4下游河床冲刷的试验研究

6 仙米水电站底流消能方案

6.1消力池设计

6.2所有泄水建筑物泄流时水流参数的测量

6.3泄洪冲沙闸和溢流堰组合运行时消力池护坦和下游河床的水流流态

6.4下游河床冲刷的试验研究

6.5泄洪冲沙闸消力池中T型墩压强的测量

6.6泄洪冲沙闸消力池中T型墩布置方式的研究

6.7新修改的T型墩上的压强分布

6.8消力池的流速分布

6.9消力池的水流流态

7其它几个问题的研究

8结论

参考文献

致谢