水电站泄洪消能问题探究
水电站泄洪消能问题探究
1 工程概况
某水电站主要由混凝土双曲拱坝、泄水建筑物、水垫塘、二道坝和地下厂房等组成，是一座兼
顾发电、航运、环境保护、推动经济社会发展的综合型电站，其平面布置见图 1.该水电站混凝
土双曲拱坝最大坝高 213m,电站装机容量 2 220MW,多年平均发电量为 100×108kW·h.大坝校核
洪水标准为 5 000 年一遇，相应洪峰流量为 11 300m3/s,经水库调蓄后库水位为 2 305m,枢纽下泄
流量（电站不泄流）为 11 115m3/s;大坝设计洪水标准为 1 000 年一遇，相应洪峰流量为 9
970m3/s,经水库调蓄后库水位为 2 302m,枢纽下泄流量（含电站）为 9 850m3/s;大坝正常蓄水位
为2 302m,正常蓄水位以下库容为 7.81×108m3.坝址附近为深切峡谷地形，横断面为典型的 V型
谷，河谷两岸地形对称性较好，坝址区地表基岩广布，第四系覆盖层分布范围小，建坝岩体主
要为花岗岩、斜长角闪片岩和混合岩，均为坚硬岩。
枢纽布置方案采用双曲拱坝+坝身泄洪（3个表孔，从左至右依次为#1、#2、#3+4 个中孔，从
左至右依次为#1、#2、#3、#4）+右岸地下厂房（4台机组）+左岸 2条导流洞（图 1）。表、
中孔按泄洪中心线对称间隔布置，无岸边泄洪设施。
溢流表孔单孔净宽 12m,堰顶高程为 2 286m,表孔孔口尺寸为 12m×16m（宽× 高），堰面采 用
WES 曲线，堰面曲线方程为y =0.045 29x1.85.泄洪中孔采用有压管型式，进口底板高程为 2
222.00m,顶板高程为 2 232.65m,进口顶板、侧墙曲线均采用椭圆曲线。顶板曲线方程为
x2/92+y2/32=1,侧墙曲线方程 x2/3.62+y2/1.22=1,底缘曲线半径为 2m 的圆弧。中孔洞身段孔宽
6m,孔高 8m,出口控制断面尺寸为 7m×5 m（宽×高），中孔出口采用平底型（#2、#3）和上翘
型（#1、#4）两种形式，采用挑流消能。其中#2、#3 中孔洞长 44.1m,整个洞身底板（包括出
口）均为 2 222.00m,出口段平面上孔宽由 6m 渐扩至 7m,洞顶采用 1 6.9∶ 的压坡，孔高 由 8 m
渐缩至5 m （出口洞顶高程为2 227.00m），出口挑角为 0°；#1、#4 中孔洞长 43.7m,出口
底板高程为 2 226.15m,顶板高程为 2 230.72m,出口挑角 10°。下游消能防冲建筑物为混凝土水垫
塘+二道坝。水垫塘采用复式梯形断面，塘底平面尺寸为 280m×60m（长×宽），底板高程为 2
108m,校核工况下水垫塘水深 58.8 m,水面宽约 110 m（下游水位 2 166.80m）；二道坝采用混凝
土坝，坝顶高程为 2 152.50m,上游侧坝坡比 1 0.5,∶下游侧坡比 1 0.3,∶顶宽 5m,底宽 40.6m,二道
坝顶面上游侧距中孔挑坎水平距离约 300m.
该水电站是典型的高水头、窄峡谷、大单宽流量的混凝土双曲拱坝水电站，水舌碰撞、落点及
水垫塘底板防冲是需重点解决的问题[1].对此，本文通过整体水工模型试验研究，较好解决了
泄洪消能问题，保证了大坝和消能建筑物的安全。
2 模型
采用水工正态整体模型，按重力相似准则建模[2].根据试验任务和要求，结合试验场地和模型
规模，取模型几何比尺为 1 100.∶模拟范围包括大坝、泄水建筑物（含表孔和中孔）、消能防
冲建筑物（含水垫塘）和电站建筑物（含进、出口），上游水库河道模拟长度为800m,下游河
道模拟长度为1 800m.根据水垫塘底板高程 2 108.00m,并考虑测压管和压力传感器安装要求，确
定大厅地坪高程为 2 050.00m;根据模型最高洪水位（上游 2 305.00m,下游 2 167.00m）和富裕超
高，确定上、下游导墙顶高程分别为2 330.00、2 190.00m.模型全长约 30m,最大宽度6m,上游高
2.8m,下游高 1.4m,见图 2.
3 结果与分析
3.1 试验工况
试验条件和工况见表 1.各试验工况下分别进行表孔单泄、中孔单泄和表中孔联泄放水试验。
摘要：
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水电站泄洪消能问题探究1工程概况某水电站主要由混凝土双曲拱坝、泄水建筑物、水垫塘、二道坝和地下厂房等组成，是一座兼顾发电、航运、环境保护、推动经济社会发展的综合型电站，其平面布置见图1.该水电站混凝土双曲拱坝最大坝高213m,电站装机容量2220MW,多年平均发电量为100×108kW·h.大坝校核洪水标准为5000年一遇，相应洪峰流量为11300m3/s,经水库调蓄后库水位为2305m,枢纽下泄流量（电站不泄流）为11115m3/s;大坝设计洪水标准为1000年一遇，相应洪峰流量为9970m3/s,经水库调蓄后库水位为2302m,枢纽下泄流量（含电站）为9850m3/s;大坝正常蓄水位为23...
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作者：闻远设计
分类：土木建筑化工水利
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