柳樹(shù)水利樞紐壩區(qū)松動(dòng)巖體的水力學(xué)特性

萬(wàn)安水利樞紐紐泄洪建筑物水力學(xué)研究

黃河寧蒙河段面臨水資源供需矛盾尖銳、洪水威脅嚴(yán)重、水質(zhì)污染日趨嚴(yán)重,河口生態(tài)環(huán)境惡化等重大危機(jī),大柳樹(shù)水利樞紐工程的建設(shè)可起到反調(diào)節(jié)、防凌(防洪)的重要作用,并能促進(jìn)區(qū)域生態(tài)環(huán)境改善、改變?nèi)罕娚姝h(huán)境,保障糧食生產(chǎn)、促進(jìn)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展及能源重化工基地的建設(shè),帶動(dòng)地區(qū)經(jīng)濟(jì)又快又好地發(fā)展,以維持黃河健康生命,保障黃河安瀾,使寧蒙河段長(zhǎng)治久安。

水布埡導(dǎo)流隧洞具有水頭高,流量大,洞線(xiàn)長(zhǎng),地質(zhì)環(huán)境差等特點(diǎn),因而技術(shù)問(wèn)題較多,難度較大。為此,進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究。主要試驗(yàn)成果有:泄流能力及影響泄流能力的主要因素,壓力特性及改善壓力特性措施,出口消能防沖措施的比較等。這些試驗(yàn)成果為工程優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了科學(xué)依據(jù)。

水布埡樞紐放空洞主要承擔(dān)水布埡工程施工期后期導(dǎo)流及完建后大壩檢修時(shí)放空水庫(kù)的任務(wù)。它具有水頭高、流速大、運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)、水位變幅大等特點(diǎn)。借助系列水工模型試驗(yàn)對(duì)水布埡放空洞的泄流能力、壓力特性及關(guān)鍵部位的空化特性、閘門(mén)啟閉力、出口鼻坎消能工體型及下游沖刷等進(jìn)行了較深入的研究、分析。提出了一種新型消能工———雙曲差動(dòng)異型鼻坎,該鼻坎有良好的消能效果。在工作閘門(mén)區(qū)突擴(kuò)跌坎處,選擇合適的體型及通氣設(shè)施并嚴(yán)格控制表面不平整度,可達(dá)到防止或減小空化的目的。

亭子口水利樞紐具有泄洪落差與泄洪單寬流量均較大、建筑物布置相對(duì)比較集中、下游河勢(shì)復(fù)雜等特點(diǎn)。通過(guò)水工斷面模型試驗(yàn),對(duì)表、底孔體型及消能工進(jìn)行優(yōu)化,推薦表孔采用寬尾墩消力池聯(lián)合消能型式,底孔采用突擴(kuò)跌坎型式,并經(jīng)過(guò)整體模型試驗(yàn)驗(yàn)證,其泄洪消能均能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求;通過(guò)在水工整體模型上對(duì)下游引航道左右岸線(xiàn)及河床的整治、隔流堤長(zhǎng)度和堤頭偏角調(diào)整等方面影響因素的比較優(yōu)化,提出了可行的布置方案。

清遠(yuǎn)水利樞紐工程是繼飛來(lái)峽水利樞紐后在北江干流上擬建的又一大型水利樞紐工程。該文采用物理模型試驗(yàn)方法對(duì)清遠(yuǎn)樞紐的整體布置、消能防沖、施工導(dǎo)流、船閘通航及電站發(fā)電等幾方面水力學(xué)及泥沙關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題開(kāi)展研究,優(yōu)化了樞紐的整體布置、消能防沖設(shè)計(jì)、電站進(jìn)出口及船閘上、下游通航建筑物的布置,以及施工導(dǎo)流布置方案,達(dá)到了進(jìn)水平穩(wěn)、水頭損失小、攔沙、排浮效果好的設(shè)計(jì)要求。研究成果可為平原河流大型水利樞紐的模型試驗(yàn)和工程設(shè)計(jì)提供參考。

水布埡放空洞具有工作水頭高、流速大、上游水位變幅大等特點(diǎn)。針對(duì)其工作門(mén)區(qū)的突擴(kuò)跌坎摻氣體型,通過(guò)1∶25局部模型和1∶40減壓模型,對(duì)該體型的水力特性及空化特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究,結(jié)果表明:放空洞在工作水頭h0=0~110m范圍內(nèi)運(yùn)行,工作門(mén)區(qū)突擴(kuò)跌坎體型可免于空蝕破壞;工作門(mén)區(qū)側(cè)擴(kuò)跌坎體型設(shè)計(jì)參數(shù)相對(duì)應(yīng)的臨界工作水頭hk為35~50m;工作水頭h0=20m時(shí),側(cè)空腔淺小,底空腔基本消失,水流不能有效摻氣,而側(cè)沖擊區(qū)有初生狀態(tài)的蒸汽型空化發(fā)生,為安全計(jì),宜采用抗蝕材料對(duì)邊墻水流沖擊予以防護(hù)。分析評(píng)估了該體型的抗空蝕破壞能力,研究成果為設(shè)計(jì)決策提供了科學(xué)依據(jù)。

黃河大柳樹(shù)水庫(kù)樞紐位于寧夏中衛(wèi)以南黃河干流上,屬黃河黑山峽河段,大柳樹(shù)水庫(kù)對(duì)黃河水資源的合理利用具有承上啟下的重要作用,也是黃河上游自龍羊峽至青銅峽全長(zhǎng)90km,唯一束被開(kāi)發(fā)的可綜合利用的高壩大庫(kù)。

大柳樹(shù)水利樞紐壩址位于黃河上游干流黑山峽峽谷出口處,上距蘭州250km,下距銀川160km,控制黃河流域總面積的33.6%,總徑流量的58%,總輸沙量的10%;水多沙少,水資源開(kāi)發(fā)條件優(yōu)越。攔河大壩擬采用面板堆石壩,正常高水位1380m,最大壩高163.5m?？値?kù)容110億m3,經(jīng)水庫(kù)沖淤平衡,100年后還可永久保留50億m3庫(kù)容。水電站裝機(jī)容量200萬(wàn)kw,年發(fā)電量78億kw·h。大柳樹(shù)水庫(kù)與龍羊峽、小浪底水庫(kù)為黃河水沙調(diào)控體系的三大骨干工程,大柳樹(shù)水庫(kù)具有承上啟下、反調(diào)節(jié)徑流、兼顧各方面利益的獨(dú)特功能,是有利于黃河上、中、下游的戰(zhàn)略性工程。其主要作用是:調(diào)節(jié)上游徑流,增加黃河可用水源,緩解黃河斷流,改善水沙條件,維持主汛期造床輸沙流量,減輕河道淤積萎縮,提供生態(tài)用水,建設(shè)綠色屏障,防治荒漠化,改善生態(tài)環(huán)境;大幅度提高黃河上游梯級(jí)電站發(fā)電效益;提高寧蒙河段防洪標(biāo)準(zhǔn);防治冰凌災(zāi)害;從治理和開(kāi)發(fā)黃河全局出發(fā),綜合效益更大。另外,大柳樹(shù)工程還是南水北調(diào)西線(xiàn)工程的調(diào)節(jié)水庫(kù)與西電東送北部通道的調(diào)節(jié)樞紐,對(duì)于西部開(kāi)發(fā)和黃河治理具有不可替代的戰(zhàn)略作用。

大柳樹(shù)水利樞紐是黃河上游唯一一座以灌溉、供水為主的水利樞紐。大柳樹(shù)樞紐電站在黃河上游水電開(kāi)發(fā)中具有重要的意義和作用，應(yīng)盡快建設(shè)實(shí)施。

本文結(jié)合黃河大柳樹(shù)水利樞紐工程的實(shí)踐，介紹了采用電測(cè)深、聯(lián)合剖面法和高密度電法查明地下一定深度范圍內(nèi)的ｆ３斷層的傾向；采用聲波法、地震波法確定巖體的彈性力學(xué)指標(biāo)，從而為評(píng)價(jià)巖體質(zhì)量及巖體分類(lèi)提供了科學(xué)依據(jù)。

大柳樹(shù)水利樞紐移民內(nèi)安安置和外遷安置都有難度、淹沒(méi)區(qū)的城鎮(zhèn)相對(duì)較為富裕等,使得移民安置問(wèn)題趨于復(fù)雜化。擬訂的移民安置方案存在設(shè)計(jì)內(nèi)容不充分、移民搬遷真實(shí)成本與現(xiàn)行移民成本計(jì)算不準(zhǔn)、沒(méi)有處理好項(xiàng)目投資市場(chǎng)化體制與移民實(shí)施政府行為之間的關(guān)系等問(wèn)題。提出圍繞"兩項(xiàng)承諾、三項(xiàng)保證、四項(xiàng)扶持"的移民安置方案,建立從項(xiàng)目公司分紅的利益補(bǔ)償機(jī)制和移民個(gè)人養(yǎng)老保險(xiǎn),發(fā)展相關(guān)產(chǎn)業(yè)促進(jìn)就業(yè),給轉(zhuǎn)型產(chǎn)業(yè)和移民職業(yè)教育以扶持政策等。

黃河大柳樹(shù)水利樞紐位于寧夏回族自治區(qū)中衛(wèi)縣黑山峽河段。通過(guò)對(duì)壩區(qū)構(gòu)造、區(qū)域深部構(gòu)造特征及壩址區(qū)構(gòu)造的分析，認(rèn)為該地區(qū)構(gòu)造發(fā)育，構(gòu)造活動(dòng)復(fù)雜，但是壩址沒(méi)有蘊(yùn)震和發(fā)震斷層存在，故不存在抗斷問(wèn)題，壩址位于相對(duì)穩(wěn)定地段，可安全修筑高壩。

布列依水電站泄水建筑物為８跨溢洪道，采用挑流鼻坎防止建筑物和左岸被大泄量水流沖刷，為此進(jìn)行了多種模型試驗(yàn)，以探討水力學(xué)特性，試驗(yàn)得出：雙層挑流鼻坎結(jié)構(gòu)輔以摻氣裝置摻氣，可大大減輕水流對(duì)建筑物，左岸及河床的沖刷。

宜昌高壩樞紐水力學(xué)試驗(yàn)廳平面不規(guī)則,體型復(fù)雜,設(shè)計(jì)施工限制因素多,比選采用45m大跨度梯形鋼屋架。文章針對(duì)其特點(diǎn)介紹了鋼屋架的結(jié)構(gòu)計(jì)算和節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。

九甸峽水利樞紐工程巖體變形特性研究——通過(guò)分析研究樞紐不同高程、不同風(fēng)化程度、不同巖性的巖體的變形特性，基本得出了樞紐巖體變形特性及規(guī)律，為樞紐區(qū)各建筑物的設(shè)計(jì)驗(yàn)算提供了理論依據(jù)，為優(yōu)化設(shè)計(jì)和節(jié)約工程投資奠定了基礎(chǔ)　　

通過(guò)分析研究樞紐不同高程、不同風(fēng)化程度、不同巖性的巖體的變形特性,基本得出了樞紐巖體變形特性及規(guī)律,為樞紐區(qū)各建筑物的設(shè)計(jì)驗(yàn)算提供了理論依據(jù),為優(yōu)化設(shè)計(jì)和節(jié)約工程投資奠定了基礎(chǔ)

萬(wàn)安水利樞紐紐泄洪建筑物水力學(xué)研究

本文針對(duì)三河口水利樞紐泄洪放空底孔事故閘門(mén)動(dòng)水關(guān)閉過(guò)程門(mén)體的水力學(xué)及流激振動(dòng)問(wèn)題,按重力相似準(zhǔn)則和水彈性相似準(zhǔn)則研制了比尺為1∶20事故閘門(mén)的水力相似模型和完全水彈性相似模型。通過(guò)模型試驗(yàn),研究了事故閘門(mén)動(dòng)水閉門(mén)過(guò)程中門(mén)體水力荷載和流激振動(dòng)響應(yīng)特性。研究結(jié)果表明:閘門(mén)上游底緣傾角由47°增大為57°時(shí),上游底緣的最小壓強(qiáng)由-98.0kpa增大為271.8kpa,有利于防止閘門(mén)底緣附近發(fā)生水流空化及減小閘門(mén)閉門(mén)力。研制的事故閘門(mén)水彈性模型試驗(yàn)?zāi)B(tài)結(jié)果與數(shù)值計(jì)算結(jié)果吻合較好。該事故閘門(mén)水彈性相似模型能夠更直接的測(cè)量分析閘門(mén)的流激振動(dòng)響應(yīng)特性,為閘門(mén)的設(shè)計(jì)和運(yùn)行提供技術(shù)支持,并可為類(lèi)似工程事故閘門(mén)的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)及運(yùn)行提供參考。

水利樞紐固定壩段應(yīng)力分析——隨著我國(guó)水電建設(shè)的蓬勃發(fā)展，水利工程中的應(yīng)力分析研究也日益深入，尤其是對(duì)水利樞紐工程中固定壩段的應(yīng)力分析直接影響了水利上程的穩(wěn)定性和安全性。本文提出了水利樞紐固定壩段應(yīng)力分析的主要任務(wù)，介紹了水利樞紐固定壩段應(yīng)力分...

根據(jù)壩址水文特性、規(guī)劃要求及工程地形、地質(zhì)條件,皂市水利樞紐泄洪消能設(shè)計(jì)采用了表、底孔相間布置聯(lián)合泄洪、表孔寬尾墩底流—底孔射流—消力池聯(lián)合消能的型式,適應(yīng)了渫水洪水陡漲陡落、水位變幅大、泄流量大、防洪調(diào)度運(yùn)行條件復(fù)雜及消能區(qū)地質(zhì)條件差等特點(diǎn),成功地解決了中水頭、大單寬、低佛氏數(shù)消能問(wèn)題,完善了樞紐壩后式廠(chǎng)房布置方案,并且滿(mǎn)足了盡可能不擾動(dòng)下游右岸水陽(yáng)坪滑坡體的要求。

皂市水利樞紐泄洪消能建筑物水力設(shè)計(jì)根據(jù)壩址水文特性、規(guī)劃要求及工程地形、地質(zhì)條件,采用表底孔相間布置聯(lián)合泄洪、表孔寬尾墩底流出流-底孔射流-消力池聯(lián)合消能的泄洪消能型式,適應(yīng)了五峰暴雨區(qū)洪水陡漲陡落、水位變幅大、泄流量大及消能區(qū)地質(zhì)條件差等特點(diǎn),成功地解決了中水頭、大單寬流量、低佛氏數(shù)消能問(wèn)題,為盡可能地不擾動(dòng)下游右岸水陽(yáng)坪滑坡體創(chuàng)造了條件。