导截流整体水工模型试验成果报告.doc
《导截流整体水工模型试验成果报告.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《导截流整体水工模型试验成果报告.doc(22页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、 施工导截流水工模型试验研究报告*2004年10月目 录1 工程概况52 试验目的及要求63 试验依据64 模型设计与制造及验证试验75 试验内容及成果分析95.1 一期导流试验 95.2 二期导流试验135.3 截流试验166 结论和建议187 附图、表、照片201 工程概况*水电站位于*境内,是*综合利用规划6个梯级中的第4个梯级。坝址位于*上游约6.2km处,上游36.2km为*枢纽工程坝址,下游31km为已完建的*枢纽,距*约49.5km,距离*约95km。*坝址以上集雨面积1.575万km2,占*流域面积的84%。每年3月进入洪水期,9月进入枯水期,历年实测最大洪峰流量为13100m
2、3/s,历年实测最小流量为30.50m3/s,枯水期多年平均流量为190 m3/s。坝址处正常水位河床宽约263m,主河道位于左岸,河床从左至右逐渐抬高,河床左侧高程23m,右侧河床高程约30m,河床右岸有较厚的卵石层分布,左岸山体雄厚,植被茂盛,岸坡较陡。表1 坝址各级洪水频率及相应水位表洪水频率P ( %)0.10.20.51.05.0102050流 量 (m3/s)271002500022200201001500012800104007090水 位 (m)48.5047.5046.1045.0042.1640.8839.4137.33表2 施工洪水成果表 流量 (m3/s)施工时段5%1
3、0%20%50%9月1日至次年3月31日47703870303018309月1日至次年2月28日420033902590154010月1日至次年3月31日429034402610157010月1日至次年2月28日355027702050103010月1日至次年12月31日2820220015206301月1日至次年3月31日3630291022001150*水电站是一座以发电为主,结合航运及其他的综合水利工程,水库正常蓄水位42m,相应库容0.73亿m3,死水位41.50m,相应死库容0.68亿m3,水库具有短时调节能力。本工程的主要建筑物有:右岸接头坝、船闸、发电厂房、溢流坝及左岸接头坝等建
4、筑物。大坝顶高程51.10m,溢流坝段长度243m,溢流坝最低建基面高程22.50m,最大坝高28.60m,最大底宽22m。共设14个溢流孔,每孔净宽14m,堰型采用平顶堰,堰顶高程27.50m。非溢流坝段总长83m。其中左岸接头重力坝段长27m,右岸接头重力坝段长56m。发电厂房布置在溢流坝右侧,安装转轮直径为5.20m的灯泡贯流式水轮发电机组3台,单机容量为20MW,总容量为60MW。船闸布置于右岸,为单线船闸,闸室尺寸:长宽水深=80m12m2m,上游引航道长约158m,下游引航道长约271m。施工导流方案:施工导流采用两期三段的导流方案;一期围河道右侧及滩地,施工一、二期结合闸坝纵向混
5、凝土导墙、11#14#闸坝、厂房、船闸和右岸非重力坝段。二期围河道左侧,施工1#10#闸坝及左岸非重力坝段。2 试验要求及目的2.1 率定原河床不同流量时上0+300m、0+000m、下0+300m的水位,观测流量为Q=1500 m3/s、2610 m3/s、10400m3/s。2.2 对施工导流各阶段通过不同流量时的流速、流态等水力条件进行观测,为进一步完善导流方案提供试验数据。2.3 对一、二期基坑施工期导流及通航条件等进行水力观测,对船舶通航的影响提出改进措施和意见。对一、二期施工导流通航条件进行论证。航道口门区水力条件控制指标一般为:纵向流速V2.0m/s,横向流速V0.30m/s,回
6、流流速V0.40m/s,航道要求最小宽度B32m,水深h2.0m。2.4 对导流建筑物(过水土石围堰)过水时的水力学条件进行观测,验证围堰结构形式是否满足设计要求,并提出改进和优化意见。2.5 通过截流模型试验,为设计提供合适的截流方案。3 试验依据及量测仪器3.1 试验依据3.1.1 SL15595水工常规模型试验规程。3.1.2 SL163.195施工导流模型试验规程。3.1.3 SL163.295施工截流模型试验规程。3.1.4 试验合同书、任务书及设计单位提供的相关图纸资料、修改通知等。3.2 量测仪器3.2.1 测流量仪器:雷伯克量水堰。3.2.2 测水位仪器:活动测针和固定测针。3
7、.2.3 测流速仪器:直读式电脑流速仪。3.2.4 测动水压力仪器:钢直尺。3.2.5 模型安装用仪器:经纬仪、水准仪。以上仪器设备均经有关部门检定合格并在有效使用期内。4 模型设计与制造4.1 模型设计本模型按重力相似准则进行设计,为正态定床(局部动床)导、截流整体水力学模型,其几何比例尺Lr=80,其他相应比尺如下:流速比尺vr=8.94时间比尺Tr=8.94糙率比尺nr=2.07流量比尺Qr=57243.30重量比尺Wr=512000体积比尺Gr=5120004.2 模型制造模型地形截取范围:上游沿河道长700m,下游沿河道长1200m,模型最大高程为45m。模型地形部分用断面板法安装,
8、断面间隔50cm,用12水泥沙浆抹面,其精度为1mm,土石围堰的填筑料用d0.3m(原型粒径)的模型沙填筑,永久建筑物部分用水泥沙浆人工刮模或用上等木料精工制造并均经腊光,其精度为0.3mm,上游水位控制点:X=0+250m,Y=上0+300m。下游水位控制点:X=0+350m,Y=下0+600m。4.3 模型水位率定根据试验规程及设计单位要求,模型制造完毕后进行率定验正试验,率定流量为Q=1500 m3/s、2610 m3/s、10400m3/s,率定位置为上0+300m、0+000m、下0+300m。率定成果见表3。 第 4 页 共 56页表3 * 导截流整体水工模型水位验证表流 量(m3
9、/s)原 型 水 位(m)模 型 水 位 (m)上0+300坝 线0+000下0+300下0+600上0+300坝线0+000下0+300下0+600左中右左中右左中右左中右150033.0732.9632.8532.7533.1833.11(32.94)33.0033.0533.0132.8533.0332.98(32.88)32.8432.9732.93(32.75)32.87261034.1634.0533.9433.8434.2134.12(34.00)34.1234.1634.1033.9034.1434.05(33.87)33.8734.1133.94(33.84)33.91104
10、0039.5239.4139.3039.2039.6539.56(39.37)39.5439.6239.5233.3039.6639.51(39.18)39.2639.6039.43(39.20)39.36说明:“括号”内的水位为测针筒水位,其它为活动测针水位。第 5 页 共 56 页*坝址河段属于弯道河段,主流偏左,从表3中知,水位左高右低,其横向水位差为0.2m0.3m。模型水位与原型水位比较接近甚至相等,大多数相差5cm8cm,最大偏差0.2m左右,各流量各断面有所不同,当Q=1500m3/s、2610m3/s、10400m3/s时,0+000断面,模型水位分别比原型水位高5cm、5cm
11、和11cm;上0+300m断面,模型水位分别比原型水位高4cm、4cm和4cm;在下0+300m断面,模型水位分别比原型水位高13cm、11cm和21cm。可见,模型水位略高于原型水位,但偏差不大,说明模型地形制作精度满足试验要求。5 试验内容及成果分析5.1 一期导流5.1.1 试验内容5.1.1.1 测量不同流量时上下游水位及水面线。5.1.1.2 观测不同流量时左侧束窄河道流态、流速分布等。分析左河道束窄后的通航水力条件、围堰的冲刷情况、岸边与纵向围堰的防护措施。5.1.1.3 测定闸坝纵向围堰(导墙)及上下游围堰沿程水面线。5.1.1.4 测定围堰过水工况时各部位的流速、流态、水位等。
12、并测定其动水压力(仅测上游围堰2个断面)。5.1.1.5 提出改善优化的措施和意见。5.1.2 试验成果及分析一期导流试验共分三种工况进行试验。5.1.2.1 工况1原设计方案(1) 基本情况开工第一年的枯水期先进行右岸一期半年土石围堰的填筑,由束窄后的左侧河道导流和通航,施工一、二期共用的纵向混凝土围堰(导墙)、11#14#坝、厂房及船闸等。半年土石围堰上游围堰堰顶高程及纵向围堰堰顶高程为35.90 m,下游围堰堰顶高程为34.95 m,顶宽均为7 m,坡度均为12,上、下游围堰与纵向围堰连接的圆弧段用钢筋笼保护。详见图1。一期半年土石围堰运用期为一个枯水期,时段为10月1日至次年的3月31
13、日,其设计洪水标准为P=20%,相应的Q=2610m3/s,相应的上游水位为34.43m,下游水位为33.94m。试验流量:Q=1500 m3/s、2000 m3/s、2610m3/s,其中2610m3/s为导流标准流量。(2) Q=2610m3/s时的流速、流态和水位流速: 试验表明, 上游围堰圆弧段最大流速为3.18m/s, 纵堰左侧的最大流速为2.08m/s,下堰前圆弧段的最大流速为1.54m/s,上、下游围堰的圆弧段及纵堰左侧原设计已用钢筋笼保护,虽然流速较大,但未见有钢筋笼被冲刷起动之现象,上游围堰未保护部份的堰脚最大流速为2.5m/s左右,该围堰是用d0.3m的弃碴填筑而成,抗冲能
14、力很低,试验中发现上游围堰未保护的部份有淘冲现象,因此建议,上游围堰在现有保护范围的基础上再向右延长保护25m左右。下游围堰的堰前流速较小,可适当考虑缩短其保护范围,所有保护范围堰脚处的钢筋笼应有一定埋置深度的基础。左岸边的最大流速为3.31m/s,估计对岸边的冲刷不会严重。流态:因河道缩窄,水流逐渐收缩,颈部流速明显上升,主流居于束狭段中部,上游围堰转角处水流紊动强烈,纵向围堰左侧在0+000断面以上形成回流,回流流速达1.63m/s,这股回流和纵向围堰左侧的紊流对纵堰脚的淘刷破坏力不能低估。上下游围堰前均存在较大范围的回流,但其流速不大,一般0.80m/s左右,估计回流对围堰的安全影响不大
15、。水位:上游围堰前的最高水位为34.40m,比设计水位34.43m低0.03m,比上游围堰顶高程35.94m低1.03m。纵堰左的最高水位为33.88m。下堰前的最高水位为33.92m,比设计水位33.94m低0.02m,比下堰顶高程34.95m低1.03m,从模型水位判断,围堰顶高程满足要求,但原型中要考虑风浪的作用。当Q=2000m3/s、1500m3/s时,各部位的流速流态基本相似,比Q=2610m3/s流态好。(3) 通航问题根据任务书提供的通航条件,当Q1500m3/s时,束窄左侧河道的面流速小于2.0m/s,满足通航条件,但船只必须靠左岸边行驶。当Q2000 m3/s时,不满足通航
16、条件。工况1各流量的流速、流态、水位等详见图1图6。5.1.2.2 工况2原设计方案(1) 基本情况汛期到来之前全部拆除一期半年土石围堰,由纵向砼围堰及重新填筑的上下游过水土石围堰构成新的围堰,开挖基坑,以继续施工11#14#坝、厂房、船闸及右岸建筑物。工况2的过水土石围堰的堰顶用砼保护,上下游围堰的上下游面均用钢筋笼保护,上游围堰顶高程为35.60m,下游围堰顶高程为34.95m,上下游围堰的顶宽均为7m,其上下游坡度为12,下游围堰的中部设有约50m宽的冲水段,缺口用麻袋装沙填筑,当发生大洪水时由冲水段向基坑冲水。纵向混凝土围堰的顶高程为41m,顶宽5m,纵向砼围堰上端点桩号为上0+105
17、.06m,下端点桩号为下0+126.50m,全长231.56m。详见图7。一期过水土石围堰的运用期为2年。基坑半年施工。试验流量:Q=2000 m3/s、2610 m3/s、3576m3/s,其中Q=3576m3/s为一期过水土石围堰建成后的最大通航流量。(2) 当Q=2610 m3/s时的流速、流态和水位流速:因纵向围堰的上下游端均超过上下游围堰,故上下游围堰前的流速不大,一般为0.80m/s,上下游围堰是安全的。受纵堰头部的影响,该处水流收缩,流向偏左,最大流速为2.73m/s,纵堰左侧从0+000断面以上形成回流,回流流速为1.53m/s,水位:上堰前最高水位为34.32m,比堰顶高程3
18、5.60m低1.28m,下堰前最高水位为33.98m,比下堰顶高程34.95m低 0.97m,从模型水位判断,围堰高度满足要求。(3) Q=3576 m3/s时的流速、流态和水位流速:上堰前的最大流速为1.32m/s,下游围堰前的最大流速为0.5m/s,从流速判断,上下游围堰是安全的。纵向围堰左侧产生回流,回流流速2m/s,河床表面的覆盖层和风化基岩层会有一定的冲刷。水位:测得上堰前最高水位为35.37m,比上堰顶低0.23m,下堰前最高水位为34.80m,比下堰顶低0.15m,模型中上下游堰前水位波动约0.3m,原型中在风浪作用下水位波动可能会更大,基坑可能已经进水。建议发生Q=3576 m
19、3/s时,提前向基坑冲水。5.1.2.3 工况2修改方案由于纵向混凝土围堰左侧水流条件较差,为改善此处水流流态,同时也为了节约工程量,缩减工期,将纵堰上游段从上0+59.68m开始以20%往上游降坡,高程由41m降至32m,下游从下0+86.50m至末端平降至35m高程。试验成果表明,该方案达到了使水流平顺绕过堰头、落差降低,水力条件较好。纵向围堰头部左侧的回流强度有所减弱,当Q=2610m3/s时,回流流速由原来的2.0m/s降低至1.3m/s。纵向围堰末端经修改后,流速、流态略有改变。经以上修改后,对围堰的安全没有影响。修改后可节约砼量约2200m3。工况2各流量的流速、流态、水位等详见图
20、7图13。5.1.2.4 工况3原设计方案(1) 基本情况:工况3的围堰与工况2(修改方案)相同, 11#14#闸孔、厂房、船闸上游导航墙及厂前拦沙堤、1#导墙(厂坝导墙)等均已施工完成,工况3的流道为左河道和11#14#孔。详见图14。试验流量:Q=10400 m3/s、7900m3/s。(2) Q=10400 m3/s时流速、流态和水位流速:上游围堰前V=2.83m/s,上游围堰顶V=4.50m/s,上游围堰后V=2.64m/s,由于厂前拦沙堤的导向作用,水流过上游围堰后,在底部形成一股由右向左(与堰脚平行)的斜向水流,其V=3.30m/s,这股水流严重冲刷堰脚,对上游围堰的稳定十分不利。
21、同时由于这股斜向水流比较强烈,导致11#14#孔过流极不均匀,从流速可以看出,14#孔内的流速V=0.60m/s,靠厂房一侧还存在回流,说明14#孔过流量很少,其它各孔的流速一般在3.5m/s左右。水流到达下堰时受围堰的阻挡而流向偏右,其上游面的流速为3.64m/s,下堰顶的最大流速为5.49m/s,发生在下堰的左侧。下游围堰的下堰脚则有一股由左向右与堰脚平行的斜向水流,其流速达3.63m/s,这股水流较强烈且流向极不稳定,底部水流紊动强烈,堰脚受到严重的冲淘刷,围堰的安全没有保障。纵堰左侧的最大流速为5.63m/s,发生在流态恶劣的纵堰头部,该部位的冲刷严重。因此,纵堰的基础必须放在抗冲能力
22、大于6m/s的基岩上。下游引航道内有一股回流,流速为1.26m/s,洪水期回流可能会将部分泥沙带到下航道内落淤。左岸边的最大流速为5.18m/s,发生在下0+100m区域,由于流速较大,对左岸边坡的稳定要有足够的重视。水位:上堰前的最高水位为39.98m,堰后的最高水位为39.74m,落差0.24m,上堰顶的最大水深4.38m。下堰前的最高水位为39.28m,堰后水位为38.82m,落差0.46m。纵堰右的最高水位为40.10m,比纵堰顶低0.90m,纵堰左的最低水位为38.46m,纵堰左右水位差为1.64m/s。流态:纵堰头部的上层水流由右向左,左侧底部水流则为正向,此处水流交错,流态紊乱恶
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 截流 整体 水工 模型 试验 成果 报告
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【Fis****915】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【Fis****915】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。