2006年9月JOURNALOFNORTHWESTHYDROELECTRICPOWERSep.2006文章编号:167124768(2006)0320030204一种改善消力池底板压强分布的新型宽尾墩——XT型宽尾墩张晓莉,杨纪元,杜淑英(西北勘测设计研究院工科院,西安710043)摘要:宽尾墩与消力池组成的联合消能形式具有消能率高的特点,但也存在着消力池内的压强分布不均匀,最大冲击压强及动水压强集中度过大的问题。本文结合功果桥水电站整体水工模型试验,提出了一种新型的XT型宽尾墩,对于改善消力池底板上的压强分布,增强底板关键词:Y型宽尾墩;XT型宽尾墩;消力池;动水压强集中度;最大冲击压强中图分类号:TV653文献标识码:B1工程概况功果桥水电站位于云南省云龙县大栗树西侧,为二等大(2)型工程。该水电站是以发电为主的日调节水库,正常蓄水位为1307m,总库容为3.16亿m3,调节库容为0.49亿m3。电站装机容量900MW,年发电量40.32亿kW·h。挡水、泄洪、引水及发电等主要的永久性建筑物为2级,按500年一遇洪水设计、2000年一遇洪水校核;次要建筑物为3级;电站厂房按200年一遇洪水设计、500年一遇洪水校核。该电站枢纽主要由拦河大坝、主河道溢流表孔和底孔、电站进水口和左岸坝后厂房等建筑物组成(图1)。拦河坝为直线型混凝土重力坝,坝顶高程1310m,坝顶长370m,最大坝高105m。5孔闸门控制的溢流表孔采用WES型实用堰,堰顶高程均为1288m,每孔净宽均为13m。5个表孔坝段的左、右两侧各布置1孔泄洪图1枢纽布置2模型比尺及试验组次功果桥水电站整体水工模型试验按重力相拟准则设计,其几何比尺Lr=80。设计和校核工况的试验组合见表1,两者的下泄流量分别为收稿日期:2005212201作者简介:张晓莉(19642),女,陕西渭南人,西北勘测设计研究院工科院高级工程师。第3期张晓莉,等一种改善消力池底板压强分布的新型宽尾墩——XT型宽尾墩31表1试验组合(m)13702m3ƒs和11201m3ƒs,相应的单宽流量分别为211m3ƒm.s和172m3ƒm.s。角为17.41°,即单孔闸室末端的净宽由原来的13.0m缩窄为6.1m(图3)。为了避免泄水时表孔边孔的水流冲击左、右底孔边墙,两边孔左侧及右侧3试验结果3.1Y型宽尾墩方案功果桥水电站的表孔采用戽式消力池方案(图2),为了增加其消能效果,在表孔的闸墩末端设置了“Y”型宽尾墩,形成宽尾墩——戽式消力池联合消能方案。宽尾墩的收缩比为0.469,扩3.1.1流态及消能效果表孔闸墩的末端设置了“Y”型宽尾墩后,出闸室的水流横向缩窄、纵向拉开,形成窄而深的水股,原平尾墩时消力池内单一的横向漩滚被具有多个方向的三维漩滚所代替,水流的紊动剪切作用加强,掺气充分,池内外水面跌落变小,水面衔接平顺。设计工况尾坎上的最高水面涌浪较平墩1时降低了7m;出池流速由平尾墩的23.09mƒs减小为宽尾墩的12.78mƒs,减小了44.70%;下游冲刷最低高程为1219.2m,较平尾墩时抬高了5.8m。由此可见,宽尾墩——戽式消力池联合消能方案对于改善流态及减轻下游冲刷具有较3.1.2消力池内的压强分布当表孔下泄设计和校核流量时,试验测试了消力池内的压强。结果表明,由于采用了宽尾墩,消力池内的压强分布很不均匀,存在比较大的冲击区和压强跌落区。最大冲击压强出现在坝下0+075m处,跌落区的最小压强值出现在坝下0+090m处。设计工况时的压强最大值和最小值分别为46.00×9.81kPa和26.80×9.81kPa,相差19.2×9.81kPa;校核工况压强峰值和最小值分别为48.64×9.81kPa和32.24×9.81kPa,相差16.4×9.81kPa。根据测量的压强最大值Pmax和最小值Pmin,计算了水垫塘底板稳定分析的两个重要水力学指标——消力池底板的最大冲击压强和动水压强图2表孔体型∃PƒL=(Pmax-Pmin)ƒL式中,ht为压强峰值出的水深,L为压强峰值Pmax与最小值Pmin之间的距离。图3Y型宽尾墩体型运行工况库水位(m)流量(m3ƒs)下泄流量(m3下游水位5孔表孔全开2孔底孔全开电站总泄量校核1309.5149001370217990155011260.45设计1307128001120117460129471258.8532西北水力发电第22卷计算结果为:设计工况,最大冲击压强及动水压强集中度分别为17.40×9.81kPa和1.16;校核工况,最大冲击压强及动水压强集中度分别为18.00×9.81kPa和1.28。由以上结果可知,表孔采用Y型宽尾墩后,下游河道的水流流态及冲刷结果均有较大的改善。但压强峰值偏大,消力池内的...