溪洛渡水电站泄洪隧洞设计研究

溪洛渡水电站的泄洪设施由坝身孔口和两岸泄洪洞组成，其中隧洞泄洪流量达１８０００￣２００００ｍ＾３／ｓ，占枢纽总泄洪量的４５％左右。本文结合坝址地形、地质条件及隧洞泄洪要求，对泄洪洞的布置、选型与设计开展了多方案的比较研究，提出了“有压接无压－洞内龙落尾”的泄洪洞布置型式。     

两河口水电站泄洪建筑物的布置研究

根据两河口水电站的特点及泄洪要求,对泄洪建筑物的布置进行了研究。提出了4种布置方案,通过技术条件、施工条件等的综合分析比较,选定了深孔泄洪洞与洞式溢洪道相结合的布置方案,洞式溢洪道采用前隧洞、后明槽型式,深孔泄洪洞采用一坡到底无压洞型式,非常泄洪洞采用旋流竖井型式。调洪演算结果表明,该方案的总泄量达8300m3／s,可取得满意的泄洪效果。     

溪洛渡水电站泄洪洞C9060抗冲耐磨硅粉混凝土施工技术

溪洛渡水电站泄洪消能具有水头高、泄量大、河谷狭窄的特点,泄洪功率近100 000 MW。泄洪消能建筑物由"坝身7个表孔+8个深孔,坝后设水垫塘;左右岸各布置2条有压接无压洞内龙落尾泄洪隧洞"组成。其中泄洪洞长1.3～1.8 km,龙落尾段最大流速为50 m/s,单洞的最高泄流能力为4 162 m3/s。泄洪洞大流量、高流速的特点,必然对混凝土浇筑的施工质量以及温度控制有高标准的要求。溪洛渡水电站左岸泄洪洞龙落尾为C9060抗冲耐磨硅粉混凝土衬砌,在边墙浇筑阶段,通过采取一系列技术质量措施,混凝土的施工质量取得了良好的效果。     

上程水电站工程大田水库泄洪洞水工模型试验研究

论述了上程水电站工程大田水库泄洪洞的试验研究工作,通过水工模型试验,测定了有压隧洞和无压隧洞两方案的泄流能力,对隧洞进出口及洞内水流流态进行了观测,对无压隧洞方案的布置进行合理性分析和优化,对有压隧洞方案的可行性做出了评价.     

钢模台车在隧洞渐变段中的运用

龙头石电站工程采用3条泄洪洞汛期泄洪3,条泄洪洞均布置在电站左岸,采用无压泄洪3,#泄洪洞进口段100 m设计为渐变段,渐变段顶拱与正常洞身段顶拱参数不变,隧洞宽度不变,隧洞边墙由12 m渐变至14.5 m。渐变段混凝土采用全断面衬砌,衬砌厚度1.5 m。原施工方案中的边墙衬砌模板为悬臂模板、顶拱为承重架配散装组合钢模板。但由于进口塌方影响,渐变段隧洞浇筑工期若按原方案施工则无法满足度汛要求。为了保证安全度汛及隧洞泄洪运行安全,采用了钢模台车浇筑渐变段施工技术,保证了工程安全度汛。     

溪洛渡水电站泄洪洞开挖施工测量技术

右岸泄洪洞建筑物由3、4号泄洪洞组成,2条泄洪隧洞均为有压接无压,洞内龙落尾型式;3、4号泄洪洞轴线平行布置,中心间距为50.00 m,3号泄洪洞长1 433.549 m,4号泄洪洞长1 633.611 m。由于泄洪洞型变化复杂,对施工测量要求较高。从控制测量、施工放样测量、断面验收测量等几个方面,介绍洞室开挖测量方法,以有效控制开挖质量,提高经济效益。     

丰满水电站三期工程泄洪系统设计

丰满水电站三期工程是利用原有的左岸泄洪洞经改造后引水发电,在原泄洪洞洞身分岔出一条支洞做为泄洪洞。扩机工程建完后,泄洪系统包括原泄洪洞洞段、分岔后圆形洞段、弧门室段、门后无压洞段和出口明渠段。虽然扩机工程受到原有建筑物布置的制约,但通过对泄洪系统布置采取措施,并经实际运行检验,证明泄洪系统布置是合理的。     

大渡河龙头石水电站施工导流设计

龙头石水电站初期施工导流两条导流洞与泄洪隧洞结合布置,既缓解了狭窄地形上布置水工建筑物的紧张,又达到了节约工程投资的目的,文章介绍了龙头石水电站初期施工导流隧洞与永久泄洪洞结合布置的设计情况。     

多洞联合泄洪通风补气系统运行特性

结合水-气分层流理论,构建了如美泄洪洞与溢洪洞联合泄洪通风补气系统理论计算模型,研究了如美多条泄洪隧洞的通风补气特性,绘制并总结了如美各条泄洪隧洞的负压、补气竖井风速及通风量随泄洪洞洞顶余幅高度及其补气竖井截面尺寸的变化规律。结果表明：泄洪洞负压出现极小值和极大值并存的3分区,而溢洪洞负压无明显变化;泄洪洞补气竖井风速和通风量出现极大值,溢洪洞补气竖井通风量反之出现极小值。综合考虑各条隧洞通气参数的变化,可为联合泄洪系统中泄洪洞及其补气竖井尺寸的选择提供参考依据。     

二滩水电站泄洪隧洞体型设计

二滩泄洪洞泄洪水流落差达１８０ｍ，单洞泄流量为３８００ｍ３／ｓ，为国内已建和在建泄洪洞的首位，在世界上也位居前列。本文介绍了二滩泄洪洞采用浅水式短进水口、龙抬头隧洞洞身、扭曲斜切挑流鼻坎和舌形挑坎体型的设计研究情况。     

岸边泄洪洞最大泄量的估算方法

大型水电站泄洪洞单洞泄洪规模是关乎枢纽布置、泄洪安全、以及工程投资的重要技术指标,以往未见量化研究报导。本文从计算泄洪洞挑流水舌挑距与下游河道冲刷深度出发,建立了泄洪洞泄量与下游河道宽度、泄洪洞布置轴线与下游河道夹角、基岩抗冲能力以及泄洪洞运行方式等指标之间的量化关系,对白鹤滩、小湾、溪洛渡、锦屏一级泄洪洞分别进行了定量估算研究,所得结果与工程实际以及相应的设计方案基本一致,表明该估算方法具有较高的可靠性,可用以估算待建工程泄洪洞最大泄量或对已建工程泄洪洞泄洪规模的合理性进行评价。     

掺气水流不同粒径气泡运动特性研究

采用三维数值模拟方法和离散相模型(DPM模型)模拟了不同比尺高水头直槽式泄洪洞和带反弧泄洪洞掺气水流中不同粒径气泡的运动特性,分析了不同粒径气泡对近壁掺气浓度的影响范围,研究成果可为掺气浓度的缩尺效应提供依据。分析表明,气泡的影响范围与流速成正比,与气泡的粒径成反比;泄洪洞底坡越小,气泡的影响范围越大;泄洪洞反弧段半径越大,气泡的影响范围越大。     

水工压力隧洞内衬及围岩应力与变形数值计算

应用三维快速有限差分软件FLAC3D,对柏叶口水库泄洪发电隧洞进行了数值仿真计算,研究了开挖后高水压作用下洞室特别是泄洪洞与发电支洞交叉口位置管壁及围岩的应力场、位移场及其动态变化规律。结果表明:施加内水压力后,衬砌最大下沉和隆起量均有所减小;在0.78 MPa内水压力下,衬砌管壁局部产生较大的拉应力,将导致混凝土出现较大范围的裂缝;在内水压力下,泄洪洞和发电支洞交叉位置产生较大的拉应力集中,以两洞相交位置小角度一侧应力最大,将出现较大范围的拉裂缝。     

紫坪铺1号泄洪排沙隧洞挑流基岩冲刷模型试验研究

高土石坝中由导流洞改建而成的永久性泄洪洞，由于导流洞的高程低．泄洪落差大、流速高．水流对下游基岩的冲刷是需要充分重视的问题。模型试验是研究基岩冲刷的强有力的方法。将该方法应用于紫坪铺1号泄洪排沙隧洞挑流基岩冲刷中，取得了较好的效果，并分析了运用中所遇到的一些问题。     

大型泄洪洞高速水流的研究进展及风险分析

高水头、大流量泄洪洞内高速水流问题主要问题之一是水流空化引起过流表面空蚀。几个实际工程泄洪洞发生空蚀破坏的实例表明反弧段下游一定范围是容易发生空化空蚀的敏感部位，其主要原因是由于反弧段内的水流流速高，流态复杂，在水流离心力的作用下沿程压力梯度大，水流掺气条件差，缺乏有效的掺气保护。掺气减蚀是解决泄洪洞过流表面空蚀的有效措施，对水流进行三维掺气的减蚀技术有了较大进展。“龙落尾”式和 “龙抬头”式是高水头、大流量泄洪洞的两种常用布置型式，风险分析认为“龙落尾”式泄洪洞布置对地形地质的适应性更好，即使发生事故对大坝的安全威胁小，也更具有抗风险的能力。     

泄洪洞渥奇系数选择的简捷方法

目前已建泄洪洞常利用施工期导流洞,洞线形式常采用龙抬头式,其洞身渐变段常采用抛物曲线以平顺水流。渥奇系数根据经验、工程重要程度、投资选定,具有较大的不确定性,选择不合理容易引起水流脱体导致建筑物空蚀等不良水力现象,严重时甚至危及工程安全。为找到一种简捷、合理确定渥奇系数的方法,以石头峡水电站泄洪洞为例,利用模型试验与数值计算方法对不同渥奇曲线体型壁面压力分布进行了研究,得到临界渥奇系数与流能比的关系。对若干已建泄洪洞工程进行渥奇系数的分区研究,结合模型试验及数值计算成果,分析拟合得到了可用于渥奇系数选择的经验公式A=467-934q/(g~(0.5)·H~(1.5))。与实际工程采用的渥奇系数相比结果表明,该公式形式简单,具有较高的准确度,可为以后相关工程设计提供参考。     

旋流阻塞与旋流扩散复合式内消能泄洪洞的水力设计

 结合雅砻江两河口水电站后期3^#导流洞和大渡河猴子岩1^# 导流洞的改建,在研究旋流阻塞和旋流扩散复合消能泄洪洞的水力特性基础上,对该类型复合式旋流内消能泄洪洞的设计原理与方法进行研究探讨,和开敞式进口、起旋器、阻塞与旋流渐变扩散段的体型进行了设计与计算,为1 000m³/s以上泄流量、150m作用水头量级的导流洞改建为旋流内消能泄洪洞工程水力设计提供参考。     

水平旋流泄洪洞的基本流态与影响因素

通过模型试验,对上下游水位、通气孔直径、水平洞洞长和起旋器收缩断面面积比对水平旋流泄洪洞的流态的影响进行了研究。结果表明,在竖井为有压流的条件下,水平旋流泄洪洞的流态可分为自由流、吸吮流和淹没流3种基本流态,流态的分类与转变受各种因素的影响;通气时,水平旋流洞内旋流的空腔直径大而均匀,水流旋转的强度增大;不同的洞长,流态从吸吮流向淹没流转变时过渡区的相对上下游水位差相同,但洞长越大,吸吮流的范围越大,转变为自由流流态时所需要的起旋器出口的水流弗劳德数也越大;起旋器出口面积比不同时,流态分区的临界水力条件是不同的。     

水工隧洞设计中外水压力的探讨

以黄河公伯峡水电站工程右岸水平旋流消能泄洪洞为例,采用水工隧洞设计规范的外水压力折减系数法和有限元渗流计算法,对作用于水工隧洞衬砌混凝土上的外水压力值和分布进行探讨,以供同行设计时参考。