大流量高水头水电站泄洪消能设计的探讨

大流量高水头水电站泄洪消能型式的选择,是完善枢纽布置和各项功能的重要环节.近年来,一批高坝的设计、建设和运行,显示既有创新有待推广,也有某些问题有待探讨.就防御常见洪水、泄洪建筑物布置以及消能建筑物某些设计,进行探讨.     

高水头大流量泄洪消能研究（结合拉西瓦工程部分）

本文是“八五”国家重点科技攻关８５－２０８－０１－０４（结合拉西瓦工程部分）专题研究报告的简述，概括了全部子题的主要研究成果，扼要地论述了拉西瓦水电站泄洪消能布置的优化研究；梯级水库泄洪可靠度及风险分析模式和计算方法的研究；拉西瓦坝身深孔体型优化的研究；拱坝坝身泄洪及水舌冲击水垫塘诱发坝身振动的研究；导流洞改永久泄洪洞及涡流消流工的研究；水垫塘三维紊流场数值模拟计算及消能分析；峡谷区雾化研究等。研     

高水头大流量泄洪消能研究简介（结合小湾工程部分）

主题主要结合小湾高拱坝建设，研究在高山峡谷河段上，高水头，大流量泄洪消能问题。分别就泄洪消能布置优化；坝身孔口布设及其型式；水垫塘冲刷平衡及消能机理；坝身泄洪振动对坝体的影响；５０ｍ／ｓ高流速空化，空蚀及减免措施；高压弧形闸门的伸缩式水封封水试验；高坝泄洪雾化的影响范围等进行研究。并结合漫湾大坝泄洪进行了一系列水力学方面的原型观测。本文是为“八五”科技攻关成果专辑所写的简介，现摘刊于此供参阅。     

龙首电站泄洪系统与消能设计

西北高寒地区所兴建的龙首碾压混凝土超薄双曲拱坝坝身泄洪系统布置，在坝身开孔泄洪颇具特色的综合比较，以及推荐方案模型试验论证、优化，泄洪及消能系统安全、经济、运行方便。     

高水头泄水建筑物泄洪消能设计思路探讨

探讨了高水头泄水建筑物集中消能和分散消能两种消能方式的特点,通过工程实例,重点介绍了分散消能方式。本文认为,分散消能方式可减轻消力池或下游水垫塘的消能负担;在流道内设台阶消能工能有效降低流速,减小水流冲刷破坏作用,台阶产生紊动均匀流,水深、流速不变,理论上可应用于水头200m3、00m量级以上的溢洪道设计。设法在流道内提高消能率,可收到事半功倍的效果。     

高拱坝大流量泄洪消能的工程实践

本文对坝高超过70m的双曲拱坝和重力拱坝、流量在3000m~3/s以上的泄洪布置和消能措施,进行实践经验的综合性初步总结,作为编制专家系统的依据。     

龙首水利枢纽泄洪消能问题研究

龙首水利枢纽大坝为双曲拱坝，最大坝高80m，采用三中孔二表孔泄洪消能方式。坝体孔口泄洪流量大，且坝下河床狭窄，抗冲能力较低，拱坝下泄水流向心集中，消能防冲问题突出。介绍3个中孔利用“导扩、扩散、窄缝”等孔口出口体型，解决龙首泄洪中的出现的向心水流和消能防冲问题的研究成果。     

300m级高拱坝大流量泄洪关键技术研究

300m级高拱坝大流量泄洪关键技术研究专题主要结合小湾工程研究高拱坝增大坝身泄量,减少1条泄洪洞的泄量分配和泄洪消能布置,拱坝流激振动,泄泄雾化及防护措施,水垫塘体形优化和衬护结构稳定,大型导流洞改建为泄洪洞或放空洞等关键技术问题,提出优化的泄水建筑物及其消能防冲布置和结构设计方案。其中多项研究成果和建议已在小湾工程中采用,解决了该工程在泄洪消能布置和结构设计中的一些关键技术难题。     

小湾水电站坝身泄洪消能布置优化研究

攻关课题主要研讨小湾水电站拱坝泄洪消能布置。通过量测分析衬护水垫塘底板的时均动水压力和冲击压力、水流脉动压力、电站尾水波动等来优选坝身泄水孔口听体形和布置，同时注意避免水垫塘内形成强回流而产生低压区和挑流水股搭接、入水角太大所导致的水垫塘底板冲击压力过大等问题。体形布置优化后，各项指标均能很好地满足设计要求。     

三里坪水利水电枢纽工程泄洪消能设计

三里坪水利水电枢纽工程泄洪消能设计采用坝身表、中孔集中泄洪和坝下天然水垫塘消能方案。泄洪布置实现了“最大限度地使落水点在横向、纵向上拉开”的设计原则,坝下天然水垫塘消能指标适中,两岸简单防护,消能设施布置简洁。水工模型试验显示,三里坪大坝坝身泄洪建筑物总体布局合理,表、中孔体型布置满足要求,坝下天然水垫塘防护方案可行。     

我国高坝泄洪消能研究的最新进展

近些年来,我国一直处于水电开发与建设的高峰期,大量的实际需求促进了高坝泄洪消能技术的发展与进步。本文分4个方面总结了近年来我国在高坝泄洪消能研究方面的最新进展情况：（1）高拱坝坝身泄洪消能;（2）高水头大流量底流消能;（3）高水头大流量溢洪道与泄洪洞的水力学问题;（4）泄洪雾化问题。在总结已有研究成果的基础上,对高坝泄洪消能技术的进一步发展,以及与之相应的环境问题及安全运行管理等提出了若干建议。     

高拱坝的枢纽布置与泄洪消能

根据断面特征将高拱坝分为两类：高重力拱坝和高双曲拱坝，并从拱坝的坝型、泄洪要求、消能工选择等方面，结合工程实例对高拱坝的枢纽布置和泄洪消能问题进行了分析讨论，指出了各自的适用条件和优缺点。     

溪洛渡水电站泄洪消能系统布置的初步研究

结合溪洛渡水电站“高水头，大泄量，窄河谷”的泄洪特点，拟定出泄洪消能的“多种设施，分散泄洪，分区消能”布置原则，采用８表孔，７深孔及４条泄洪洞的泄洪设施共同承担泄洪，并提出了“泄小洪水时，增加运行灵活性；泄中洪水时，充分利用水库调洪削峰，泄大洪水时，有足够的超泄能力，提高安全度”的泄量分配原则。     

高水头大单宽流量底流消能技术研究成果综述

向家坝水电站最大坝高161m,校核洪水下泄流量约49000m^3／s,其泄洪消能建筑物是典型的高水头、大单宽流量、大泄洪功率、高含沙率泄洪工程。由于环境要求严格,常规的底流消能消力池无法达到工程要求。结合工程特点,兼顾“水力与结构”要求,提出了跌坎底流消能形式,并分连续坎和高低坎两个系列进行研究,解决了向家坝水电站泄洪消能难题。该研究成果对高水头、大单宽流量底流消能理念和设计思路具有创新性,为工程设计提供了科学依据,成果可在相关工程中推广应用。     

我国高坝泄洪消能新技术的研究和创新

60年来,特别是改革开放30多年来,我国的水利水电建设事业得到飞速发展,建成和在建一大批具有世界级水平的大型水利枢纽,为了满足工程建设的迫切需要,向设计提供技术先进、安全可靠的泄洪消能方案,促使我国在高水头大流量泄洪消能技术和高速水流的研究方面达到世界领先水平。本文重点评述我国在高水头、大流量泄水建筑物泄洪消能方面所取得的一些重要研究成果,包括宽尾墩联合消能工、窄缝挑坎消能工、高拱坝水垫塘消能、内消能工和高水头泄洪隧洞掺气减蚀等若干新的研究成果。     

小石峡水电站导流兼深孔泄洪洞消能工优化试验

通过新疆库马拉克河小石峡水电站导流兼深孔泄洪洞原设计方案的消能工试验,发现消力池内发生淹没水跃,水跃旋滚区与闸后射流相叠加,使陡坡段水流剧烈脉动。为了防止护坦段在较大的动水荷载下发生振动和破坏,采用在消力池内设置不同于传统布置方式的悬栅式消能工的方式,即从闸后陡坡末端起布置悬栅,悬栅的安装高度随水跃跃高逐渐抬高,呈台阶式布置。试验表明,台阶式布置悬栅起到了破碎水跃上部剧烈回旋运动的表面旋滚的作用,增大了回流的阻力,从而使水跃向下游移动,由淹没式水跃转化成稍有淹没水跃;在悬栅作用下,陡坡段和消力池内水流脉动明显减弱,浪花溅起高度明显小于加悬栅前的高度,这种悬栅布置方式可为其他同类工程提供参考。