阳江核电水库溢洪道消能试验研究-广东水利水电科学研究院.pdf

阳江核电水库溢洪道消能试验研究 何小惠 黄智敏 朱红华 钟勇明 冯小丽 (广东省水利水电科学研究院，广东广州 510610) 摘 要：阳江核电水库溢洪道上、下游落差大，受地形条件的限制，一、二级消力池之间由两段弯道组成，弯道 内产生折冲水流和偏流，流态较复杂。本文对阳江核电水库溢洪道工程方案进行试验研究，将溢洪道闸墩改为宽 尾墩，并在一级陡槽段槽面加设阶梯跌坎，再抬高二级陡槽段堰顶高程，使弯道调整段水深加大等，改善了溢洪 道运行流态，妥善地解决了溢洪道泄流与下游河道水流衔接的问题。 关键词：溢洪道 宽尾墩 阶梯陡槽 弯道 试验研究 1 工程概况 阳江核电水库位于广东省阳江市阳东县的东平镇境内，处在响水河中游平堤村附近，是阳江 核电站的专用水库。 枢纽工程由挡水坝、溢洪道等组成。为使正向引水的溢洪道入流较顺畅，并减少溢洪道下游 陡槽段工程的开挖量，设计方案顺应山谷冲沟走向，将溢洪道设计为两级消能。溢洪道为开敞式 实用堰 ，从溢流坝堰顶轴线至下游主河道全长 350m。溢流堰段为砼重力坝段，过水堰体段长 7.79m，溢流堰顶高程46.82m、宽37.5m，分为三孔，每孔净宽11.5m，孔与孔之间工作桥墩厚1.5m； 溢洪道陡槽段宽 37.5m，一级陡槽段长 120.21m，坡比为 1：3.5，一级消力池长 25m，池底高程 6.27m，池末尾坎顶高程8.67m；消力池后接 117m 长的弯道调整段与二级陡槽段连接，弯道调整 段平面上有两个弯道，弯道转角分别为 65.6°和 65.89°，曲率半径分别为 25 m 和 45m，纵坡为 ⅰ=1:100,断面底宽36 m；二级陡槽段长10.8m，坡比1：4，二级消力池长15 m，池底高程4.8m， 二级消力池后接坡比为1：100 的海漫段，海漫段长54.2m （见图1）。 阳江核电水库溢洪道为Ⅱ级建筑，相应设计洪水频率为一百年一遇（P=1%），校核洪水频率为 二千年一遇（P=0.05%），消能设计洪水频率为五十年一遇（P=2%）。 广东省水利水电科学研究院承担了阳江核电水库溢洪道水力学模型试验研究工作，试验模型采用 佛劳德重力相似律设计为正态，模型几何比尺Lr=35。 2 设计方案试验成果 3 溢流堰顶至一级消力池底的落差达40.55m，当校核洪水流量（Q=505.7m /s）泄流运行时，水 流过堰后急流直下，两中墩末端水冠、水花跃起高度约5～6m，陡槽末端断面（桩号0+128.00） 最大流速约21 m/s，水流呈急流状撞击一级消力池末端尾坎后，形成强迫水跃，水流跃起后再跌 向消力池的下游，一级消力池内水流紊乱，池末水流涌高达14.9 m 高程，比尾坎顶高出约6.23m。 出池水流受弯道影响，出池右侧水流撞击弯道调整段右边坡后向弯道左侧方向折返，然后在桩号 0+220.00 附近与左侧水流汇合后冲向渠道下游段左侧。桩号0+153.00 断面至0+231.00 断面的左 侧流速较右侧流速小，水深也较右侧深。桩号 0+231.00 断面左侧流速值为 1.7m/s，右侧流速值 为8.7m/s，右侧流速比左侧流速大了约7m/s ，断面流速分布极不均匀；桩号0+242.00 断面的左、 右侧水位差为最大，左侧水深约3.68m，右侧水深约0.7m，即右侧水深比左侧水深低约3m；桩号 0+190.00 及 0+242.00 附近区域渠段为急流段，故此附近区域形成折冲水流和冲击波。桩号 0+242.00 断面至0+270.00 断面右侧水流为强回流区，并影响二级消力池内的流态，右岸区域的 16 5 . 7 3 强回流区压缩了渠道的过水宽度，使主流更加偏向左岸区域，二级陡槽段左岸侧入池水流较集中， 二级消力池入口前沿的左岸侧单宽流量明显增大，来流被压缩至左岸侧约3/5 渠宽进入二级消力 池，消力池内右侧约2/5 池宽断面形成回流区；左侧水流呈急流状冲击二级消力池尾坎后，翻滚 再沿池后海漫段冲向下游河床（见图2）。 在设计洪水频率流量（Q=305.8 m3 3