1、云南 金沙江中游河段 阿海水电站截流模型试验研究 成 果 汇 报 长江水利委员会长江科学院 2008年09月24日,汇 报 提 纲,工程概况与研究目的 模型设计及验证 导流洞泄流能力验证试验 设计条件Q=951m3/s截流水力学试验 导流洞进出口残埂对截流的影响试验 降低截流难度措施研究 截流戗堤堤头坍塌及其预防措施研究 优化方案截流水力学试验 结语,工程概况,工程概况与研究目的,工程概况 围堰挡水、隧洞导流、大坝基坑全年施工 设计截流流量951m3/s 两条导流洞断面尺寸为1619m，城门洞型 戗堤布置型式,研究目的验证1#导流洞在进出口明渠岩埂不同的拆除情况下，截流时的分流能力 确定非龙口
2、段进占各区段的水力学参数（泄水建筑物不分流）及确定龙口宽度 确定龙口段进占各阶段水力学参数 选定非龙口、龙口段各区抛投料物类别、粒径 选定料物的抛投方式 选定龙口合龙最困难情况的护底方式、范围及材料 根据截流模型试验，提出与阿海电站实际情况相符的截流方案 验证导流期间1#、2#导流隧洞泄流能力，观测导流洞进、出口流态及流速,工程概况与研究目的,模型设计及验证,模型设计,长度比尺：1：50 模拟范围 ：上围堰以上800m，下围堰以下800m 导流洞采用有机玻璃制作,模型设计及验证,模 型 验 证,模型验证流量：500m3/s、750m3/s、1000m3/s、1250m3/s、1500m3/s、
3、1750m3/s 各级流量下，模型各测站水位与设计提供数值误差一般为00.15m左右，模型水面线与原型基本相似，满足模型试验相似要求,模型设计及验证,流量与围堰上游水位关系曲线,导流洞泄流能力试验,1#、2#导流洞联合泄流,导流洞进口存在立轴漏斗漩涡 截流期间，导流洞内有围堰残渣料堆积现象 满流状态下，导流洞堵头段突扩处有气囊存在 导流洞联合渲泄大流量，出口下游河道及岸坡冲刷严重,导流洞泄流能力试验,1#、2#导流洞联合泄流流态,导流洞泄流能力试验,导流洞进口及出口流态,非龙口段进占：（Q=1080m3/s）,设计条件下截流水力学试验,龙口段合龙：（Q=951m3/s）,龙口水力学参数,设计条
4、件下截流水力学试验,设计条件下截流水力学试验,龙口流态,设计条件下截流水力学试验,抛投料使用情况,设计条件下截流水力学试验,龙口水力学参数比较：,导流洞进出口围堰残埂对截流的影响,工况1：进、出口围堰残埂分别为 01m、0m,导流洞进出口围堰残埂对截流的影响,抛投料使用情况：,导流洞进出口围堰残埂对截流的影响,工况2：进、出口围堰残埂分别为 3m、2m,抛投料使用情况：,导流洞进出口围堰残埂对截流的影响,工况3：进、出口围堰残埂分别为 5m、4m,抛投料使用情况：,降低截流难度措施试验研究,左岸裹头方案龙口水力学参数,降低截流难度措施试验研究,左岸裹头方案抛投料使用情况,降低截流难度措施试验研
5、究,双向进占方案龙口水力学参数,降低截流难度措施试验研究,双向进占方案抛投料使用情况,降低截流难度措施试验研究,90m宽戗方案龙口水力学参数,降低截流难度措施试验研究,90m宽戗方案抛投料使用情况,堤头坍塌及预防措施研究,堤头坍塌现象描述,戗堤非龙口段进占过程中，抛投料沿堤头坡面推入水中时，一般滚落至坡面上1/3左右处逐渐堆积，随抛投较增多，当堤头堆料坡度达到1:1.15或更陡时，即发生坍塌，堤头稳定坡比1:1.381:1.53 堤头坍塌的形状主要为沿上、下游游挑角发生的三角形坍塌和轴线附近的沿戗堤进占端面发生的矩形、梯形坍塌，三角形坍塌相对较多 B=7868m进占时戗堤较大的坍塌次数共约16
6、次，上、下游挑角沿戗堤长度方向 310m，顺水流方向一般为 1020m，最大的坍塌面积约70m2；戗堤轴线附近最大坍塌沿轴线长度约6m，最大的坍塌面积约180m2,堤头坍塌及预防措施研究,堤头坍塌,龙口护底试验,截流河床底部抬高10m（即由原1390m高程抬高至1400m高程） 非龙口段B=7868m进占过程的坍塌统计表明，进占过程中上、下游挑角以及堤头进占前沿仍存在坍塌现象，上、下游挑角坍塌形状近似三角形、或梯形，轴线附近坍塌形状近似为矩形。 戗堤较大的坍塌次数共约10次 上、下游挑角沿戗堤长度方向26m，顺水流方向一般为520m，最大坍塌面积约60m2； 戗堤轴线附近最大坍塌沿轴线长度约3
7、m，最大坍塌面积约60m2。 与戗堤顶面高程降低前相比，堤头坍塌规模大大减小，沿戗堤轴线最大坍塌长度减至3m左右，可减轻坍塌程度。,堤头坍塌及预防措施研究,降低戗堤进占面高程,在非龙口段B=7868m进占时把戗堤进占顶面高程降低至1415m（超出水面1m），戗堤高度由的31m减小至25m。 进占过程中上、下游挑角以及堤头进占前沿仍存在坍塌现象，平面形状近似为三角形、矩形。 戗堤较大的坍塌次数共约12次， 上、下游挑角沿戗堤长度方向28m，顺水流方向一般为515m，最大的坍塌面积约60m2； 戗堤轴线附近最大坍塌沿轴线长度约3m，最大的坍塌面积约90m2。 与戗堤顶面高程降低前相比，堤头坍塌规模
8、大大减小，沿戗堤轴线最大坍塌长度减至3m左右。,堤头坍塌及预防措施研究,抛投料中、小石混合抛投进占,未采取降低戗堤高度措施条件下，戗堤非龙口段进占过程中，采用中、小石混合（中石30%、小石70%）抛投对口门宽B=7868m进占过程的坍塌情况进行统计表明，与采用小石均匀料抛投进占相比，戗堤坍塌的程度略有改善,堤头坍塌及预防措施研究,优化方案截流水力学试验,优化方案,将上游围堰轴线往上游移10m，戗堤顶宽加宽至70m 在戗堤左岸适当设置裹头 分两台阶从右岸向左岸单向进占 截流中流速最大时龙口进占料由前阶段的大块石串改为钢筋笼串为主 试验流量：951m3/s、863m3/s、800m3/s,Q=95
9、1m3/s 戗堤进占试验,龙口水力学参数（Q=951m3/s、进口3m残埂、出口2m残埂）,优化方案截流水力学试验,优化方案截流水力学试验,Q=951m3/s 戗堤进占试验,戗堤抛投材料（Q=951m3/s、进口3m残埂、出口2m残埂）,龙口水力特性图 （Q=951m3/s、进口3m残埂、出口2m残埂）,优化方案截流水力学试验,优化方案截流水力学试验,Q=863m3/s 戗堤进占试验,优化方案截流水力学试验,龙口水力学参数（Q=951m3/s、进口3m残埂、出口2m残埂）,Q=863m3/s 戗堤进占试验,优化方案截流水力学试验,戗堤抛投材料（Q=951m3/s、进口3m残埂、出口2m残埂）,
10、Q=800m3/s 戗堤进占试验,优化方案截流水力学试验,龙口水力学参数（Q=951m3/s、进口3m残埂、出口2m残埂）,Q=800m3/s 戗堤进占试验,优化方案截流水力学试验,戗堤抛投材料（Q=951m3/s、进口3m残埂、出口2m残埂）,优化方案综合评价,优化方案截流水力学试验,不同戗堤宽度条件下龙口主要水力学参数对比表,优化方案截流水力学试验,优化方案30m龙口主要水力学参数对比 （左岸裹头、进口3m残埂、出口2m残埂）,结 语,阿海水电站设计截流流量Qp=10%=951m3/s，采用60m宽戗堤单向进占合龙（初拟方案）时，戗堤合龙截流落差7.29m ，戗堤头部龙口最大垂线平均流速9
11、.28m/s，龙中最大垂线平均流速6.71m/s。无论从水力学指标，还是从抛投料进占的稳定情况分析，截流难度非常大。 截流实施过程中，1#导流洞分流能力至关重要。为降低截流难度、确保截流顺利实施，1#导流洞进、出口围堰应该尽量拆除干净。 主河床深槽部位截流水深较大，截流进占过程中，堤头及上、下游迎水坡面均存在较大面积坍塌现象，采用降低戗堤进占面高程、或垫高龙口部位河槽底部高程等方法均可有效地减轻坍塌次数和坍塌程度。 截流优化方案采取戗堤适当加宽、左岸适当裹头、分台阶从右岸向左岸单向进占等综合措施，对降低截流难度有明显效果。鉴于截流工程现场水文条件及施工地形条件复杂，需要结合现场实际条件综合考虑降低截流难度的措施，并做好截流预案准备。 1#导流洞和2#导流洞联合泄流能力满足围堰度汛设计要求，泄流过程中，进口存在贯通式立轴漏斗漩涡，出口水流对下游河床和岸坡产生较严重冲刷。建议采取积极有效的防范措施，以策安全。,谢谢各位领导和专家！,
