公伯峡水电站旋流泄洪洞不同闸门开度运行与原型水力特性观测
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公伯峡水电站公伯峡水电站位于青海省循化撒拉族自治县和化隆回族自治县交界处的黄河干流上,距西宁市153km,是黄河上游龙羊峡至青铜峡河段中第四个大型梯级水电站。
工程以发电为主,兼顾灌溉及供水。
水库正常蓄水位2005.00m,校核洪水位2008.00m,总库容6.2亿m3,调节库容0.75亿m3,具有日调节性能。
电站装机容量1500MW,保证出力492MW,年发电量51.4亿kW·h,是西北电网中重要调峰骨干电站之一,可改善下游16万亩土地的灌溉条件。
本工程属一等大(Ⅰ)型工程。
坝址区为高原半干旱型气候,多年平均降水量266.1mm,年蒸发量2189mm,多年平均气温8.5℃。
坝址以上控制流域面积143619km3,坝址处多年平均径流量226亿m3,多年平均流量717m3/s。
经上游龙羊峡水库调蓄,使入库的水量均衡,从而改善水库调节性能,提高电站发电效益,并大幅度减少入库洪水。
设计洪峰流量5440m3/s(P=0.2%),校核洪峰流量7860m3/s(P=0.01%),施工洪水3510m3/s(P=5%)。
年入库沙量747万t,泥沙中值粒径0.03mm。
坝址位于公伯峡峡谷出口段,河道平直,平水期水面宽40~60m,水深12~13m,河床覆盖层厚一般5~13m,正常蓄水位时谷宽389m。
河谷不对称,右岸1980.0m以下为40°~50°的岩质边坡,以上为Ⅲ级阶地的砂壤土和砂卵砾石层;左岸在1930.0~1950.0m有坡积碎石覆盖的Ⅱ级阶地,其余为平均30. 的岩质边坡。
坝址区主要岩性为:前震旦系片麻岩、云母石英片岩及石英岩,白垩系紫红色砂岩,第三系红色砾砂岩,第四系砂壤土及砂卵砾石层,加里东期花岗岩等。
坝址区地震基本烈度为7度。
水库回水长53.4km,水库面积22km2,库区由川、峡两部分组成。
水库不存在永久渗漏问题,库岸基本稳定,个别滑坡稳定性较差,但整体下滑可能性小,而是分期分批坍塌式破坏。
公伯峡水电站右岸旋流泄洪洞原型水力学观测试验: The spillway tunnel on the right bank of Gongboxia Hydropower Station is built on the researches and theoretical analysis of a large number of model tests, and the characteristics of this engineering geology and operation requirements. As the difficulties in theorectical research in the complex flow movement inside the rotational folw are large, some assumptions should be introduced in the process of research, which have difference from the acrual situation, and scale effects exist in tests results. Therefore, it is of great academic value and engineering significance to conduct the prototype observation research of the rotational flow energy dissipation engineering.一、概述公伯峡水电站右岸水平旋流式泄洪洞是我国建成的第一个大规模的水平旋流洞。
泄洪洞总水头110m,校核洪水位和设计洪水位工况下的泄流量分别为1090m3/s和1060m3/s,泄洪功率较高,技术难度大。
自上个世纪60年代以来,国内外对旋流式消能工程进行了大量的试验研究,但是一直没有工程已建和运行的报导。
公伯峡水电站右岸旋流泄洪洞摘要:公伯峡水电站右岸泄洪洞原型水力学观测试验仪器的施工与安装,将对整个试验的资料收集、数据处理、结论报告起到重要的作用。
从而为解决在高山峡谷地区的大江大河上高坝建设中泄水建筑物的高速水流问题与导流洞改建的技术与经济问题提供工程实例,并对推动水工水力学的研究与发展均具有重要的理论与实践意义。
关键词:右岸旋流泄洪洞原型水力学观测试验观测仪器施工安装一、原型观测目的及意义旋流式消能工消能率高、结构简单,受到了国内外工程界的重视,也是导流洞改建成泄洪洞选择的主要方案之一。
公伯峡水电站右岸泄洪洞地质条件差,大部分洞段断层裂隙发育,岩体风化强烈,岩石破碎,采用旋流洞方式减小了施工难度,其实际运行状况如何有待进一步的验证。
开展公伯峡水电站右岸泄洪洞的原型观测,不仅能够对泄洪洞的运行安全进行评估,而且,比对原观的数据和模型试验的成果,主要验证泄洪建筑物的安全,加深对旋流式消能方式的认识,同时对国内同类工程的设计和旋流式消能方式的设计研究提供有益的参考。
二、观测内容与观测方法主要实施以下内容的观测:时均压力、脉动压力、空腔负压、空腔长度;底流速、风速(通气量);流体温度;水流掺气浓度;水流空化、闸顶空气噪声;流激振动和结构动力响应;上、下游水位、波浪及表面流态;冲蚀调查。
2.1压力测量采用高灵敏度压力传感/变送器(以下简称传感器)测量各工况下(包括开启和关闭过程中)泄洪洞沿程时均压力分布和脉动压力特性,尤其是脉动压力均方根和优势频率的大小,观测的重点部位包括:竖井段、起旋室、旋流洞段和水垫塘段。
时均压力和空腔压力观测是通过安装在洞壁上的时均压力传感器,通过电缆将压力信号传至观测间,在观测间通过数据采集系统,将压力信号记录下来,经过后处理便得到各点的时均压力。
脉动压力的观测方法与时均压力方法相似,但在脉动压力传感器的输出端要接变送器,以保证在观测间的数据采集仪能接收到较强信号。
2.2底流速测量选取竖井预埋的通用底座,设置流速测点,测量泄洪洞竖井段近壁的流速分布。