南水北调江都站Y型导流墩加底坎运用研究.doc

南水北调江都站Y型导流墩加底坎运用研究 黄春华 匡 正 （江苏省江都水利工程管理处 江苏 扬州 225200） 摘 要：大型抽水站进水侧引河口是抽水站的“咽喉”，江都抽水站是建国后最早设计兴建的大型泵站之一，因早期的设计原因引河口与主河道成垂直状态，流态较差，河道泥沙淤积偏向回流侧，进水流态更趋复杂，对抽水站水泵机组运行效率、振动、噪声均造成不利影响。文中从江都站改造工程设计施工情况以及建成后的实测数据上分析了Y型导流墩加底坎设置前后引河河道淤积的变化，以及对机组运行产生的影响，为类似的水利工程设计和改造提供参考。 关键词：Y型导流墩 底坎 运用 1、引言 江都水利枢纽工程是建国后最早兴建的大型水利工程之一，主要由四座大型抽水泵站及附属配套闸坝组成，总设计流量500m3/s，她既是江苏省江水北调的龙头，也是南水北调东线工程的源头。运行近50年来，发挥了巨大的社会效益及经济效益。 江都站为典型的丁字型进水口，进水条件复杂，流态较差，引河河口存在回流区，回流区水流速度减慢将导致水流挟沙力下降，长期运行下导致引河回流区淤积较为严重，严重影响泵站机组的安全高效运行。为改善站下引河流态，南水北调江都站改造过程中设计在江都一站至四站站下引河进口处增设Ｙ型导流墩和底坎。 2、引河河道设置Ｙ型导流墩加底坎简介 江都站四座抽水站下游连接新通扬运河及长江夹江，通过江都东闸及江都西闸控制进水，打开江都西闸，关闭江都东闸，可以抽引长江水北送；江苏里下河出现涝水时，关闭江都西闸，打开江都东闸，可以抽引涝水通过上游节制闸控制排入长江，引河具体布置见图1。各泵站下游引河平均长度120m左右，由于江都站四座抽水站引河较短，水流从新通扬运河流入泵站引河时，流态不顺直，水流紊动强度大，在回流区，流速较小，水流紊动强度小[1]，泥沙运动与水流流速和紊动强度有密切的关系，在回流区，水流速度减慢将导致水流挟沙力下降[2]。从而在工程从长江引水时，长江内带来的泥沙在回流区A（图1中A）大量淤积，在抽排涝水时，从里下河河网内的泥沙大量在回流区B（图1中B）大量淤积，从而使得泵站进水口两侧泥沙淤积逐年增加，严重影响引河过水能力。 图1 江都站布置及水流形态图 为改善泵站下游的淤积情况及机组的进水流态，南水北调江都站改造工程中经过多方论证，设计在江都四座抽水站在站下引河进口处设置Y形导流墩，墩顶高程为2.0m，距离泵站进水口80-90m间，预制钢筋混凝土板桩厚度40cm。在导流墩后面设置导流坎，距离泵站进水口60m左右，高程-3.5m。导流墩、导流坎均为钢筋混凝土构件，事先预制砼，设计强度等级Ｃ30，导流墩及导流坎具体设计尺寸如图2所示。 图2 导流墩、导流坎设计图 3、设置Ｙ型导流墩加底坎前后工程效果对比分析 在泵站进水口设置Y型导流墩，有利于调整进水口水流的流向和流量分配，使水流平稳、水量分配均匀，有效地避免水流从两侧产生回流和漩涡等不良水力现象。Y型导流墩两侧的导流板使水流急剧扩散，流速减小，结合底坎河床底部的调整，使潜没出流转变为表层流，前池流态平稳，对称竖轴环流消失，平面上水流分布均匀，尤其泵站两侧的机组进水口水面平静没有旋涡和回流，各进水口门处于正面进水，进水流速比较均衡；各进水室中垂线处流速均匀。 河床底面加设底坎，可以有效改善水流在平面上的扩散条件，使回流区基本消失，水流流速分布比较均匀，这样不仅可避免回流及偏流，还可以减小进水口的有效过水断面面积，增大池中流速，防止泥沙沉积。 3.1 对引河河床淤积的影响 2010年12月江都站改造工程全部完工，四座泵站站前设置的Ｙ型导流墩加底坎也全部完工。从2010年至2013年逐年进行引河河口断面测量，与改造前的具体比对数值如表一、表二及图三所示， 表一：改造前江都站引河河口断面淤积率变化表 表二：改造后江都站引河河口断面淤率积变化表 年份 单位 2001 2002 2003 2004 江都一站 2.1 1.89 1.65 1.78 江都二站 1.66 1.78 2.1 1.66 江都三站 0.86 1.23 1.05 0.99 江都四站 0.67 1.1 1.01 0.75 年份 单位 2010 2011 2012 2013 江都一站 1.65 1.01 0.66 0.32 江都二站 1.56 1.13 0.98 0.66 江都三站 0.85 0.78 0.51 0.48 江都四站 1.56 1.23 1.21 0.89 图3 泵站下游河口断面淤积率变化 从以上图表看，从改造期间设置Y型导流墩加底坎到2013年11月期间，江都站