河床下切对闸坝泄洪消能的破坏及对策 - 水利水运工程学报.pdf

第6期 水 利 水 运 工 程 学 报 No.6 摇 2014年12月 HYDRO鄄SCIENCE AND ENGINEERING Dec. 2014 河床下切对闸坝泄洪消能的破坏及对策 李艳富, 韩昌海, 杨摇 宇 (南京水利科学研究院 水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏 南京摇 210029) 摘要:河床下切导致的闸坝下游水位降低,上下游水位差增大,造成原有消能工不能满足消能要求,甚至大洪 水时发生严重破坏。 小埠东橡胶坝工程采用一、二级消力池联合消能工设计,由于下游河道连续多年采砂超 量,河床急剧下切,导致消能工多次毁坏,严重危及闸坝安全且带来巨大损失。 通过水力学模型模拟了小埠东 枢纽消能工消能效果,分析了破坏原因。 结合多个消能工优化方案的消能试验,提出的推荐方案一、二级消力 池均能产生稳定的水跃,满足校核洪水消能要求。 通过变动枢纽下游水位的消能试验,研究了消能工推荐方案 下游河道允许下切极限。 工程实际应用表明,推荐的消能工结构遭遇大洪水时未发生破坏,研究提出的因河床 下切造成的消能破坏加固理念和对策可为类似工程借鉴参考。 关摇 键摇 词:河床下切;消能工;二级消能;消能试验;允许河床下切极限 中图分类号:TV653摇 摇 摇 摇 文献标志码:A摇 摇 摇 摇 文章编号:1009-640X(2014)06-0058-07 [1-2] 闸坝拦蓄及超量采砂等活动造成河流泥沙大量减少,导致江河中下游段及沿海地区河床普遍下切 。 [3-4] 河床下切导致闸坝下游水位降低,上下游水位差增大,当超过安全值,消能工无法满足消能要求时 ,应及 [5] 时采取工程措施避免造成破坏 。 当河床水位下降后,根据下切原因以及工程特征采取相应的消能工改造 方案[6-12]。 小埠东枢纽建成蓄水后,人为超量采挖河床砂现象严重,造成河床连续多年急剧下切,消能工多 次毁坏又多次加固。 反复地加固和破坏过程不仅危及拦河闸坝的安全,而且带来巨大的经济损失,迫切需要 从根本上改造和加固消能设施。 本文结合小埠东枢纽水力学模型试验,研究了消能工破坏原因及加固对策, 为类似工程提供借鉴。 1摇 工程概况 小埠东橡胶坝拦河枢纽工程坝长1135 m,是世界上最长的橡胶坝工程。 主体工程包括橡胶坝16节、东 西两岸调节闸各5孔,东西引水闸以及东西两岸泵站及桥头堡。 橡胶坝下游消能工采用二级消能结构,由一 2 级、二级消力池及其中间斜坡连接段组成。 设计正常蓄水位65.5 m。 坝址控制流域面积10287 km ,河床比 3 降约1/ 2000。 设计洪水标准为50年一遇,设计流量16000 m / s;校核洪水标准为100年一遇,校核流量为 3 19 000 m / s。 工程于1997年建成蓄水,运行至2008年期间经历多次洪水考验,消能设施发生5 次毁坏并5 次加固。 2009年2月第5次消能工加固后,一级消力池长9m,底高程60.30 m,二级消力池长15m,底高程56.5m。 一、 二级消力池相距26 m,通过一级消力池下游平台、14 的斜坡段和二级消力池上游平台连接,其中一级消力池 下游平台长6 m,顶高程61.2 m,二级消力池下游平台长6 m,顶高程58.3 m,结构尺寸见图1。 2009年汛期 3 3