上马蒂水电站整体模型试验.docx

2015年第9期东北水利水电水利科研

·45

[文章编号]1002-0624(2015)09-0045—05

上马蒂水电站整体模型试验

王晓峰，张志强，薛文志

(上海勘测设计研究院，上海200434)

[摘要]上马蒂水电站为多泥沙河流上的无库径流式电站，其首部枢纽工程肩负从河道内引取发电和冲沙流量，排泄汛期洪水，防止河道内推移质泥砂淤积进水口，通过沉砂池沉淀有害粒径泥沙等。文中通过该工程的整体模型试验相似原理比较、模型制作、模型试验及结果分析，提出优化建议并最终应用于设计，对设计起到一定指导作用。

[关键词]泥沙；整体；模型试验；上马蒂水电站

[中围分类号]TV131.6

上马蒂电站坐落与尼泊尔多泥沙河流上，作为没有库容的径流式电站，水电站首部枢纽工程直接关系到电站能否从河道正常引水，能否有效沉淀水中的有害粒径泥沙，能否将推移质顺利排到下游避免进水口淤积，能否保证洪水期安全度汛等等。这些问题在计算分析之后，希望能通过模型试验得到印证，并通过模型试验对设计优化起到一定指导作用。下文结合实际工程情况，重点介绍了模型设计、制作及相关试验结果的分析，提出了有针对性的优化意见并最终被设计采纳。

1工程概况

[文献标识码]A

别为28m和54m。导墙右侧至沉砂池进水口前设置浆砌块石护坦。河道右岸滩地上布置沉砂池，沉砂池进口闸为4孔平板门，总宽度28.3m,闸底坎顶高程935.2m,闸墩顶高程944.0m,后接转弯段、扩散段、工作段以及进水前池，之后是引水隧洞进口。

工程坝址以上多年平均来水流量为33.2m3/s,多年平均输沙量约为244万t,年平均含沙量约为2.33kg/m3,推移质沙量按推悬比20%估算，坝址推移质沙量约为48.8万t。

2模型与原型的相似原理

上马蒂水电站位于尼泊尔西部马蒂河上，为引水式电站，沿河段从上到下包括坝址首部枢纽工程、引水隧洞、调压井、压力钢管、地面厂房。其中首部枢纽工程包括敞开式溢流堰、冲沙闸、右岸沉砂池、进水前池及相关附属工程，引水隧洞总长4.2km,电站采用混流式机组，额定水头120.0m,装机容量25MW。

混凝土拦河坝布置在主河槽段，共分为两部分，左侧为溢流堰段，右侧为冲砂闸段。溢流堰顺水流向长24m,总宽49m,采用WES曲线堰，堰顶高程936.2m。冲砂闸顺水流向长24m,采用2孔平板门，每孔净宽6m,总净宽12m,闸室底槛顶高程934.2m,闸墩顶高程944.0m。溢流堰和冲砂闸后接消力池，消力池顺河长为40m,宽62m,底板顶高程928.0m,之后接30m长浆砌石海漫。冲砂闸左侧边墩上游接82m长导墙，导墙按顶高程分别为938.5m和937.0m分两段设置，长度分

2.1模型与原型的力学相似条件

根据相似原理，模型与原型的3个力学相似条件如下：

1)流场中任意一个相应点处的流体质点上，作用着同名的(同一性质)一个或数个力，即在某一流动点处作用力为重力(G)、压力(P)、粘滞力(Fv),则另一相似系的对应点处也必然作用着G,P,Fv;

2)所有作用在相应点处(以单位流体体积计算)的同名力之间的比值都是相同的，即

(式中：V——流体的容积);

3)这些流场的运动学及动力学的起始条件及边界条件是相同的。

只有同时满足了以上3个相似条件之后，才能保证力学相似的同一解答，而又保证模型换算到原型的正确性。

水利科研东北水利水电2015年第9期

·46·

任何属于机械运动范畴的物理现象，只要是相似系统，必然具备以下3个方面的相似特征四。

1)几何相似：模型与原型的任何相应线性长度，必然具有同一比例；

2)运动相似：即动态相似，模型与原型中任何相应点的速度、加速度等必然相互平行，并具有同一比例；

3)动力相似：即模型与原型的作用力相似，模型与原型中任何相应点的作用力性质相同、相互平行，并具有同一比例。

从以上3个相似条件和3个相似特征可以看出，它们是相互联系、互为条件，而又形成统一的整体。但动力相似是三者中的决定性因素，只要两个系统能满足动力相似，再加上起始条件、边界条件相同，则该两系统就能保证完整的相似。由此看来，几何相似是基础，它的长度比尺是设计模型的基本参数；运动相似是检验模型相似性的最简便、最有力的手段和将模型成果换算到原型的重要依据；动力相似则是构造相似微