導(dǎo)截流整體水工模型試驗成果報告

1、 施工導(dǎo)截流水工模型試驗研究報告*2004年10月目 錄1 工程概況52 試驗?zāi)康募耙?3 試驗依據(jù)64 模型設(shè)計與制造及驗證試驗75 試驗內(nèi)容及成果分析95.1 一期導(dǎo)流試驗 95.2 二期導(dǎo)流試驗135.3 截流試驗166 結(jié)論和建議187 附圖、表、照片201 工程概況*水電站位于*境內(nèi)，是*綜合利用規(guī)劃6個梯級中的第4個梯級。壩址位于*上游約6.2km處，上游36.2km為*樞紐工程壩址，下游31km為已完建的*樞紐，距*約49.5km，距離*約95km。*壩址以上集雨面積1.575萬km2，占*流域面積的84%。每年3月進(jìn)入洪水期，9月進(jìn)入枯水期，歷年實測最大洪峰流量為13100m

2、3/s，歷年實測最小流量為30.50m3/s，枯水期多年平均流量為190 m3/s。壩址處正常水位河床寬約263m，主河道位于左岸，河床從左至右逐漸抬高，河床左側(cè)高程23m，右側(cè)河床高程約30m，河床右岸有較厚的卵石層分布，左岸山體雄厚，植被茂盛，岸坡較陡。表1 壩址各級洪水頻率及相應(yīng)水位表洪水頻率P ( %)0.10.20.51.05.0102050流 量 (m3/s)271002500022200201001500012800104007090水 位 (m)48.5047.5046.1045.0042.1640.8839.4137.33表2 施工洪水成果表 流量 (m3/s)施工時段5%1

3、0%20%50%9月1日至次年3月31日47703870303018309月1日至次年2月28日420033902590154010月1日至次年3月31日429034402610157010月1日至次年2月28日355027702050103010月1日至次年12月31日2820220015206301月1日至次年3月31日3630291022001150*水電站是一座以發(fā)電為主，結(jié)合航運及其他的綜合水利工程，水庫正常蓄水位42m，相應(yīng)庫容0.73億m3，死水位41.50m，相應(yīng)死庫容0.68億m3，水庫具有短時調(diào)節(jié)能力。本工程的主要建筑物有：右岸接頭壩、船閘、發(fā)電廠房、溢流壩及左岸接頭壩等建

4、筑物。大壩頂高程51.10m，溢流壩段長度243m，溢流壩最低建基面高程22.50m，最大壩高28.60m，最大底寬22m。共設(shè)14個溢流孔，每孔凈寬14m，堰型采用平頂堰，堰頂高程27.50m。非溢流壩段總長83m。其中左岸接頭重力壩段長27m，右岸接頭重力壩段長56m。發(fā)電廠房布置在溢流壩右側(cè)，安裝轉(zhuǎn)輪直徑為5.20m的燈泡貫流式水輪發(fā)電機組3臺，單機容量為20MW，總?cè)萘繛?0MW。船閘布置于右岸，為單線船閘，閘室尺寸：長寬水深=80m12m2m，上游引航道長約158m，下游引航道長約271m。施工導(dǎo)流方案：施工導(dǎo)流采用兩期三段的導(dǎo)流方案；一期圍河道右側(cè)及灘地，施工一、二期結(jié)合閘壩縱向混

5、凝土導(dǎo)墻、11#14#閘壩、廠房、船閘和右岸非重力壩段。二期圍河道左側(cè)，施工1#10#閘壩及左岸非重力壩段。2 試驗要求及目的2.1 率定原河床不同流量時上0+300m、0+000m、下0+300m的水位，觀測流量為Q=1500 m3/s、2610 m3/s、10400m3/s。2.2 對施工導(dǎo)流各階段通過不同流量時的流速、流態(tài)等水力條件進(jìn)行觀測，為進(jìn)一步完善導(dǎo)流方案提供試驗數(shù)據(jù)。2.3 對一、二期基坑施工期導(dǎo)流及通航條件等進(jìn)行水力觀測，對船舶通航的影響提出改進(jìn)措施和意見。對一、二期施工導(dǎo)流通航條件進(jìn)行論證。航道口門區(qū)水力條件控制指標(biāo)一般為：縱向流速V2.0m/s，橫向流速V0.30m/s，回

6、流流速V0.40m/s，航道要求最小寬度B32m，水深h2.0m。2.4 對導(dǎo)流建筑物（過水土石圍堰）過水時的水力學(xué)條件進(jìn)行觀測，驗證圍堰結(jié)構(gòu)形式是否滿足設(shè)計要求，并提出改進(jìn)和優(yōu)化意見。2.5 通過截流模型試驗，為設(shè)計提供合適的截流方案。3 試驗依據(jù)及量測儀器3.1 試驗依據(jù)3.1.1 SL15595水工常規(guī)模型試驗規(guī)程。3.1.2 SL163.195施工導(dǎo)流模型試驗規(guī)程。3.1.3 SL163.295施工截流模型試驗規(guī)程。3.1.4 試驗合同書、任務(wù)書及設(shè)計單位提供的相關(guān)圖紙資料、修改通知等。3.2 量測儀器3.2.1 測流量儀器：雷伯克量水堰。3.2.2 測水位儀器：活動測針和固定測針。3

7、.2.3 測流速儀器：直讀式電腦流速儀。3.2.4 測動水壓力儀器：鋼直尺。3.2.5 模型安裝用儀器：經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀。以上儀器設(shè)備均經(jīng)有關(guān)部門檢定合格并在有效使用期內(nèi)。4 模型設(shè)計與制造4.1 模型設(shè)計本模型按重力相似準(zhǔn)則進(jìn)行設(shè)計，為正態(tài)定床（局部動床）導(dǎo)、截流整體水力學(xué)模型，其幾何比例尺Lr=80，其他相應(yīng)比尺如下：流速比尺vr=8.94時間比尺Tr=8.94糙率比尺nr=2.07流量比尺Qr=57243.30重量比尺Wr=512000體積比尺Gr=5120004.2 模型制造模型地形截取范圍：上游沿河道長700m，下游沿河道長1200m，模型最大高程為45m。模型地形部分用斷面板法安裝，

8、斷面間隔50cm，用12水泥沙漿抹面，其精度為1mm，土石圍堰的填筑料用d0.3m（原型粒徑）的模型沙填筑，永久建筑物部分用水泥沙漿人工刮模或用上等木料精工制造并均經(jīng)臘光，其精度為0.3mm，上游水位控制點：X=0+250m，Y=上0+300m。下游水位控制點：X=0+350m，Y=下0+600m。4.3 模型水位率定根據(jù)試驗規(guī)程及設(shè)計單位要求，模型制造完畢后進(jìn)行率定驗正試驗，率定流量為Q=1500 m3/s、2610 m3/s、10400m3/s，率定位置為上0+300m、0+000m、下0+300m。率定成果見表3。 第 4 頁 共 56頁表3 * 導(dǎo)截流整體水工模型水位驗證表流 量(m3

9、/s)原 型 水 位（m）模 型 水 位 (m)上0+300壩 線0+000下0+300下0+600上0+300壩線0+000下0+300下0+600左中右左中右左中右左中右150033.0732.9632.8532.7533.1833.11(32.94)33.0033.0533.0132.8533.0332.98(32.88)32.8432.9732.93(32.75)32.87261034.1634.0533.9433.8434.2134.12(34.00)34.1234.1634.1033.9034.1434.05(33.87)33.8734.1133.94(33.84)33.91104

10、0039.5239.4139.3039.2039.6539.56(39.37)39.5439.6239.5233.3039.6639.51(39.18)39.2639.6039.43(39.20)39.36說明：“括號”內(nèi)的水位為測針筒水位，其它為活動測針?biāo)?。?5 頁 共 56 頁*壩址河段屬于彎道河段，主流偏左，從表3中知，水位左高右低，其橫向水位差為0.2m0.3m。模型水位與原型水位比較接近甚至相等，大多數(shù)相差5cm8cm，最大偏差0.2m左右，各流量各斷面有所不同，當(dāng)Q=1500m3/s、2610m3/s、10400m3/s時，0+000斷面，模型水位分別比原型水位高5cm、5cm

11、和11cm；上0+300m斷面，模型水位分別比原型水位高4cm、4cm和4cm；在下0+300m斷面，模型水位分別比原型水位高13cm、11cm和21cm。可見，模型水位略高于原型水位，但偏差不大，說明模型地形制作精度滿足試驗要求。5 試驗內(nèi)容及成果分析5.1 一期導(dǎo)流5.1.1 試驗內(nèi)容5.1.1.1 測量不同流量時上下游水位及水面線。5.1.1.2 觀測不同流量時左側(cè)束窄河道流態(tài)、流速分布等。分析左河道束窄后的通航水力條件、圍堰的沖刷情況、岸邊與縱向圍堰的防護(hù)措施。5.1.1.3 測定閘壩縱向圍堰（導(dǎo)墻）及上下游圍堰沿程水面線。5.1.1.4 測定圍堰過水工況時各部位的流速、流態(tài)、水位等。

12、并測定其動水壓力（僅測上游圍堰2個斷面）。5.1.1.5 提出改善優(yōu)化的措施和意見。5.1.2 試驗成果及分析一期導(dǎo)流試驗共分三種工況進(jìn)行試驗。5.1.2.1 工況1原設(shè)計方案（1） 基本情況開工第一年的枯水期先進(jìn)行右岸一期半年土石圍堰的填筑，由束窄后的左側(cè)河道導(dǎo)流和通航，施工一、二期共用的縱向混凝土圍堰（導(dǎo)墻）、11#14#壩、廠房及船閘等。半年土石圍堰上游圍堰堰頂高程及縱向圍堰堰頂高程為35.90 m，下游圍堰堰頂高程為34.95 m，頂寬均為7 m，坡度均為12，上、下游圍堰與縱向圍堰連接的圓弧段用鋼筋籠保護(hù)。詳見圖1。一期半年土石圍堰運用期為一個枯水期，時段為10月1日至次年的3月31

13、日，其設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為P=20%，相應(yīng)的Q=2610m3/s，相應(yīng)的上游水位為34.43m，下游水位為33.94m。試驗流量：Q=1500 m3/s、2000 m3/s、2610m3/s，其中2610m3/s為導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)流量。（2） Q=2610m3/s時的流速、流態(tài)和水位流速： 試驗表明， 上游圍堰圓弧段最大流速為3.18m/s， 縱堰左側(cè)的最大流速為2.08m/s，下堰前圓弧段的最大流速為1.54m/s，上、下游圍堰的圓弧段及縱堰左側(cè)原設(shè)計已用鋼筋籠保護(hù)，雖然流速較大，但未見有鋼筋籠被沖刷起動之現(xiàn)象，上游圍堰未保護(hù)部份的堰腳最大流速為2.5m/s左右，該圍堰是用d0.3m的棄碴填筑而成，抗沖能

14、力很低，試驗中發(fā)現(xiàn)上游圍堰未保護(hù)的部份有淘沖現(xiàn)象，因此建議，上游圍堰在現(xiàn)有保護(hù)范圍的基礎(chǔ)上再向右延長保護(hù)25m左右。下游圍堰的堰前流速較小，可適當(dāng)考慮縮短其保護(hù)范圍，所有保護(hù)范圍堰腳處的鋼筋籠應(yīng)有一定埋置深度的基礎(chǔ)。左岸邊的最大流速為3.31m/s，估計對岸邊的沖刷不會嚴(yán)重。流態(tài)：因河道縮窄，水流逐漸收縮，頸部流速明顯上升，主流居于束狹段中部，上游圍堰轉(zhuǎn)角處水流紊動強烈，縱向圍堰左側(cè)在0+000斷面以上形成回流，回流流速達(dá)1.63m/s，這股回流和縱向圍堰左側(cè)的紊流對縱堰腳的淘刷破壞力不能低估。上下游圍堰前均存在較大范圍的回流，但其流速不大，一般0.80m/s左右，估計回流對圍堰的安全影響不大

15、。水位：上游圍堰前的最高水位為34.40m，比設(shè)計水位34.43m低0.03m，比上游圍堰頂高程35.94m低1.03m?？v堰左的最高水位為33.88m。下堰前的最高水位為33.92m，比設(shè)計水位33.94m低0.02m，比下堰頂高程34.95m低1.03m，從模型水位判斷，圍堰頂高程滿足要求，但原型中要考慮風(fēng)浪的作用。當(dāng)Q=2000m3/s、1500m3/s時，各部位的流速流態(tài)基本相似，比Q=2610m3/s流態(tài)好。（3） 通航問題根據(jù)任務(wù)書提供的通航條件，當(dāng)Q1500m3/s時，束窄左側(cè)河道的面流速小于2.0m/s，滿足通航條件，但船只必須靠左岸邊行駛。當(dāng)Q2000 m3/s時，不滿足通航

16、條件。工況1各流量的流速、流態(tài)、水位等詳見圖1圖6。5.1.2.2 工況2原設(shè)計方案（1） 基本情況汛期到來之前全部拆除一期半年土石圍堰，由縱向砼圍堰及重新填筑的上下游過水土石圍堰構(gòu)成新的圍堰，開挖基坑，以繼續(xù)施工11#14#壩、廠房、船閘及右岸建筑物。工況2的過水土石圍堰的堰頂用砼保護(hù)，上下游圍堰的上下游面均用鋼筋籠保護(hù)，上游圍堰頂高程為35.60m，下游圍堰頂高程為34.95m，上下游圍堰的頂寬均為7m，其上下游坡度為12，下游圍堰的中部設(shè)有約50m寬的沖水段，缺口用麻袋裝沙填筑，當(dāng)發(fā)生大洪水時由沖水段向基坑沖水。縱向混凝土圍堰的頂高程為41m，頂寬5m，縱向砼圍堰上端點樁號為上0+105

17、.06m，下端點樁號為下0+126.50m，全長231.56m。詳見圖7。一期過水土石圍堰的運用期為2年。基坑半年施工。試驗流量：Q=2000 m3/s、2610 m3/s、3576m3/s，其中Q=3576m3/s為一期過水土石圍堰建成后的最大通航流量。（2） 當(dāng)Q=2610 m3/s時的流速、流態(tài)和水位流速：因縱向圍堰的上下游端均超過上下游圍堰，故上下游圍堰前的流速不大，一般為0.80m/s，上下游圍堰是安全的。受縱堰頭部的影響，該處水流收縮，流向偏左，最大流速為2.73m/s，縱堰左側(cè)從0+000斷面以上形成回流，回流流速為1.53m/s，水位：上堰前最高水位為34.32m，比堰頂高程3

18、5.60m低1.28m，下堰前最高水位為33.98m，比下堰頂高程34.95m低 0.97m，從模型水位判斷，圍堰高度滿足要求。（3） Q=3576 m3/s時的流速、流態(tài)和水位流速：上堰前的最大流速為1.32m/s，下游圍堰前的最大流速為0.5m/s，從流速判斷，上下游圍堰是安全的?？v向圍堰左側(cè)產(chǎn)生回流，回流流速2m/s，河床表面的覆蓋層和風(fēng)化基巖層會有一定的沖刷。水位：測得上堰前最高水位為35.37m，比上堰頂?shù)?.23m，下堰前最高水位為34.80m，比下堰頂?shù)?.15m，模型中上下游堰前水位波動約0.3m，原型中在風(fēng)浪作用下水位波動可能會更大，基坑可能已經(jīng)進(jìn)水。建議發(fā)生Q=3576 m

19、3/s時，提前向基坑沖水。5.1.2.3 工況2修改方案由于縱向混凝土圍堰左側(cè)水流條件較差，為改善此處水流流態(tài)，同時也為了節(jié)約工程量，縮減工期，將縱堰上游段從上0+59.68m開始以20%往上游降坡，高程由41m降至32m，下游從下0+86.50m至末端平降至35m高程。試驗成果表明，該方案達(dá)到了使水流平順繞過堰頭、落差降低，水力條件較好?？v向圍堰頭部左側(cè)的回流強度有所減弱，當(dāng)Q=2610m3/s時，回流流速由原來的2.0m/s降低至1.3m/s。縱向圍堰末端經(jīng)修改后，流速、流態(tài)略有改變。經(jīng)以上修改后，對圍堰的安全沒有影響。修改后可節(jié)約砼量約2200m3。工況2各流量的流速、流態(tài)、水位等詳見圖

20、7圖13。5.1.2.4 工況3原設(shè)計方案（1） 基本情況：工況3的圍堰與工況2（修改方案）相同， 11#14#閘孔、廠房、船閘上游導(dǎo)航墻及廠前攔沙堤、1#導(dǎo)墻（廠壩導(dǎo)墻）等均已施工完成，工況3的流道為左河道和11#14#孔。詳見圖14。試驗流量：Q=10400 m3/s、7900m3/s。（2） Q=10400 m3/s時流速、流態(tài)和水位流速：上游圍堰前V=2.83m/s，上游圍堰頂V=4.50m/s，上游圍堰后V=2.64m/s，由于廠前攔沙堤的導(dǎo)向作用，水流過上游圍堰后，在底部形成一股由右向左（與堰腳平行）的斜向水流，其V=3.30m/s，這股水流嚴(yán)重沖刷堰腳，對上游圍堰的穩(wěn)定十分不利。

21、同時由于這股斜向水流比較強烈，導(dǎo)致11#14#孔過流極不均勻，從流速可以看出，14#孔內(nèi)的流速V=0.60m/s，靠廠房一側(cè)還存在回流，說明14#孔過流量很少，其它各孔的流速一般在3.5m/s左右。水流到達(dá)下堰時受圍堰的阻擋而流向偏右，其上游面的流速為3.64m/s，下堰頂?shù)淖畲罅魉贋?.49m/s，發(fā)生在下堰的左側(cè)。下游圍堰的下堰腳則有一股由左向右與堰腳平行的斜向水流，其流速達(dá)3.63m/s，這股水流較強烈且流向極不穩(wěn)定，底部水流紊動強烈，堰腳受到嚴(yán)重的沖淘刷，圍堰的安全沒有保障?？v堰左側(cè)的最大流速為5.63m/s，發(fā)生在流態(tài)惡劣的縱堰頭部，該部位的沖刷嚴(yán)重。因此，縱堰的基礎(chǔ)必須放在抗沖能力

22、大于6m/s的基巖上。下游引航道內(nèi)有一股回流，流速為1.26m/s，洪水期回流可能會將部分泥沙帶到下航道內(nèi)落淤。左岸邊的最大流速為5.18m/s，發(fā)生在下0+100m區(qū)域，由于流速較大，對左岸邊坡的穩(wěn)定要有足夠的重視。水位：上堰前的最高水位為39.98m，堰后的最高水位為39.74m，落差0.24m，上堰頂?shù)淖畲笏?.38m。下堰前的最高水位為39.28m，堰后水位為38.82m，落差0.46m?？v堰右的最高水位為40.10m，比縱堰頂?shù)?.90m，縱堰左的最低水位為38.46m，縱堰左右水位差為1.64m/s。流態(tài)：縱堰頭部的上層水流由右向左，左側(cè)底部水流則為正向，此處水流交錯，流態(tài)紊亂惡

23、劣?？v堰末端水流由左向右，與過堰水流相互交織，使下堰后左側(cè)底部流態(tài)極不穩(wěn)定。（3） Q=7900m3/s時流態(tài)與Q=10400m3/s的基本相似，流速降低。5.1.2.5 工況3修改方案由于工況3原方案局部地方的流態(tài)較差，如上、下圍堰后均存在較大的斜向水流，對圍堰的安全十分不利，因此需要進(jìn)行一些修改，主要的修改部位有：廠前以上部分的廠壩導(dǎo)墻暫不施工；攔沙堤暫不施工；縱堰末端原降至35m高程的部位，其左側(cè)1.5m寬度（寬度由設(shè)計確定）恢復(fù)到41m高程，右側(cè)3.5m寬度仍為35m高程。詳見圖18。試驗證明，經(jīng)以上修改后，整個流態(tài)仍然與原方案相似，但水力條件得到明顯改善，如Q=10400m3/s時，

24、上游圍堰下堰腳由右向左的斜向流速由3.3m/s下降到2.16m/s，最大流速仍然發(fā)生在下堰腳的右側(cè)。下游圍堰沖水缺口前的堰腳流速為2.34m/s，方向由左向右。下游圍堰的下堰腳左側(cè)的流速為1.60m/s，比原來的3.63m/s下降了近2m/s，可見縱向圍堰末端加高到41m高程將左右水流分開是有好處的。14#孔過流量仍然很小。左側(cè)河道的流態(tài)與原方案相似。綜合分析認(rèn)為：工況3的修改是合理的，降低了流速、改善了水流流態(tài)，但堰腳各處的流速仍然較大，堰腳雖然有鋼筋籠保護(hù)，但如果水流把覆蓋層沖刷后，個別鋼筋籠的起動會惡化局部流態(tài)，鋼筋籠有連片起動的可能，堰腳有可能坍塌，圍堰的安全受到威脅。因此建議上、下游

25、圍堰的堰腳處鋼筋籠應(yīng)有一定埋深的基礎(chǔ)，且基礎(chǔ)底的抗沖能力應(yīng)大于3m/s以上。工況3各流量的流速、流態(tài)、水位等詳見圖14圖19。5.2 二期導(dǎo)流5.2.1二期導(dǎo)流原設(shè)計方案（定床試驗）5.2.1.1 試驗工況第三年枯水期進(jìn)行左岸二期土石圍堰填筑，由11#14#閘孔導(dǎo)流，利用二期圍堰及一期建成的4孔閘壩擋水及發(fā)電（考慮一臺機發(fā)電，Q=230m3/s），由已建好的船閘通航，通航最低水位為39.5m。二期導(dǎo)流上游土石圍堰的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)：P=10%，Q=3440m3/s，時段為10月1日至次年3月31日，上游計算水位為38.69m，堰頂寬7m，堰頂高程為41m，上游坡13.5，下游坡11.5，上游坡從右

26、端點開始往左30m內(nèi)用漿砌塊石80cm厚護(hù)面。二期導(dǎo)流下游土石圍堰的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)：P=20%，Q=2610m3/s，時段為10月1日至次年3月31日，下游計算水位為33.95m，堰頂寬7m，堰頂高程為35m，圍堰軸線長度為179.80m，上游坡11.5，下游坡13.5，下游坡從右端點開始往左30m內(nèi)用漿砌塊石80cm厚護(hù)面。縱向圍堰為一期已建好的砼圍堰。詳見圖20。5.2.1.2 試驗內(nèi)容（1） Q=2610m3/s時閘門全開情況下，觀測上下游的堰前水位、縱向?qū)?孔溢流壩下游流態(tài)及流速分布、縱向?qū)ρ爻趟婢€。（2） Q=1500m3/s、3576m3/s、2610m3/s時，4孔閘門運行，上

27、游控制水位為39.50m，一臺機發(fā)電情況下，測定船閘上、下游引航道和口門區(qū)流態(tài)、流速分布。5.2.1.3 試驗成果及分析（1） Q=2610m3/s，閘門全開、機組不過流工況水位：上堰前最高水位為38.74m，比上游圍堰頂高程41m低2.26m，上游圍堰前水位波動值在0.4m左右。下圍堰前的最高水位為34.43m，比設(shè)計水位33.95m高0.48m，比下游圍堰頂高程35m低0.57m，下游圍堰前的水位波動約0.32m?？v向圍堰右的最高水位為38.72m，比縱向圍堰頂?shù)?.28m。流速、流態(tài)：廠壩導(dǎo)墻及縱堰頭部流態(tài)較差，并形成橫向水面突降，廠壩導(dǎo)墻在上0+60m斷面處，落差達(dá)3.68m，流向由右

28、向左?？v堰頭部在上0+80m斷面處的落差為2.24m，流向由左向右，這兩股橫流流量集中，該處流速達(dá)6.26m/s7.26m/s，將會對廠壩導(dǎo)墻頭部左側(cè)和縱向圍堰頭部右側(cè)造成較嚴(yán)重的沖刷。上堰前流態(tài)較好，流速較小，其最大流速為1.50m/s，發(fā)生在縱堰頭部左側(cè)，該部位為漿砌石護(hù)面，估計圍堰是安全的。下堰前存在大范圍回流區(qū)，最大回流速為0.8m/s，流速較小，估計由回流淘刷下堰腳的可能性不大。11#14#孔前后的流速及尾水渠右側(cè)的流速都很大，其最大流速達(dá)9.53m/s。遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于河床的允許抗沖流速，河床將受到嚴(yán)重的沖刷，同時尾水渠和下游引航道將會嚴(yán)重淤積。（2） Q=2610 m3/s、3576m3

29、/s、1500m3/s時，利用11#14#孔閘門控制（閘門開度均為5.2m）上游水位為39.50m，機組一臺機發(fā)電。a) 當(dāng)2610m3/s時，上游水位比不控制時增加了近1m，上游流態(tài)較不控制時明顯得到改善，廠壩導(dǎo)墻及縱堰頭部的橫向水面跌落減少了1.0 m1.5m，閘前流速由6.08m/s下降4.2m/s左右，上游引航道口門區(qū)及以上的右岸邊為較大范圍的回流區(qū)，但回流速不大，一般在0.1 m/s0.2m/s，滿足通航要求。利用閘門控制過流量，池內(nèi)流態(tài)為淹沒底流，旋滾水體消除了部分水流能量。同時，發(fā)電尾水阻礙下游水流向右擴散，減輕了右岸回流，于通航有利。下引航道口門區(qū)及以下的右岸邊為大范圍回流區(qū)域

30、，回流流態(tài)很不穩(wěn)定，時強時弱，有礙通航，下引航道口門區(qū)回流速為0.1 m/s0.2m/s，下0+500m處的右岸邊，回流速為0.3 m/s0.6m/s，下0+640m處的右岸邊，回流流速達(dá)1.17m/s。b) Q=3576m3/s時，上游圍堰前水位為40.96m，比設(shè)計水位39.50m高1.46m，比上游圍堰頂高程41m低0.04m。下游圍堰前的最高水位為35.36m，比下游圍堰頂高程35m高 0.36m，由此可見，上下游圍堰頂高程不滿足要求。由于上游水位高，閘門已無法控制，溢流壩過流為不控制過流，此時已無法按設(shè)計要求進(jìn)行試驗。下引航道口門區(qū)及以下的回流較大，不滿足通航要求。c) 當(dāng)Q=150

31、0m3/s時，整個上、下游流態(tài)較2610m3/s時有很大改善，滿足通航條件。5.2.2 二期導(dǎo)流修改方案（動床試驗）5.2.2.1 修改情況原方案中消力池以下的流速很大，沖刷將十分嚴(yán)重，同時沖刷物又將會嚴(yán)重淤積尾水渠和下游引航道，但原方案為全定床，無法判斷其沖淤程度，因此必須做局部動床試驗，以分析了解下游河床的沖淤情況。動床范圍：消力池后至下0+250m，右至尾水渠左，左至縱堰右。其中消力池后至一期土石圍堰以內(nèi)開挖至26m高程，其余為原地形。動床沙的選擇根據(jù)設(shè)計單位提供的有關(guān)資料，26m高程以上為礫石覆蓋層，26m高程上下為強風(fēng)化層，由此選定動床范圍的允許抗沖流速為：26m高程以上2.5m/s

32、, 26m高程及以下3.5m/s，根據(jù)選定的允許抗沖流速分層鋪設(shè)動床模型沙進(jìn)行試驗。試驗流量Q=1500 m3/s、2000 m3/s、2610m3/s。上游水位均控制39.50m。機組過流量為2臺176m3/s臺 =352 m3/s。試驗內(nèi)容同5.2.1.2。5.2.2.2 閘門局部開啟試驗，Q=2610m3/s沖刷情況：閘門不同開啟度試驗之前，曾做過閘門同一開啟度的試驗，從試驗成果看，存在的主要問題是右側(cè)沖刷嚴(yán)重，且水流向右擴散把沖刷物體帶到尾水渠內(nèi)落淤，影響尾水渠的正常運行，這是由于廠壩導(dǎo)墻短造成的。為了改善這不利情況，必須進(jìn)行閘門不同開啟度的試驗，經(jīng)多種不同開度試驗表明，中間的12#、

33、13#孔宜開大開度，兩邊的11#、14#孔宜開小開度，11#孔比14#孔又可以開大一級的開度，通過多次試驗最后確定：11#、12#、13#、14#孔的開度分別為5 m、6 m、6 m、3m。試驗結(jié)果表明，此開度是合適的，14#孔開小后，單寬流量變小，閘下出流為淹沒出流，14#孔護(hù)坦末至廠壩導(dǎo)墻末內(nèi)的沖刷與相同開度時比較有所改善，其沖刷最深點由22.62m提高到23.58m高程，廠壩導(dǎo)墻末以下基本不沖，故未發(fā)現(xiàn)沖刷物體進(jìn)入尾水渠內(nèi)落淤。其他各部位的沖淤情況基本相同。流態(tài)：上游水面平穩(wěn)，閘前旋渦不明顯，閘下出流14#孔為淹沒出流，其他孔為自由出流，壩下流態(tài)為淹沒底流。流速：壩前流速較大，壩上0+6

34、0m流速達(dá)4.16m/s，大于允許抗沖流速，且堰面比地形低，估計壩前的沖刷是嚴(yán)重的，如大量的沖刷物被帶到下游，則下游的沖淤將會更加嚴(yán)重，尾水渠內(nèi)的流速一般在1.5m/s，如沖刷物在尾水渠內(nèi)落淤，再次起動是很困難的。引航道內(nèi)的流速、流態(tài)：上游引航道口門有回流區(qū)，但回流流速不大，一般在0.4m/s以內(nèi)，橫向流不太明顯，滿足通航要求。下游引航道口門區(qū)附近是一個回流區(qū)，回流流速在0.2 m/s0.4m/s左右，滿足通航要求。下游引航道口門區(qū)以下回流流速較大，在右岸邊回流速達(dá)0.80m/s左右，下引航道內(nèi)，回流速一般為0.40.5m/s，不滿足通航條件。Q=1500m3/s、2000m3/s時，整個流態(tài)

35、比Q=2610m3/s好，未見沖刷物進(jìn)入尾水渠內(nèi)，也滿足通航條件。二期導(dǎo)流流速、流態(tài)、沖刷詳見圖20圖25。5.3截流試驗5.3.1基本工況 第三年9月下旬進(jìn)行截流，截流洪水標(biāo)準(zhǔn)為P=20%，Q=245m3/s。龍口布置在縱向砼圍堰左側(cè)，截流時采用從左岸往右岸單向進(jìn)占，立堵截流，截流期間主要由11#14#孔及龍口過流。上游一期土石圍堰全部拆除至原河床。截流戧堤左端點為：X=0+22.40m，Y=上0+76.354m，右端點為X=0+199m，Y=壩上0+33.98m，戧堤軸線全長約170.50m，戧堤頂高程為32.30m，戧堤頂寬度15m，上游坡11.4，下游坡11.5。根據(jù)材料來源的實際情況

36、，進(jìn)占材料以普通開挖石碴為主，以大塊石頭為輔，盡量不用或少用其他特殊材料。設(shè)計拋投強度為一分鐘一車，采用20T自卸汽車，每車約10m317.6t。5.3.2 試驗內(nèi)容5.3.2.1 分別測試龍口寬度為60m、40m、20m時的水位、落差、流速、單寬功率等各水力要素及拋投情況。5.3.2.2 分析截流過程中對通航的影響。5.3.2.3 研究一期圍堰拆除程度對截流的影響。5.3.2.4 截流布置及建筑物修改試驗。5.3.3 試驗成果及分析5.3.3.1 未進(jìn)占前根據(jù)二期導(dǎo)流的試驗成果，一期上、下游圍堰拆除至原地面高程，所以在未進(jìn)占情況下，右側(cè)11#14#孔已經(jīng)分流，各處流態(tài)較好，水流平順，流速很小

37、，戧堤范圍的流速一般在0.30.6m/s，水面無明顯落差，戧堤軸線處水位為31.06m，水深約2.5m左右，通航條件良好。5.3.3.2預(yù)進(jìn)占區(qū)預(yù)進(jìn)占區(qū)的進(jìn)占長度為110.50m，約占戧堤總長度的65%，龍口寬度為60m，雖然河道被縮窄了65%，但由于右側(cè)分流條件好，所以龍口的流態(tài)沒有太大的變化，流速比較小，只有1.0m/s左右，戧堤前后的水位差為0.16m，戧堤后為大范圍的回流，但回流速小于0.5m/s。預(yù)進(jìn)占區(qū)所用材料為d0.1m的普通開挖石碴，由于流速小，落差小，所拋投的材料未見有流失現(xiàn)象，進(jìn)占順利，預(yù)進(jìn)占區(qū)共拋投材料約20000m3，進(jìn)占?xì)v時約35h。從圖26可知，龍口及其上下游附近水

38、域的流速為1.0m/s左右，滿足通航條件，可以通航。5.3.3.3 區(qū)區(qū)進(jìn)占長度為20m，總進(jìn)占長度為130.50m，龍口寬度為40m，由于預(yù)進(jìn)占區(qū)末的流速和落差都很小，所以區(qū)仍然用d0.1m的普通開挖石碴進(jìn)占，至區(qū)末時，流速為1.3m/s，戧堤前水位為31.28m，僅比未進(jìn)占前升高了0.2m，區(qū)各處流態(tài)較好。堤頭上游角的小粒徑材料略有流失，但未見有流失到戧堤外，區(qū)拋投材料約3600m3，進(jìn)占時間為6h。進(jìn)入?yún)^(qū)以后，擬斷航為好。5.3.3.4 區(qū)區(qū)進(jìn)占長度為20m，總進(jìn)占長度為150.50m，龍口寬度為20m。至區(qū)末時，堤頭上游角的細(xì)粒徑材料有流失現(xiàn)象，因此從區(qū)開始，拋投材料為d0.2m的普通

39、開挖石碴，拋投量為3072m3，到區(qū)末時，右側(cè)的分流量為213m3/s，分流比約占總流量的87%，龍口流量僅有32 m3/s，龍口單寬流量為1.6m2/s，龍口單寬功率為3.14kW/m，流速為1.85m/s，落差為0.20m，這些數(shù)據(jù)表明，截流尚未進(jìn)入困難階段。5.3.3.5 區(qū)區(qū)為合龍區(qū)，龍口寬度僅有20m，區(qū)開始時仍用d0.2m的普通開挖石碴進(jìn)占，當(dāng)進(jìn)占到10m總進(jìn)占長度到達(dá)160m左右時，戧堤頭坡腳已經(jīng)延伸到縱堰左的堰腳處，龍口呈“”形斷面，各水力要素達(dá)到峰值，此時測得流速為2.36m/s，單寬功率為11.30kW/m，由于流速和單寬功率較大，上游角的拋投料有部分流失，因此從區(qū)開始，上

40、游角用d0.2m大塊石先進(jìn)占，戧堤軸線以下用小一級的材料跟進(jìn)。當(dāng)進(jìn)占到即將合龍時，戧堤與縱堰間僅下一條水槽，形同溪水，底部由于材料的流失而形成縱坡，水淺流急，此時測得流速為2.53m/s，為截流全程最大流速。區(qū)的拋投量為d0.2m的材料1536m3，d=0.20.3m的材料1536m3，進(jìn)占?xì)v時約6h。合龍后，測得戧堤前水位為31.46m，比設(shè)計的戧堤頂高程32.30m低0.84m，戧堤后水位為31.06m，戧堤前、后水位差為0.40m。5.3.4 截流綜述5.3.4.1 縱觀截流全程，戧堤進(jìn)占基本上分為容易和比較困難兩個階段，從左端點至150m（區(qū)以前）為容易階段，本階段龍口寬，落差小，流速

41、小，拋投材料為d0.2m的普通開挖石碴，材料少有流失，進(jìn)占順利。進(jìn)入?yún)^(qū)后至合龍為比較困難階段，本階段龍口被逐步縮窄，流速和落差逐步增大，堤頭上游角的材料時有流失，由于部分材料的流失而使龍口形成縱坡，使各水力要素達(dá)到峰值，增大了截流的難度，以至于從區(qū)中以后要拋投大塊石才得以合龍。截流全程沒有出現(xiàn)極其困難階段。5.3.4.2 進(jìn)占拋投方法基本上是上游角先進(jìn)占，下游角跟進(jìn)，進(jìn)占出現(xiàn)比較困難時，上游角用大塊石先進(jìn)占，下游角用小一級的材料跟進(jìn)，但上游角不能超前太多，否則下游角會出現(xiàn)回流淘刷。5.3.4.3 戧堤下游左側(cè)為大范圍回流，但回流速不大，一般為0.5m/s左右?；亓魈运甑棠_的可能性不大。5.3

42、.4.4本截流試驗為全定床試驗 ，沒有模擬河床的覆蓋層，在原型截流過程中，龍口的覆蓋層可能會有一定的沖刷，增大截流難度及拋投量。5.3.4.5 右側(cè)11#14#孔水流平順，水位差小，無異常流態(tài)。11#13#孔流速分布趨于均勻。截流試驗各區(qū)流速、流態(tài)、水位分布詳見圖26圖31。截流試驗各區(qū)水力要素及進(jìn)占材料拋投情況詳見表6、7。6 結(jié)論與建議6.1 在一期施工導(dǎo)流、工況1條件下：6.1.1 一期導(dǎo)流半年土石圍堰頂高程滿足要求，但上游圍堰上游面的保護(hù)范圍稍短，建議在原設(shè)計方案保護(hù)范圍的基礎(chǔ)上，再向右延長25m左右。6.1.2 下游圍堰的堰前流速較小，鋼筋籠的保護(hù)范圍可適當(dāng)縮短。6.1.3 Q=15

43、00m3/s時，束窄河道的通航條件滿足設(shè)計要求，但船只必須靠左岸邊行駛。Q2000m3/s時，不滿足通航條件。6.1.4 縱向圍堰左側(cè)的回流流速較大，建議在0+000以上采取拋石等措施適當(dāng)對堰腳進(jìn)行防護(hù)。6.2 在一期施工導(dǎo)流、工況2條件下：6.2.1 當(dāng)Q=2610m3/s時，上下游圍堰的頂高程滿足設(shè)計要求。當(dāng)Q=3576m3/s時，上下游圍堰處于漫頂?shù)呐R界狀態(tài)，此時需采取防護(hù)措施（如提前向基坑沖水）。6.2.2 縱向混凝土圍堰修改后，能改善流態(tài)，并節(jié)約工程量，建議縱向圍堰上游端按修改方案施工。6.3 在一期施工導(dǎo)流、工況3條件下：6.3.1 原設(shè)計方案上游圍堰的下游面有一股由右向左（與堰腳

44、平行）的斜向水流，下游圍堰的下游面則有一股由左向右的斜向水流，這兩股斜向水流的流速較大，有淘沖堰腳的可能，圍堰的安全沒有保證，建議在此處加強防護(hù)。6.3.2 經(jīng)試驗論證，一期施工導(dǎo)流工況3修改方案是可行的，推薦一期施工導(dǎo)流實際施工采用工況3修改方案。6.3.3 所有用于保護(hù)圍堰的鋼筋籠必須鋪設(shè)平整，防止個別起動后引起連片起動。圍堰腳的鋼筋籠應(yīng)有一定埋深的基礎(chǔ)，不能鋪在覆蓋層上面。6.4 二期施工導(dǎo)流原設(shè)計方案、定床、閘門全開、機組不發(fā)電工況下：6.4.1 Q=2610m3/s時，上游圍堰頂高程滿足,下游圍堰頂高程安全超高不夠。上游圍堰前的保護(hù)范圍合適，下游圍堰前的保護(hù)范圍可以適當(dāng)縮短或采用拋石等簡單保護(hù)措施。4.4.2 Q=3576m3/s時，由于上游水位高，閘門已不能調(diào)節(jié)控制，無法按設(shè)計單位的要求進(jìn)行試驗。6.5 二期施工導(dǎo)流修改方案、動床、2臺機組發(fā)電工況下：6.5.1 消力池尾坎至下游圍堰范圍內(nèi)開挖到26m高程，試驗效果較好。建議按此施工。6.5.2 11#14#孔閘門的調(diào)度運行，推薦按（表4）進(jìn)行閘門開啟調(diào)度。6.5.3 縱向圍堰右側(cè)沖坑最深點為22.62m高程，坡度比不滿足最小坡度比的要求，請注意縱堰的穩(wěn)定和安全。6.5.4 壩前流速較大，建議將壩前至上游圍堰內(nèi)范圍的覆蓋層挖去,以免被水流帶到下游淤積尾水渠及航道。6.5.5 Q=2610m3/s時，上游通航