犍为航电枢纽总体布置及通航问题研究

论文摘要

一个大型水利枢纽工程的总体布置是一项复杂的系统工程,需要进行科学的论证和确定。枢纽布置必须使各个不同功能的建筑物在位置上各得其所,在运用中相互协调,充分有效地完成所承担的任务。枢纽的平面布置即船闸、泄洪闸、电站的相对位置,关系到各自功能的发挥和枢纽建设的成败。为了寻求最佳的工程方案,需要对枢纽总体布置进行多方案的对比试验,论证枢纽中船闸、泄洪闸、电站布置的合理性。水工物理模型实验可预测河流在自然情况下修建水工建筑物后水库及河道的水流泥沙运动规律、排沙特性、冲淤形态、河势变化等,是研究河床演变、河道整治及水库运行方式等边界条件复杂、三维性较强问题的重要手段。本文结合犍为电航枢纽物理水工模型对大型水利枢纽的布置进行研究,研究的主要内容如下：（1）分析了不同水流条件对引航道的直线段长度、宽度、弯曲半径以及与电站的相对位置等枢纽总体布置的影响。同时阐述了水流条件对引航道设计的影响和通航建筑物的优化措施。（2）阐述了水工模型的设计理念。水工模型必须保证枢纽上下游模型附近流态的相似、几何的相似和各部分糙率的相似。犍为航电枢纽水工物理模型的放线精度和制作安装精度均需满足水利部《水工（常规）模型试验规程》（SL155-95）的要求,可较好的模拟原型的水流泥沙条件。（3）论证犍为电航枢纽的泄流能力,通过试验分析,确定堰流流量系数,并通过试验对流量系数进行研究,根据工程情况与试验结果确定流量系数的计算公式。（4）利用水工物理模型模拟了不同工况下闸坝下游的消能效果,提出了最不利消能工况,通过计算及模型反复试验,对枢纽的消能措施进行了合理的优化。针对改进后的消能措施,并结合通航水流条件的控制,对闸门开启方式进行了研究。（5）研究犍为枢纽原设计方案电站前池及进水口的水流条件。对不同流量下电站进水口水流条件的分析研究发现原设计方案存在平面形态上呈凹向岸边的弯曲形,分水隔墙过长；电站副厂房前沿较大范围的低洼区自由水体与右侧运动水体的交换；前池进口下游所存在的跌水现象等几个问题。并根据分析结果提出了具体的修改方案,并通过试验论证。（6）通过试验对原设计方案船闸上引航道口门区及连接段的通航水流进行了分析研究,针对大流量下上引航道口门区横向流速过大,航线与河流主流夹角过大的问题,提出了多种修正方案,并通过不同优化方案的必选,选定最佳的优化方案,通过试验进行了论证。（7）通过试验对原设计方案船闸下引航道出现的水流流态问题进行了研究论证,并提出了改善措施,通过试验进行了论证。本试验对犍为航电枢纽工程布置设计中存在的不足进行了修正和改善,使得犍为航电枢纽的布置和运行更为的合理,同时也为大型水利枢纽工程的布置优化提出了一种方法和思路。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 问题的提出
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 水工模型试验研究
• 1.3.2 泄流能力的研究
• 1.3.3 消能方式的研究
• 1.3.4 通航问题的研究
• 1.4 研究的内容
• 第二章 航电枢纽布置理念
• 2.1 航电枢纽布置方式
• 2.2 泄水建筑物布置
• 2.2.1 水闸布置
• 2.2.2 消能工设计
• 2.3 通航建筑物布置
• 2.3.1 引航道布置
• 2.3.2 通航建筑物优化措施
• 2.4 枢纽布置实例
• 2.5 本章小结
• 第三章 物理模型设计
• 3.1 工程概况
• 3.1.1 基本资料
• 3.1.2 设计方案
• 3.1.3 水库运行方式
• 3.3 模型设计
• 3.3.1 模型设计理念
• 3.3.2 河道地形与相似控制条件
• 3.3.3 模型范围与模型比尺的确定
• 3.4 模型制作及验证
• 3.4.1 模型制作
• 3.4.2 尾水控制
• 3.4.2 水面线验证
• 3.4.3 流速、流向验证
• 3.5 小结
• 第四章 泄水建筑物布置研究
• 4.1 枢纽整体泄流能力研究
• 4.2 堰流流量系数计算
• 4.2.1 侧收缩系数
• 4.2.2 淹没影响
• 4.3 闸门开度与泄流量的关系
• 4.3.1 实测单孔闸门控开泄流量
• 4.3.2 流量系数研究
• 4.4 闸坝消能措施研究
• 4.4.1 闸坝下游消能条件
• 4.4.2 底流消能水力计算
• 4.4.3 辅助消能工
• 4.4.4 消能优化措施及效果观测
• 4.5 关于闸门开启方式的建议
• 4.6 本章小结
• 第五章 电站进水口及尾水渠的水流条件研究
• 5.1 电站进水口的取水条件研究
• 5.2 电站尾水渠的水流条件
• 5.3 小结
• 第六章 通航建筑物布置研究
• 6.1 船闸设计方案与通航条件简述
• 6.2 船闸上引航道口门区及连接段通航水流条件研究
• 6.2.1 设计方案船闸上引航道口门区通航条件
• 6.2.2 船闸上引航道口门区通航条件的改善措施研究
• 6.3 船闸下引航道口门区及连接段通航水流条件研究
• 6.3.1 设计方案船闸下引航道口门区的通航条件
• 6.3.2 下引航道口门区及下游连接段通航条件的改善措施
• 6.4 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的论著及取得的科研成果