正常运用期深、表孔联合泄洪消能防冲

泄洪与消能是三峡工程的关键技术问题之一,鉴于三峡泄洪坝段基础及其下游基岩为闪云斜长花岗岩,岩体坚硬完整,具有较强的抗冲刷能力;且葛洲坝水利枢纽建成蓄水后,下游水垫较深。因此,设计采用挑流消能型式。单项工程技术设计推荐深孔与表孔沿坝面用长隔墩分开,鼻坎均为连续挑坎,前后错开布置方案。深孔鼻坎顶高程为80.0m,桩号20+115m,挑角27°,反弧半径40m。表孔鼻坎顶高程90m,桩号20+105m,挑角20°,反弧半径35m。

单项工程技术设计审查时,导流底孔最后确定采用有压长管方案,考虑到底孔弧形工作闸门及启闭机室布置的需要,表孔末端前移至桩号20+75.7m处,鼻坎顶高程抬高至110m。另外为节省工程量,深孔鼻坎末端前移至桩号20+105m处。

在整体模型试验中,设计单位分析研究了丹江口水利枢纽原型冲刷坑观测成果,结合三峡工程地质情况,统一采用相当于原型1.3～1.5m块度的散粒体来模拟铺设地形,预测坝下消能区的冲刷情况,并根据溢洪道设计规范及地质情况,认为冲刷坑上游坡缓于1∶3是安全的。

在枢纽正常运用期,由于体型优化后的表孔和深孔的挑流水舌入水位置前后错开,并在空中碰撞消能,下游冲刷明显减轻。各种运行工况下的冲刷试验成果见表3.2。

表3.2　泄洪坝段下游冲刷试验成果　单位:m(www.xing528.com)

从表3.2中可以看出,坝下游冲刷坑最低高程发生在宣泄千年一遇洪水,表孔、深孔和右排漂孔联合泄洪时,最低冲坑位于河床中部,其高程约14m,距离坝趾约160m。按泄洪坝段最高建基面45.0m计算,冲坑上游坡度为1∶5.2,坝趾基础是安全的。右导墙左侧的最低冲坑高程也是发生在宣泄千年一遇洪水,表孔、深孔和排漂孔联合泄洪时,其高程约26m,若不开启排漂孔而多开表孔,则冲坑底高程可抬高至30～36m,说明运行方式是很重要的。

由于右导墙的建基面高程约为45.0m,为保证其安全,在右导墙左侧冲坑范围内设混凝土防冲墙,墙底高程30.0m,并要求宣泄千年一遇洪水时,不开启右排漂孔,以保证在千年一遇以下洪水和施工后期泄洪度汛时,挑射水流冲刷和回流淘刷不致影响右导墙基础的安全。左导墙建基面高程在15.0m以下,低于各种运行工况的冲坑底高程,无需保护措施。

上述冲刷试验结果是在左厂坝导墙长度末端桩号为20+380.75m条件下得出的。左导墙缩短后(末端桩号20+328.00m),长科院还在1∶100和1∶150两座整体模型中,对泄洪调度进行了试验研究,提出了合适的运行调度方式,对下游冲刷基本没有影响,在电厂尾水口门区也基本未见回流及淤积,最终为设计采纳并实施。