深孔工程方案综合评价

三峡泄洪深孔突扩方案,存在下列主要问题。

(1)深孔突扩方案的水力学问题。深孔突扩后水流流态复杂,侧壁水流冲击区下游有分离低压区,是薄弱部分,该区掺气效果差,虽然有的试验方案可以做到“免空化”,但对掺气减蚀的有些特性尚不清楚,如模型比尺效应、试验测量误差、影响突扩空化的体型因素等,而且突扩应用于工程实际中有的成功,有的失败,因此仍需认真对待。

(2)深孔突扩方案的结构问题。长江委设计院分析,对深孔突扩方案,弧形门以后明流段向两侧各扩宽0.5m,加之弧门附近区域有钢衬结构,其二期混凝土施工预留尺寸为0.85m深,因此,在导流底孔事故检修门槽处,坝体上、下游方向应力传递断面很单薄,高程90.0m以上断面,深孔两侧最厚只有4.0m宽(每边),最薄处只有1.65m宽(不含二期混凝土),在24m高的范围内,即使按不突扩方案,最薄处也只有2.15m宽(每边)。因此,在结构设计中,对此部位的防裂非常困难,若该部位一旦发生裂缝,将导致深孔和底孔之间相互窜水,影响大坝结构的安全。

在结构应力分析方面,根据单项技术设计阶段深孔的突扩体型方案的计算结果(与目前的深孔突扩体型有些差异),在基本荷载组合情况下(自重和正常蓄水位175.0m的水荷载),有限元计算成果表明,突扩方案的σx(坝轴方向应力)拉应力值略大于不突扩方案,其最大差值为0.23MPa。

调整拉开深孔事故门槽和导流底孔事故门槽之间的距离,对突扩与不突扩方案的结构进行平面应力有限元补充计算,结果表明,上、下游方向传递正应力时,在突扩最单薄的部位,突扩方案的应力为1.8MPa,比不突扩方案大0.3MPa。

综上所述,从结构设计角度出发,不突扩方案较为有利。(www.xing528.com)

对深孔不突扩方案,解决弧形门止水的其他途径研究如下:考虑到三峡枢纽汛期为6～9月,这期间大多数年份上游水位为145.0～160.0m(20年一遇洪水位为157.5m),与该水位相应的深孔弧形门的工作水头应在70.0m以下,而汛期后10月至次年5月,上游水位为175.0～155.0m,相应的深孔弧门的最大承压水头为85.0m,但一般情况下,该期内枢纽无泄洪要求,故无须操作深孔闸门。

根据上述三峡深孔的运行特点,弧形门的操作运用水头初期一般在60.0m以下(10年一遇洪水位为150.7m),后期一般在70.0m以下,按当前的技术条件,弧形门常规止水可以适应这样的水头。即深孔在汛期经常作用水头为55.0～70.0m,可操作弧形门挡水泄洪,弧形门采用常规止水是可行的。

后期按正常蓄水位运行,汛后水位为175.0m,则相应的弧形门最大水头为85.0m,按以往的工程经验和目前的技术条件可认为弧形门要漏水,可为23个泄洪深孔配备相当数量的平板事故检修门,甚至每孔设一扇事故检修门,采用汛后由平板门挡水,汛期由弧形门挡水,这样有较充裕的时间进行闸门操作。近期应抓紧时间研制新的止水材料,使之弹性更好,更耐磨,强度更高。研究新技术工艺,改进止水结构,使之更合理,适应更高的止水要求。

突扩掺气方案在水力学上较为复杂,经过模型试验,虽其成果说明可以免除水流空化,但由于侧壁存在低压区,且近壁掺气浓度又很小,该区是薄弱环节,故对此方案仍有疑虑。从总体上全面分析,决定深孔选取突跌掺气方案。