超设计水位试验的小结与分析

导流底孔超设计水位断面模型和减压模型试验,在流量、流速、流态、时均压强、脉动压强、水下噪声等观测中,均未发现异常突变情况。主要结论如下。

(1)随着上游水位的升高,底孔的时均压强随之增长。当上游水位由135m提高到160m时,时均压强最大值由555kPa增大到775kPa,增幅约40%;时均压强最小值由114.0kPa增大到121kPa,增幅为6.7%(明流段的27号测点)。

(2)上游水位变化对底孔泄流的脉动压强相对值影响不大,其两倍均方根与时均值之比最大为25%,出现在明流反弧段前端的7号测点。压力段出口处该值接近20%。脉动压强均方根最大值为20kPa左右,相应的时均压强最小值在107kPa以上,没有出现负压情况。与底孔运行原型观测资料对比分析,原、模型之间有较好的相似性。

(3)由于枢纽限泄流量(一般总泄量不超过56700m3/s),下游水位不会抬高过大,未发生对底孔出口和弧门门铰不利的流态。当枢纽总泄量进一步加大时,虽然下游水位大幅度抬高,但由于以深孔为主泄洪,使坝趾水位大幅度降低,有利于底孔出口流态的改善。(www.xing528.com)

(4)对底孔明流段流速最大的Ⅰ断面(水流收缩断面,桩号20+87.80m),当上游水位由135m升高到160m时,断面平均流速将由34.7m/s增大到40.6m/s,增大的幅度为17%;断面最大流速由36.1m/s增大到42.2m/s,亦增大17%。在140m、150m上游水位时,Ⅰ断面时均流速和最大流速将分别比135m上游水位相应值增大4%和11%。

(5)上游水位135m时,明流段Ⅰ断面底部水流空化数为0.347。当上游水位升高到160m时,该值已降至0.263,加之脉动压力的影响,瞬时水流空化数还可能降低至0.21左右。考虑到施工不平整度、泥沙磨损等不利因素,存在发生局部空蚀的条件。另外,明槽侧壁的压力比底板低,水流空化数还会进一步低于上述值。

(6)减压模型试验结果表明,在135～165m上游水位范围,导流底孔的有压段存在初生态空化,明流段存在初生阶段及其以下强度的空化,根据类似工程经验,应当不会发生严重空蚀破坏。但由于底孔位置很低,超设计水位运行的流速很高,还有其他因数(如泥沙磨损、施工不平整度等)可能造成局部低压区,因此不可使底孔长时间高水位运行,尽量按期封堵,并对超设计水位运行有一定的抗风险预案,以防发生不测。