“底流消能”創新成果應用效果顯著

向家壩水電站

“底流消能”創新成果應用效果顯著

向家壩水電站

向家壩水電站是金沙江下游河段最末一個梯級水電站，總庫容51.59億m3，調節庫容9.03億m3，裝機容量6 000MW，全廠最大容量6 400MW，安裝8臺機組。金沙江洪水具有底水高、歷時長、連續多峰、洪量大的特點。向家壩攔河大壩為混凝土重力壩，泄水建筑物位于河床中部略靠右側，右岸布置地下廠房，左岸緊鄰泄水建筑物布置壩后廠房，一級垂直升船機位于左岸壩后廠房左側。

向家壩水電站泄洪消能設計的主要特點是：高水頭、大單寬流量、多泥沙，下游消能建筑物緊鄰水富縣城和大型企業云南天然氣化工廠，需盡可能減輕泄洪消能對環境帶來的不利影響。電站設計洪水（P=0.2%）入庫流量41 200m3/s，校核洪水（P=0.02%）入庫流量49 800m3/s。其中，校核洪水情況下上下游水位差約8 5 m，最大下泄總功率約40 000MW，消力池內最大單寬流量為225m3/s·m，消力池入池流速達38m/s左右。壩址處多年平均懸移質輸沙量為2.47億t，多年平均含沙量為1.72kg/m3。

中國工程院潘家錚院士說：“向家壩的泄洪消能難度空前，或可列全球壩工之冠。” 向家壩泄水建筑物采用表中孔間隔布置型式，由12個表孔和10個中孔組成，表孔采用開敞式溢流堰，堰頂高程354m，堰頂控制斷面尺寸8m×26m（寬×高），跌坎頂面距消力池底板16m，中孔采用短有壓進口型式，進口底檻高程305m，出口控制斷面尺寸為6m×9.6m（寬×高） ，跌坎頂面距消力池底板8m。表中孔之間壩面隔墻厚3～4m，跌坎段頂高程271m，從表孔底面起算高度10m。消力池根據泄洪消能模型試驗綜合比較，確定消力池池長228m，消力池總寬226m，由10m寬的中導墻分隔成兩個對稱的消力池，單池凈寬108m，消力池底板高程245m，尾坎坎頂高程270m，池內靜水水深25m。

向家壩水電站泄洪消能采用的中孔與表孔間隔布置、高低坎泄洪消能體型，形成了上下左右相互錯開、多股多層“三元”淹沒射流的消能方式。表中孔隔墻延伸至壩趾跌坎末端，壩面高速水流各行其道。該方案不同于傳統的底流消能，它有效地解決了傳統底流消能存在的臨底流速高、底板脈動壓力大等弊端。

向家壩水電站自2012年10月下閘蓄水以來，至今已安全運行3年。其中2012年汛后運行工況為354m水位下中孔單獨泄洪；2013年汛期運行工況為部分表孔不能靈活調度的前提下中表孔聯合泄洪；2014年汛期運行工況為中表孔全部投入運行條件下的正常泄洪。從近3年泄洪消能建筑物的運行情況看，各工況下，泄洪消能建筑物均運行正常。運行過程中，消力池內水流流態穩定，未監測到立軸漩渦，消能效果良好；各項監測數據，如底板脈動壓力、臨底流速等均在設計預期范圍內，處于安全狀態。各工況運行過程中，泄洪消能建筑物各監測數據與理論分析、模型試驗和數值分析的結果吻合度較高，其變化趨勢基本一致，原型監測中多數指標優于前期研究成果。

大壩組圖