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三峡工程通航建筑物总体布置方案试验探究

【摘要】:升船机进口及船闸闸首的波动亦在0.4m 左右。这些数值均较大包方案为小。图4-9三峡工程航建筑物的全包布置方案 图4-10全包方案冲沙闸冲沙流态图清华坝区模型 “全包”方案的坝区各河段淤积和深泓线变化过程与其他方案基本相同,但隔流堤 “全包”方案的维护了永久船闸与升船机引航道的水流条件,减少了无隔流堤时的回流淤积。由于水流与坝面的剪切,还有可能产生立轴旋涡,影响建筑物的安全。

全包方案将临时船闸放在隔流堤内并将临时船闸改为冲沙闸,如图4-9。

试验结果表明,由于全包方案隔流堤的面积达100万m2以上,比大包方案约增加15%,有效地降低了水位波动的幅度。当船闸侧向取水、通航流量为35000m3/s 和45000m3/s时,隔流堤内承船厢的水位波动值为0.42~0.43m;通航流量为56700m3/s时,承船厢的水位波动值为0.48m。升船机进口及船闸闸首的波动亦在0.4m 左右。这些数值均较大包方案为小。由于堤身位置在大包方案右侧,隔流堤内宽度一般增加50m 以上,最大的宽度增加200余米。过水面积的增加除在取水区形成一较大回流外,其余部位纵、横向流速的数值均较小。纵向流速小于0.8m/s,横向流速小于0.3m/s,在船闸闸首及升船机进口处,有一较大范围的静水区,对船队停泊及进闸均为有利(图4-10)。

图4-9 三峡工程航建筑物的全包布置方案 (王桂仙等,1996)

图4-10 全包方案冲沙闸冲沙流态图(双闸取水)(王桂仙等,1996)

清华坝区模型 “全包”方案的坝区各河段淤积和深泓线变化过程与其他方案基本相同,但隔流堤 “全包”方案的维护了永久船闸与升船机引航道的水流条件,减少了无隔流堤时的回流淤积。在30+2年以前,隔流堤内的累计淤积高程低于140.0m,不必清淤。口门区和连接段亦不需清淤。40~50年,隔流堤内的年平均清淤量约为50万m3,50~60年约为60万m3,60~70年约为70万m3,口门区和连接段的清淤量与隔流堤内的数量大致相当(图4-11~图4-14)。

图4-11 各特征年坝区河床纵剖面(横坐标为距坝里程)(王兴奎等,2000)

图4-12 各特征年坝区河床深泓线变化过程(王兴奎等,2000)

图4-13 隔流堤内的泥沙逐年淤积过程(王兴奎等,2000)

图4-14 隔流堤内泥沙累计淤积量变化(王兴奎等,2000)

枢纽运行到70+6年,坝前右岸的边滩已淤积到145m 高程以上,从坝区流态和坝前流态图中可以看出右电厂前的流态较差,主河道的水流从左电厂右段到溢流坝左段之间流向坝前,然后经溢流坝右段流向右电厂,即溢流坝右段和右电厂均为侧向进水,这将增大进水口的阻力、减小过流能力(王兴奎等,2000)。由于水流与坝面的剪切,还有可能产生立轴旋涡,影响建筑物的安全。从右漂孔前的流态可以看出,水流以向右流动为主,排漂效果微小(图4-15~图4-17)。

图4-15 实测坝前段表面流速分布(30+2年)

图4-16 实测坝前段表面流速分布 (70+6年)

图4-17 全包方案70+6年坝前流态图 (Q=45000m3/s)