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世界最大无压直泄洪洞群首次试验性泄洪
时间:2021-09-15 字体:[ ]

日前,由公司所属华东院全过程勘测设计的世界在建规模最大、技术难度最高水电工程——金沙江白鹤滩水电站三条泄洪洞顺利完成首次试验性泄洪,为后续工程整体度汛安全奠定坚实基础。这是世界最大的无压直泄洪洞群,单洞长2.1~2.3千米,单洞每秒最大泄量达4083立方米,三洞全开,18分钟即可蓄满一个西湖。

进水塔巨型弧形闸门徐徐开启后约2分钟,一条白色巨龙从挑流鼻坎出口飞入金沙江。流量迅速增加,水舌越来越厚,对岸山坡很快被雾雨笼罩,第二条、第三条巨龙相继腾起。闸门全部打开后龙落尾段水流流速已达每秒47米,按此速度2.2秒便可完成百米冲刺。试泄洪过程中,电站泄洪洞各项设备运行正常,进口横向三支臂闸门在各开度下运行平稳,无明显振动。泄洪洞结构安全监测数据正常,洞身及进、出口流态稳定,水力学监测结果与模型试验相吻合。

三条泄洪洞具有流速高、流量大、体型复杂等特点,洞身均布置在左岸,洞断面为城门洞型,宽15米、高18米,洞内“龙落尾”型式,进口为短有压进水口,出口采用挑流消能型式。电站泄洪洞于2014年6月开工,2018年8月启动首仓混凝土浇筑,2020年12月建成。在国内首次实现全过流面浇筑常态混凝土,对温控防裂技术进步具有重要意义。混凝土浇筑质量上乘,平整度小于2毫米。

泄洪洞工程是水电枢纽工程的三大主体建筑物之一,承担着泄洪消能的重要任务。白鹤滩水电站面临着“高水头、窄河谷、巨泄量、不对称拱坝”的泄洪消能问题,枢纽总泄量达42348立方米每秒,被称为“世界上难度最大的泄洪消能”。大坝坝身孔口难以承担全部洪水下泄任务,为保障电站长久安全稳定运行,需要将三分之一的洪水下泄流量分配到坝身以外的泄水建筑物。华东院技术团队创新设计世界最大的无压泄洪洞群,泄洪洞与大坝坝身表孔、深孔共同承担枢纽泄洪任务,三条泄洪洞总泄量每秒达12250立方米。三套泄洪设施的灵活运行,为泄洪消能安全提供保障。

在设计、建设过程中,华东院坚持技术创新,先后攻克高水头窄河谷单侧大泄量泄洪消能、大单宽流量泄洪洞高速水流空化空蚀、万吨级大推力弧门结构安全、高强度混凝土温控防裂等关键技术难题。泄洪洞裁弯取直,消能避开峡谷河段,减小与坝身联合泄洪对边坡稳定的叠加影响。首创“底+侧”非同步立体掺气减蚀结构、掺气坎独立洞外补气系统,首次采用总水推力达11500吨的三支臂弧形闸门,技术领先国际水平。

华东院为泄洪洞布置提出11种方案,“左右岸布置”或“全左岸布置”,“3条方案”或“4条方案”,“无压”或“有压接无压”型式,经过层层遴选、深研细究,才选择左岸三条无压泄洪洞方案。仅仅是泄洪洞出口水流归槽的挑流鼻坎型式,工程师们初拟的方案就多达30余种,并在大比尺模型上反复验证。

“横向三支臂弧形闸门”技术在白鹤滩水电站之前,国内尚无应用实例,放眼世界也寥寥无几。该项技术可使弧门及混凝土结构的承载能力比常规的两支臂弧门提高1.5倍,同时可降低下游消能防冲难度。然而与之相随的是设计、制造、施工难度的大幅升级,这好比两点连一线很容易,但要确保三点都在一条直线上则难度倍增。华东院针对横向三支臂弧形闸门开展专题研究,从制造、安装的角度完善闸门结构设计,提出实现办法和控制标准,最终将蓝图变为现实。

三条泄洪洞犹如穿山巨龙,喷涌而出的磅礴江水,见证、讲述着白鹤滩水电站的故事,一颗璀璨明珠已然在金沙江上升起。华东院将牢记习近平总书记贺信、李克强总理批示精神,继续做好白鹤滩水电站后续各项工作,为实现碳达峰、碳中和目标作出新贡献!


三条“白色巨龙”从挑流鼻坎出口飞入金沙江


电站泄洪洞内部

泄洪洞出口挑流鼻坎


横向三支臂弧形闸门

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