二滩水电站泄洪洞侧墙掺气减蚀研究与实践

摘要

二滩水电站是中国在二十世纪建成的最大水电站，电站设有2条龙抬头式泄洪洞，单洞最大泄洪流量为3800m3/s，设计最大流速为45m/s。龙抬头式泄洪洞在水利水电工程中应用十分普遍，大型龙抬头泄洪洞反弧段下游一般均具有流速高、单宽流量大、佛氏数低、底坡小的特点，为了减免泄洪洞的空蚀破坏，一般采用底部进气的掺气设施。通过设置掺气设施，大多数龙抬头泄洪洞都较好地防止了空蚀破坏。然而，二滩1 号泄洪洞在采用常规的掺气设施后，虽然有效地减免了反弧段本身及反弧段下游底板的空蚀破坏，但反弧段下游侧墙仍出现了空蚀破坏，严重影响工程的安全运行。通过大比尺的模型试验，研究了多种掺气减蚀方法，提出了解决高流速、大流量泄洪洞侧墙掺气减蚀方案。 2005年，利用研究成果，采用反弧末端上游侧墙突缩（侧墙贴角）加凸型跌坎的三维掺气坎方案，对二滩1 号泄洪洞2号掺气坎体型进行了改造。随后的水力学原型观测表明，2号掺气坎区域水流掺气浓度增加，底板和侧墙脉动压力和空化噪声测值平稳，且在合理范围之内。通过连续2个汛期的运行试验和现场检查，改造后的2号掺气坎体型结构完好，下游未发现明显的空化气蚀现象，成功地解决了侧墙空蚀问题。