HydroInfo在大藤峡水利枢纽一期导流计算中的应用

2018-12-12李巍

东北水利水电 2018年12期

李巍

（辽宁省冶金地质四○五队有限责任公司，辽宁鞍山114000）

HydroInfo软件采用与水工模型相同的地形及水文参数，利用计算机的强大运算能力根据质量守恒定律和牛顿第二定律导出的描述不可压缩粘性水体运动的基本方程，即连续性方程和N-S方程，进行三维水面模拟，节省了大量时间及人力成本，为导流计算提供了新的思路。

1 工程概述

大藤峡水利枢纽是一座以防洪、航运、发电、水资源配置（补水压咸）、灌溉等综合利用的大型水利枢纽工程。大藤峡水利枢纽工程位于珠江水系西江流域黔江干流大藤峡出口处弩滩上，坝址位于大藤峡出口约2.2 km处，距下游广西壮族自治区桂平市黔江彩虹桥约6.6 km，是红水河梯级开发规划中最末一个梯级电站。属于红水河梯级规划中最末一个梯级。坝址以上集水面积19.86×104km2，约占西江流域面积的56.4%。坝址处年平均流量4 290 m3/s。

枢纽由挡水建筑物、泄水建筑物、河床式发电厂房、船闸、灌溉取水口及鱼道等组成。水库正常蓄水位61.00 m，死水位47.60 m。水库总库容34.79亿m3，防洪库容15亿m3。船闸规模为3 000 t级，年过闸货运量可达5 482万t。电站装机容量1 600 MW，8台机组，多年平均发电量60.62亿kW·h，保证出力365.8 MW。该工程等别为Ⅰ等，工程规模为大（1）型，泄水建筑物为1级建筑物。正常运用洪水重现期为1 000年，非常运用混凝土坝洪水重现期为5 000年，非常运用土石坝洪水重现期为10 000年，泄水闸消能防冲建筑物正常运用洪水重现期为100年。

大藤峡水利枢纽施工导流采用二期导流方式，2016年为一期导流。一期导流先围左岸，江水由束窄后的右岸主河床过流，在一期子围堰保护下施工围堰，在围堰的保护下，施工河床上的泄流低孔、高孔及左岸厂房。

2 模拟内容和模拟工况

根据大藤峡水利枢纽工程2016年实际施工进度情况，2016年汛前无法完成右岸明渠扩挖，土石子围堰也不能按原计划拆除，因此一期束窄河床的过流条件与原设计成果差异较大，势必对明渠内流速、土石子围堰及大汛围堰的挡水水位带来较大的影响。考虑现场发生多次较大洪水，严重影响围堰施工，为确保2016年工程安全度汛，并为束窄河床度汛措施决策提供科学依据，根据现状过流条件，需开展一期束窄河床泄流计算，得出具体影响程度，提出各工况、各导流标准下的围堰上下游挡水水位，以及明渠内的水流流速及流态。

针对出现的问题，在水工模型试验的同时，采用数学模型的方法，应用HydroInfo软件，对一期导流水流流场进行三维数值模拟，利用模拟计算得到的流场信息，分析评估现场面对可能发生的洪水预警时子围堰和围堰高程的合理性，适当加高子围堰和优先浇筑危险部位围堰，防止基坑过水；比较子围堰拆除与否对围堰安全度汛的影响。

1）工况1：根据现场实际施工进度情况，右岸明渠不挖，利用子围堰挡4月、5月洪水，束窄河床泄流，观测子围堰上下游挡水水位、束窄河床内水流流速及流态，航迹线水位、流速及流态。

2）工况2：右岸明渠不挖，子围堰不拆除，利用一期大汛围堰挡水，束窄河床泄流。观测一期大汛围堰上下游挡水水位，及大汛50年、20年、10年导流标准流量时束窄河床内水流流速及流态。

3）工况3：右岸明渠不挖，子围堰拆除，利用一期大汛围堰挡水，束窄河床泄流。观测一期大汛围堰上下游挡水水位，及大汛50年、20年、10年导流标准流量时束窄河床内水流流速及流态，相应流量同工况2。

3 模型设计

模型模拟原体坝轴线上、下游各5.5 km，共11.0 km范围。利用设计提供的地形数据，根据天然河道（坝轴线下0+200，0+700，2+649，3+700，5+000位置，流量为650～79 000 m3/s）水面线成果在模型上进行了多次糙率验证试验，最终模型得到的水面线与实际基本吻合。

试验在右岸明渠不扩挖的施工条件下，分别观测了施工期子围堰拆除与不拆除，子围堰挡4，5月份和挡一期大汛洪水，由束窄河床泄流时，各工况的围堰上下游和河床束窄河段的水流流速及水面线情况。

软件建模边界条件，子围堰挡水局部模型，局部水流流场流态，根据不同数据资料，可电脑成图，图像清晰。子围堰挡水成果，见表1，子围堰拆除影响成果见表2，三维水面线模拟成果见表3。

4 分析与结论

根据模型的子围堰挡水成果，可以了解各流量各个位置对应水位，应对即将到来洪水，对子围堰进行加高，做到有准备积极应对；根据子围堰附近流速流场信息，考虑子围堰抗冲刷能力，采取抛石防护措施；根据子围堰拆除和不拆除模型得到对大汛围堰度汛影响的结果，可以看出不拆子围堰时河中位置流速较大，上游横向围堰附近水位差值随着流量加大而减小，根据现场围堰实际浇筑高程较紧张的情况及航运流速要求，建议拆除子围堰；根据数值计算结果与水工模型对比，结合现场实际指导应用，该计算满足指导导流的作用。