向家坝水电站

“底流消能”创新成果应用效果显著

向家坝水电站

向家坝水电站是金沙江下游河段最末一个梯级水电站，总库容51.59亿m3，调节库容9.03亿m3，装机容量6 000MW，全厂最大容量6 400MW，安装8台机组。金沙江洪水具有底水高、历时长、连续多峰、洪量大的特点。向家坝拦河大坝为混凝土重力坝，泄水建筑物位于河床中部略靠右侧，右岸布置地下厂房，左岸紧邻泄水建筑物布置坝后厂房，一级垂直升船机位于左岸坝后厂房左侧。

向家坝水电站泄洪消能设计的主要特点是：高水头、大单宽流量、多泥沙，下游消能建筑物紧邻水富县城和大型企业云南天然气化工厂，需尽可能减轻泄洪消能对环境带来的不利影响。电站设计洪水（P=0.2%）入库流量41 200m3/s，校核洪水（P=0.02%）入库流量49 800m3/s。其中，校核洪水情况下上下游水位差约8 5 m，最大下泄总功率约40 000MW，消力池内最大单宽流量为225m3/s·m，消力池入池流速达38m/s左右。坝址处多年平均悬移质输沙量为2.47亿t，多年平均含沙量为1.72kg/m3。

中国工程院潘家铮院士说：“向家坝的泄洪消能难度空前，或可列全球坝工之冠。” 向家坝泄水建筑物采用表中孔间隔布置型式，由12个表孔和10个中孔组成，表孔采用开敞式溢流堰，堰顶高程354m，堰顶控制断面尺寸8m×26m（宽×高），跌坎顶面距消力池底板16m，中孔采用短有压进口型式，进口底槛高程305m，出口控制断面尺寸为6m×9.6m（宽×高） ，跌坎顶面距消力池底板8m。表中孔之间坝面隔墙厚3～4m，跌坎段顶高程271m，从表孔底面起算高度10m。消力池根据泄洪消能模型试验综合比较，确定消力池池长228m，消力池总宽226m，由10m宽的中导墙分隔成两个对称的消力池，单池净宽108m，消力池底板高程245m，尾坎坎顶高程270m，池内静水水深25m。

向家坝水电站泄洪消能采用的中孔与表孔间隔布置、高低坎泄洪消能体型，形成了上下左右相互错开、多股多层“三元”淹没射流的消能方式。表中孔隔墙延伸至坝趾跌坎末端，坝面高速水流各行其道。该方案不同于传统的底流消能，它有效地解决了传统底流消能存在的临底流速高、底板脉动压力大等弊端。

向家坝水电站自2012年10月下闸蓄水以来，至今已安全运行3年。其中2012年汛后运行工况为354m水位下中孔单独泄洪；2013年汛期运行工况为部分表孔不能灵活调度的前提下中表孔联合泄洪；2014年汛期运行工况为中表孔全部投入运行条件下的正常泄洪。从近3年泄洪消能建筑物的运行情况看，各工况下，泄洪消能建筑物均运行正常。运行过程中，消力池内水流流态稳定，未监测到立轴漩涡，消能效果良好；各项监测数据，如底板脉动压力、临底流速等均在设计预期范围内，处于安全状态。各工况运行过程中，泄洪消能建筑物各监测数据与理论分析、模型试验和数值分析的结果吻合度较高，其变化趋势基本一致，原型监测中多数指标优于前期研究成果。

大坝组图