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泥沙淤积及枢纽的下游消能防冲等问题长期以来一直是引水枢纽所关心的重点。山区河流汛期洪量、沙量相对集中,泥沙粒径大,取水与防沙矛盾突出、水流集中下泄时下游冲刷问题严重,能否有效解决这些问题对枢纽的运行及工程效益意义重大。论文以麦日水电站引水枢纽模型试验为依托并根据现有理论,对该工程的防沙及消能防冲等问题进行了研究。 主要研究内容包括:枢纽不同运行水位下的取水防沙能力;以急流方式与下游河道衔接的护坦式消能工的消能效果;敝泄拉沙减小水库淤积的效果;闸门在不同组合运行方式下的下游河道冲刷及有效减小下游冲刷的防冲措施。 本文主要成果如下: (1)电站进水口引水防沙试验。结果表明,水库高水位运行时,进入电站进水口的泥沙很少,泥沙大多淤积在水库内,不能很好地排入下游。泥沙会不断在库区淤积并向进水口推进,最终会危及到进水口的安全。降低库水位,闸门全开敞泄初期挟沙水流的动能较大,部分泥沙会翻过拦沙坎而进入电站进水口。通过提高冲沙闸前导沙坎高程,并在进水口前设置挡沙坎,可以有效地减少进入电站进水口的泥沙。 (2)闸门全开,下泄流量350m3/s,敞泄拉沙可以有效减少库区泥沙淤积。经过敞泄拉沙后库区淤积体基本被冲向下游,水库有效库容得到恢复,为枢纽的安全运行提供了保障。 (3)枢纽下游的消能率较低。水流以水跃形式将护坦与海漫上的急流和下游河道缓流连接起来;闸室及护坦上的水流流速较高,不同流量下闸室最大流速可达7.1~9.9m/s,因此对闸室及护坦采取防冲耐磨措施是必不可少的;不同洪水条件下,枢纽下游的消能率均在10%以内,并随着下泄流量的增大和下游河道水位的升高,消能率先增大后减小。 (4)采用有效的防冲措施可以有效减小下游河道的冲刷。不同下泄流量下,下游河道最大流速在4.1~6.9m/s之间变化。水流经过消能后冲刷能力仍很大,这时可通过优化泄水建筑物运行方式、延长海漫、下游河道投置四面体保护区等措施可以有效减小下游冲刷。