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第 18 卷 第 6 期 中国水利水电科学研究院学报 Vol.18 No.6
2020 年 12 月 Journal of China Institute of Water Resources and Hydropower Research December，2020

文章编号：1672-3031（2020）06-0455-07

某重力坝工程泄洪排沙底孔的运行方式研究

王 京 ，孙双科 ，汪 星 ，孟 席 ，柳海涛 ，乔明秋 1
1
2，3
2
2，3
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（1. 中国电建集团 北京勘测设计研究院有限公司，北京 100024；
2. 中国水利水电科学研究院，北京 100038；3. 安徽理工大学，安徽 淮南 232001）
摘要：某重力坝工程最大坝高 67 m，其泄水建筑物由 4 个溢流表孔与 2 个泄洪排沙底孔组成，采用底流消能方
式，因水库泥沙问题较为突出，设计方面制订了优先开启底孔进行泄洪排沙的运行方式。整体水工模型试验发
现，当宣泄中小洪水底孔全开运行时，由于入池 Fr 数小，且下游水位低，导致底孔消力池消能效果欠佳，护坦
下游河床冲刷严重，为此对泄水建筑物的运行方式进行了调整，采用底孔闸门半开运行并启用表孔参与泄洪的运
行方式。水工模型试验结果表明，泄洪底孔采用半开方式能显著提高消力池消能效果并减轻下游冲刷，是适合于
本工程的泄洪排沙运行方式。
关键词：泄洪排沙底孔；底流消力池；水力设计；运行方式；下游冲刷
中图分类号：TV653 文献标识码：A doi：10.13244/j.cnki.jiwhr.20200142

1 研究背景

大型重力坝工程的泄水建筑物通常由溢流表孔与底孔（或深孔、中孔）组成，溢流表孔具有超泄
能力强、闸门运行调度灵活、安全可靠性高的特点，是确保大坝安全最重要的泄水建筑物；泄洪底
孔因布置高程较低，除了参与泄洪之外，还具备一定的水库放空功能。对于水库泥沙问题较突出的
工程而言，泄洪底孔还需要承担排沙任务，在这种情况下，泄洪底孔通常会布置于电站进水口一侧
的大坝坝段上，以确保电站进水口“门前清”，因此泄洪底孔对于重力坝泄洪安全的重要性丝毫不亚
于溢流表孔。最典型的是三峡水利枢纽 ［1-3］ ，三峡大坝在溢流坝段设置了 23 个泄洪深孔，并在左右电
厂 进水口下方布置排沙底孔，其作用一是通过汛前泄洪使上游库水位降低至防洪限制水位 145 m，
以发挥水库的防洪作用；二是通过排沙底孔进行水库排沙，起到“蓄清排浑”作用。自工程建成以
［4］
来，泄洪深孔运行频繁，是三峡大坝常规运行的主力泄洪设施。我国雅砻江官地水电站 、北盘江光
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照水电站 、澜沧江黄登水电站 等大型重力坝工程也都布置有泄洪底孔。
在消能方式选择上，大型重力坝泄洪底孔通常以挑流消能方式居多，如前述的三峡、光照、黄
［4］
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登等几座工程 ［1，5-6］ 。在溢流表孔采用底流消能的部分工程中，如官地水电站 、五强溪水电站 、安
［9］
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康水电站 、以及百色水电站 等，其泄洪底孔采用了挑流消能方式。也有少部分工程，其泄洪底孔
采用底流消能方式，如金沙江向家坝水电站泄洪中孔（与溢流表孔间隔布置）采用了带有高低坎的底
流消能工布置方式 ［10-11］ 。
与溢流表孔相比，泄洪底孔在采用底流消能时通常会面临更大的困难：一方面，由于底孔与表
孔的下泄流量分别与运行水头的 0.5 与 1.5 次方呈正比，上游水位的变化对底孔下泄流量的影响较
小，底孔消力池在宣泄大中小不同频率洪水时，消力池消能负荷并不会发生明显变化。而表孔消力
池的消能荷载主要取决于上游水位的高低，在水库正常蓄水位及其以下运行时，由于表孔下泄流量
明显低于校核水位运行工况，会大大减轻表孔消力池的消能负荷。可见从消能负荷角度看，底孔消
力池的技术难度无疑要甚于表孔；另一方面，由于底孔进口高程较低，泄槽段水流流速较高，缺乏

收稿日期：2020-07-22；网络首发时间：2020-12-09
网络首发地址：https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.5020.TV.20201207.1007.004.html
作者简介：王京（1988-），工程师，主要从事水工结构设计研究。E-mail：405724469@qq.com
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