蓮花水電站導(dǎo)流開江期防冰害措施研究

鞏憲春 ，劉宇航 ，金 賢 ，孫 瑜

（1.水利部寒區(qū)工程技術(shù)研究中心，吉林長春 130061；2.中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林長春 130061；3.華能通榆新華風(fēng)力發(fā)電有限公司，吉林長春 130022）

1 基本情況

蓮花水電站位于牡丹江下游河段，壩址處河道呈彎曲形，并由無名島和狗王島構(gòu)成壩址上下游2個分叉型河段。樞紐由混凝土面板堆石壩、岸坡式溢洪道、廠房及引水系統(tǒng)組成，最大壩高71.8 m，總庫容41.8×108m3，裝機(jī)容量55 kW。

工程施工階段采用一次斷流、隧洞導(dǎo)流方式。2條導(dǎo)流隧洞平行布置在大壩的右岸，洞身由兩部分組成，前半部在施工導(dǎo)流結(jié)束后，作為永久發(fā)電引水隧洞。隧洞進(jìn)口分為4孔，每孔凈寬6 m的進(jìn)水口，至閘門井處收縮為兩孔，每孔寬仍為6 m，進(jìn)口段自岸邊伸進(jìn)水庫約40 m，2條導(dǎo)流隧洞進(jìn)口中心線均與河道斜交，交角分別為60°和70°。

蓮花水電站地處嚴(yán)寒山區(qū)，由于導(dǎo)流隧洞前緣進(jìn)口單孔凈寬小于武開江的平均冰塊尺寸10 m×7 m，統(tǒng)計1954—1975年流冰期實(shí)測資料表明，開江時因冰塊堆積產(chǎn)生冰壩或冰塊滑動而顯著抬高上游水位的年份共有8年，抬高水位范圍為1.50～3.23 m，其余年份為文開江。在開江期間各年流量多變化在400～700 m3/s，最大流量為1 200 m3/s。開江時，最大冰塊尺寸約200 m×100 m，小者1 m×1 m，一般在10 m×7 m。最大冰速約2.0 m/s，流冰密度（即流冰面積與河道水面之比）通常在0.6～0.3之間，流冰時間可不連續(xù)地持續(xù)5～7 d，最長可達(dá)18 d。

分析計算認(rèn)為，蓮花水電站導(dǎo)流隧洞前緣在流冰期會發(fā)生冰塞，冰塞類型為寬河阻塞型，水位壅高較大，需要采取相應(yīng)的工程措施。

2 模型試驗(yàn)成果

為解決導(dǎo)流遂洞過冰及防冰害問題，在1∶100比尺模型上，用石蠟?zāi)M天然冰進(jìn)行定性試驗(yàn)觀察，冰塊模擬尺寸為4 m×4 m，5 m×5 m，6 m×6 m，6 m×7 m。……