張峰水庫溢洪道泄流能力分析分析張峰水庫溢分析張峰水庫溢

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1、張峰水庫溢洪道泄流能力分析蘇冬陽（山西省水利水電科學研究院太原030002）摘要:水廉溢洪道的泄流能力直接影響水庫的行洪安全。文屮以張峰水庫溢洪道模型試驗為基礎，對該水庫溢洪道泄流能力進行分析，得出科學、合理的工程建議。關鍵詞:溢洪道泄流試驗分析中圖分類號：TV131文獻標識碼：B1張峰水庫概況張峰水庫位于山西省晉城市沁水縣張峰村西北1.5km處的沁河干流上，水庫控制流域面積4990km2,庫容3.71億n?。水庫以灌溉發(fā)電為主，結合防洪，可引水灌溉高平、晉城、陽城、沁水四個縣的土地，面積4.75萬hn?,遠期可發(fā)展到6.93萬hm2o水庫防洪標準為100年設計，1000年校

2、核。樞紐建筑物包括主壩、溢洪道、導流泄洪洞、灌溉發(fā)電洞及樞紐電站組成。根據工程規(guī)模及其在國民經濟屮的作用，按SDJ12-78規(guī)范屮設計標準，水庫樞紐屬于大（二）型。主要建筑物按二級設計，輔助建筑物按三級設計，臨時建筑物按四級設計。張峰水庫溢洪道軸線布置于導流泄洪洞軸線左側，兩軸線基本平行，溢洪道總長355.5m,由引渠段、閘室控制段、泄槽段、挑流鼻坎段等組成，最大泄量為4000m'/s以上。2模型比尺的選擇模型按重力相似準則設計，采用正態(tài)整體模型，根據試驗任務、試驗設備、場地及精度的要求，選定長度比尺人厶=80,相應各物理量比尺為：長丿艾比尺久〃=￡—80流速比尺久$=久l/

3、2=8.94流量比尺人尸人嚴=52743.34糙率比尺億=久嚴=2?076水流時間比尺At=Ai/Av=8?94模型范圍包括溢洪道前庫區(qū)200m,溢洪道全部和溢洪道下游挑坎后300m。3原方案與修改方案對比分析3.1原方案泄流能力分析原方案屮張峰水庫溢洪道為正槽溢洪道，其屮引渠段長150n),底高程為748m,為喇叭口型擴散布置，閘室段長32m,閘墩厚2?5n),閘孔凈寬12m,共四孔，溢流堰為無底坎寬頂堰，堰頂高程748.Om；閘室后泄槽凈寬55.5m,其屮急流段底坡為1/60,陡坡段底坡為1/2.9,由拋物線y=0.017x+0.013/將急流段和陡坡段連接；挑流段長8.

4、583m,R弧半徑12m,角23°，務坎頂高程705.5mo設計(P=l%)流量為1725m3/s,相應的庫水位為760.47m；校核(P二0.05%)流量為4279m7s，相應的庫水位為762.47mo經過試驗發(fā)現(xiàn)，100年一遇洪水時，庫水位為760.47m,無論是中間兩孔閘門開啟還是兩側閘門開啟，相應的試驗泄流屋均為1570m7s,比計算值1725m7s小155m3/s,約小8.98%o1000年一遇洪水時，庫水位為762.47m,相應的試驗泄量為4145m7s,比計算值4279m7s小134m3/s,約小3.13%。試驗所得的溢洪道泄流能力不能滿足計算的要求。通過分析，

5、認為主要是由于從庫區(qū)到閘室的水頭損失難以準確計算和喇叭口的引渠過長導致了試驗值和計算值相差較大。在校核條件下，庫區(qū)和引渠流態(tài)大體平穩(wěn)，在局部地區(qū)水流流態(tài)復雜。由于受閘墩和左側刺墻的影響，水流在閘室中形成菱形沖擊波傳到下游。在陡槽中水流有較大的折沖。在挑流鼻坎頂，水流受折沖水流的影響及下游河道水面的頂托，挑流水舌不均勻且左右擺動，水舌碰撞到左側邊墻后折向空屮。在設計條件下，當兩側孔開啟時，閘室厲部分水流往中線方向流動，在中線處形成一個交匯點，隨后擴散和折沖直到挑坎。當中間兩孔開啟時，部分水流在中墩后就形成交匯點，然后向下游擴散下泄；部分水流向兩側墻流動然后發(fā)生折沖，折沖水流匯合

6、到挑坎。各種運行方式下相應的起挑、收挑流量見表1。表1齊種運行方式下的起挑收挑流量(原方案)運行方式起挑流量/(m7s)收挑流*/(m7s)四孔全開6050兩側孔開9065兩中孔開7055通過對原試驗方案進行驗證，原方案的溢洪道的體型設計不能滿足設計的泄流能力。挑流段的挑角和反弧半徑設計不合理，造成挑距偏小，水舌挑出后碰到左側墻。3.2修改方案一泄流能力分析由于地質條件的原因，對溢洪道的位置及布置進行了調整：溢洪道往右岸方向平行移動了16.15m,閘室往溢洪道下游移動了33?45m,同時，對溢洪道的引渠段布置進行修改，由原方案的正向喇叭口進水修改為圓弧形彎道進水。引渠段長15

7、0m左右，溢流垠為無底坎寬頂垠，垠頂高程不變。閘室段長34m,閘孔凈寬4mX12mo閘室后泄槽凈寬55.5m,閘室通過曲線段(y=0.0131x2)與陡坡相連,陡坡底坡修改為1/2.5o挑流段加長為16.87m,反弧半徑加大為20m,挑角加大為50°,鼻坎頂高程不變。挑流段后的布置與原方案相同。計算得到設計(P=l%)流量為1741m7s,相應的庫水位為760.60m,校核(P=0.05%)流量為4376m7s,相應的庫水位為762.68m。經過試驗發(fā)現(xiàn)，100年一遇洪水時，庫水位為760.60m,兩中