張峰水庫(kù)溢洪道泄流能力分析分析張峰水庫(kù)溢分析張峰水庫(kù)溢

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1、張峰水庫(kù)溢洪道泄流能力分析蘇冬陽(yáng)（山西省水利水電科學(xué)研究院太原030002）摘要:水廉溢洪道的泄流能力直接影響水庫(kù)的行洪安全。文屮以張峰水庫(kù)溢洪道模型試驗(yàn)為基礎(chǔ)，對(duì)該水庫(kù)溢洪道泄流能力進(jìn)行分析，得出科學(xué)、合理的工程建議。關(guān)鍵詞:溢洪道泄流試驗(yàn)分析中圖分類號(hào)：TV131文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B1張峰水庫(kù)概況張峰水庫(kù)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(kù)控制流域面積4990km2,庫(kù)容3.71億n?。水庫(kù)以灌溉發(fā)電為主，結(jié)合防洪，可引水灌溉高平、晉城、陽(yáng)城、沁水四個(gè)縣的土地，面積4.75萬(wàn)hn?,遠(yuǎn)期可發(fā)展到6.93萬(wàn)hm2o水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)為100年設(shè)計(jì)，1000年校

2、核。樞紐建筑物包括主壩、溢洪道、導(dǎo)流泄洪洞、灌溉發(fā)電洞及樞紐電站組成。根據(jù)工程規(guī)模及其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)屮的作用，按SDJ12-78規(guī)范屮設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，水庫(kù)樞紐屬于大（二）型。主要建筑物按二級(jí)設(shè)計(jì)，輔助建筑物按三級(jí)設(shè)計(jì)，臨時(shí)建筑物按四級(jí)設(shè)計(jì)。張峰水庫(kù)溢洪道軸線布置于導(dǎo)流泄洪洞軸線左側(cè)，兩軸線基本平行，溢洪道總長(zhǎng)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(zhǔn)則設(shè)計(jì)，采用正態(tài)整體模型，根據(jù)試驗(yàn)任務(wù)、試驗(yàn)設(shè)備、場(chǎng)地及精度的要求，選定長(zhǎng)度比尺人厶=80,相應(yīng)各物理量比尺為：長(zhǎng)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(yán)=52743.34糙率比尺億=久嚴(yán)=2?076水流時(shí)間比尺At=Ai/Av=8?94模型范圍包括溢洪道前庫(kù)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(duì)比分析3.1原方案泄流能力分析原方案屮張峰水庫(kù)溢洪道為正槽溢洪道，其屮引渠段長(zhǎng)150n),底高程為748m,為喇叭口型擴(kuò)散布置，閘室段長(zhǎng)32m,閘墩厚2?5n),閘孔凈寬12m,共四孔，溢流堰為無(wú)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(zhǎng)8.

4、583m,R弧半徑12m,角23°，務(wù)坎頂高程705.5mo設(shè)計(jì)(P=l%)流量為1725m3/s,相應(yīng)的庫(kù)水位為760.47m；校核(P二0.05%)流量為4279m7s，相應(yīng)的庫(kù)水位為762.47mo經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，100年一遇洪水時(shí)，庫(kù)水位為760.47m,無(wú)論是中間兩孔閘門(mén)開(kāi)啟還是兩側(cè)閘門(mén)開(kāi)啟，相應(yīng)的試驗(yàn)泄流屋均為1570m7s,比計(jì)算值1725m7s小155m3/s,約小8.98%o1000年一遇洪水時(shí)，庫(kù)水位為762.47m,相應(yīng)的試驗(yàn)泄量為4145m7s,比計(jì)算值4279m7s小134m3/s,約小3.13%。試驗(yàn)所得的溢洪道泄流能力不能滿足計(jì)算的要求。通過(guò)分析，

5、認(rèn)為主要是由于從庫(kù)區(qū)到閘室的水頭損失難以準(zhǔn)確計(jì)算和喇叭口的引渠過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致了試驗(yàn)值和計(jì)算值相差較大。在校核條件下，庫(kù)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(fù)雜。由于受閘墩和左側(cè)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(dòng)，水舌碰撞到左側(cè)邊墻后折向空屮。在設(shè)計(jì)條件下，當(dāng)兩側(cè)孔開(kāi)啟時(shí)，閘室厲部分水流往中線方向流動(dòng)，在中線處形成一個(gè)交匯點(diǎn)，隨后擴(kuò)散和折沖直到挑坎。當(dāng)中間兩孔開(kāi)啟時(shí)，部分水流在中墩后就形成交匯點(diǎn)，然后向下游擴(kuò)散下泄；部分水流向兩側(cè)墻流動(dòng)然后發(fā)生折沖，折沖水流匯合

6、到挑坎。各種運(yùn)行方式下相應(yīng)的起挑、收挑流量見(jiàn)表1。表1齊種運(yùn)行方式下的起挑收挑流量(原方案)運(yùn)行方式起挑流量/(m7s)收挑流*/(m7s)四孔全開(kāi)6050兩側(cè)孔開(kāi)9065兩中孔開(kāi)7055通過(guò)對(duì)原試驗(yàn)方案進(jìn)行驗(yàn)證，原方案的溢洪道的體型設(shè)計(jì)不能滿足設(shè)計(jì)的泄流能力。挑流段的挑角和反弧半徑設(shè)計(jì)不合理，造成挑距偏小，水舌挑出后碰到左側(cè)墻。3.2修改方案一泄流能力分析由于地質(zhì)條件的原因，對(duì)溢洪道的位置及布置進(jìn)行了調(diào)整：溢洪道往右岸方向平行移動(dòng)了16.15m,閘室往溢洪道下游移動(dòng)了33?45m,同時(shí)，對(duì)溢洪道的引渠段布置進(jìn)行修改，由原方案的正向喇叭口進(jìn)水修改為圓弧形彎道進(jìn)水。引渠段長(zhǎng)15

7、0m左右，溢流垠為無(wú)底坎寬頂垠，垠頂高程不變。閘室段長(zhǎng)34m,閘孔凈寬4mX12mo閘室后泄槽凈寬55.5m,閘室通過(guò)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(zhǎng)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(jì)算得到設(shè)計(jì)(P=l%)流量為1741m7s,相應(yīng)的庫(kù)水位為760.60m,校核(P=0.05%)流量為4376m7s,相應(yīng)的庫(kù)水位為762.68m。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，100年一遇洪水時(shí)，庫(kù)水位為760.60m,兩中