常门铺水库溢洪道设计方案比较

流速 " 3 4 5 % 流速 " 3 4 5 % 流速 " 3 4 5 % 流速 " 3 4 5 % &+ !8: &+ 9’& (+ !:# 7+ 88$ 8+ !:9 !&+ ’#& (+ $7$ #+ ((: $+ !#’ 9+ &8’ !&+ 7(( !&+ &’8 !&+ #7: !(+ 7$& !#+ #!# !(+ 7$& &+ (#’ (+ $7$ #+ #&$ $+ $8$ :+ !79 !(+ ((9 !7+ #8# !7+ ’&$ !7+ #!(
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了水库的缓洪能力。为了提高水库的调蓄能力，使其达到规定 的防洪标准， 特提出对水库溢洪道进行除险加固改造。 !+ ( !+ (+ ! 溢洪道改造方案 方案一 现设计溢洪道仍在原位置， 由引渠、 闸室控制段、 泄槽和挑 流消能段组成， 引渠底高程 !(6&+ 3$9， 有 # 孔， 每孔宽 3+ ’9， 闸 墩厚 !+ (9， 泄槽段底坡 ! = !3， 长 !$’9， 反弧半径 !39， 挑角&3B， 反弧最低点高程 !(3!+ 3#9， 挑坎高程 !(3&+ :39。 为避免挑射水流所形成的回流淘刷坝脚，在挑流水舌下游 冲坑左侧， 利用开挖泄槽的土石料筑成护坝土堤， 土堤长!4’9， 堤顶高程 !(3&9， 使溢洪道水流能平顺地泄入下游河道。
从表 ! 、 表 & 可以看出： " ! % 两个方案中引渠段流速在相同流量下基本相同， 其值 在 &+ ’ ; &+ 73 4 5 之间。 " & % 两个方案闸室段各断面在相同的来流条件下， 流速基 本相同， 可见引渠长度的变化对闸室的过流能力， 过流条件等 影响很小， 所以也就不影响溢洪道的泄流能力。 " ( % 泄槽段流速， 方案二比方案一略有增加， 在设计和校 核流量情况下增加 &’< 左右。 " # % 挑坎处最大流速方案二较方案一为大，一般增加 最大值为 !7+ #3 4 5， 均满足混凝土的抗冲要求。 &’< ; &9< ， &+ ( 水面线成果分析 " ! % 两个方案相同流量下， 闸前水深基本相同， 说明引渠 长度的变化， 对闸前水深影响很小。 " & % 泄槽段水深在到达反弧最低点时， 在相同流量下， 两 方案基本相同。 &+ # 消能成果分析 从消能和流速成果可知： " ! % 从冲坑深度比较， 同样的来流条件下， 因为方案二的 出坎流速大， 故冲坑深度略大于方案一。但增加值较小， 一般 不超过 &+ ’3， 最大冲深方案一 9+ #3， 方案二 !’+ !3。
表! 流量 9( = C 断面编号 A( ’ ! & $ !# !3 &’&+ # 方案一流速试验成果 &46+ 4 #’#+ 4 3&:+ !
河支流苍头河上的一座中型水库，水库控制流域面积 (!’89& ，流域长度 (!+ 689 " 其中平鲁区境内 &’+ (89，右玉县 流域平均宽度 :+ 489， 平均纵坡 4+ &; ， 流域下 境内 !!+ (89 % ， 垫面黄土丘陵区占 $’< ， 土石山区占 (’< ， 坡面沟谷发育， 上 游流域内的侵蚀模数为 (’’’- = 89 。
!"#$%&’(") ") *+(’,) -./+#+ "0 -$’112%3 "0 !/%),#+)$4 5+(+&6"’& ?@A B*CDEA 78(9&%.9: 0*F -@1 -F.C5E*F3 GF*H1I- *E 5GJ//K.L *E M@.CD31CGA N151FO*JFP -@F*AD@ -@1 I*3G.FJ5*C *E Q15JDC 5I@131 2L @LQF.A/JI 3*Q1/ -15-P -@1 51I*CQ Q15JDC 5I@131 J5 I*C5JQ1F1Q .5 .C 1I*C*3JI./ F.-J*C./ Q15JDC 5I@131P .CQ .Q*G-1Q+ 7’9 -@*A5.CQ RA.C JCO15-31C- KJ// 21 5.O1Q+ ;+3 <"&=(S N151FO*JF TGJ//K.L U15JDC 5I@131
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枢纽工程由大坝、 溢洪道、 冲沙泄 水库于 !:$$ 年底建成， 洪洞、灌溉输水洞四部分组成。大坝为水中倒土加轻碾均质 坝， 最大坝高 &&+ 39， 全长 ((’9， 原设计防洪标准为 !’’ 年一 其中死库容 :’’ 万 9( ， 遇洪水设计。水库总库容 &!$6 万 9( ， 兴利库容 33( 万 9( ， 防洪库容 !&$6 万 9( 。 !+ & 工程改造的目的 常门铺水库存在的主要问题是防洪标准不够，其工程等 要求的 “ 级达不到部颁 “ >?@ A $4 标准 ” !’’ 年一遇洪水设计， !’’’ 年一遇洪水校核 ”的防洪标准，原工程溢洪道位于大坝 右岸距右坝肩 3’9 处， 全长 (&’9， 进口底高程 !(6#+ $$9， 底宽 并筑 (9 高子堰， 但实际只开挖 &’9， 未作子堰。由于原设 (’9， 计溢洪道按非常溢洪道考虑， 整个泄槽均未衬砌， 一旦泄洪， 将 可能影响到大坝的安全，并严重威胁着下游人民生命财产的安 全。另外水库运行 &’ 多年， 已淤积库容 :#’ 万 9 ， 进一步降低
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第 ! 期 " 总第 !#$ 期 % &’’( 年 & 月
表& 流量 3( 4 5 断面编号 67 ’ ! & ( 7 8 9 : !&+ &’8 !&+ :9# &’&+ #
朱宏福： 常门铺水库溢洪道设计方案比较
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方案二流速试验成果 &98+ 9 #’#+ 9 7&:+ !
" & % 从挑距比较， 同样的来流条件下， 方案二的挑距较方 案一略有增加， 其最大值分别为 (9+ #3 和 (7+ 83。 " ( % 来流条件不变时， 随着下游水深的增加， 冲坑深度减 小， 但冲坑深度与下游水深的和变化很小。 " # % 方 案 一 起 挑 流 量 !’$+ 83( 4 5， 方 案 二 起 挑 流 量 (:+ :3( 4 5。 ( 方案比较 通过对两方案模型试验水力特征的量测分析，比较结果 如下： " ! % 方案一各项水流特性均满足相应的规定和标准， 设计 结构合理， 从水流上分析方案可行。方案二各项水流特性， 均 满足相应的规定标准，冲坑深度和挑坎处流速比方案一略有 增加。 " & % 从经济效益比较， 方案二延长了引渠段水平土渠， 缩 短了泄槽长度， 同时开挖量较方案一减少。从数量上分析， 方 减少钢筋用量 8&+ $-， 仅 案二较方案一共减少混凝土 !!9’3( ， 此一项， 方案二较方案一可节省投资 7’+ 9 万元。 # 结论 " ! % 根据模型试验资料， 在设计流量和校核流量时， 闸前 实测水头分别为 #+ 873 和 8+ 8(3，按最高水位 !(8:+ $$3 控 制， 闸室底板可在原设计 !(8&+ 7$3 的基础上抬高 !+ ’3， 以减 少开挖量。 " & % 引渠段长度的变化对闸前水深、 闸室过流能力及过流 条件等影响很小。 " ( % 两方案的最大挑距与最大冲深的比值均大于 &+ 7 ， 对 建筑物产生危害的可能性均较小。 " # % 两方案各项水流特性均满足相应的规定标准， 设计结 构合理。但方案二由于缩短了泄槽，较方案一节省投资约 7’+ 9 万元。因此在进一步设计中采用方案二既经济又合理。 工程师， 作者简介： 朱宏福， 男， (9 岁， !:98 年毕业于太原工业 大学水利系。 = 收稿日期： &’’& 6 ’: 6 !’ >
第 ! 期 " 总第 !#$ 期 % &’’( 年 & 月
山西水利科技
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常门铺水库溢洪道设计方案比较
朱宏福Fra Baidu bibliotek
" 朔州市水利勘测设计室 % 文 摘： 在常门铺水库溢洪道改造中， 通过水工模型试验， 对其数据成果进行分析并进行方案比
流速 " 9 = C % 流速 " 9 = C % 流速 " 9 = C % 流速 " 9 = C % &+ 3’3 &+ :(3 (+ !:# 3+ $(6 :+ :4’ :+ :(6 !’+ ’:# &+ !6: (+ !:# #+ !33 6+ !(3 !’+ #4’ !!+ ’6& !’+ :3# &+ 3’3 &+ :(3 #+ 3:4 6+ $’# !!+ ’6& !!+ (’& !!+ :#$ &+ (#’ (+ $3$ #+ $6: $+ $6$ !&+ 6!$ !&+ ’!’ !&+ &$
较， 最终采用既经济又合理的方案二， 为国家节省投资 3’+ 4 万元。 关键词： 水库； 溢洪道； 设计方案 中图分类号： ,563! 文献标识码： 7
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工程概况 工程现状 常门铺水库位于右玉县西南部的威坪乡常门铺村，是黄
相应库水位 !(66+ $9， 校核 溢洪道设计泄量 &46+ 49( = C， 泄量 3&:+ !9( = C， 相应库水位 !(64+ $$9。 !+ (+ & 方案二 在方案一的基础上， 在出口消能段反弧最低点高程、 位置 和挑角不变的前提下， 如使闸室后移， 即增加土渠长度， 而减 少泄槽的长度， 使整个工程的开挖量减少， 从而达到降低工程 总投资的目的。 为此提出方案二， 即选定闸室后移 !!39， 使引 渠的平底土渠部分增加 !!39，相应缩短泄槽段，泄槽的底坡 由方案一的 ! = !3 变为 ! = #+ 3#3 。 & &+ ! 水工模型试验成果分析 流态描述 水流经水库进入引水渠，流态平稳，在引水渠中属缓流， 水面降落很小， 到闸前水面开始降落。 闸前的水流流态两方案 没有差别。水流经闸室段进入泄槽段， 水深急剧减小， 流速加 大， 在泄槽部分， 两方案表面均有轻微的冲击波现象出现， 但 没有引起大的水深变化。 水流经反弧挑入空中， 起挑流量方案二较方案一为小， 下 游形成冲坑， 冲积物大部分堆积于冲坑的下游部分。 同一流量 下， 随着下游水深的增加， 冲击范围内水流施滚加剧。从下游 水面明显可以看出在护坝堤脚的附近有回流存在，且随着水 深的加大， 回流状态越加明显。 &+ & 流速试验成果及分析 方案一、 方案二流速试验成果见表 ! 、 表 &。