捉马沟水库侧槽溢洪道水面线计算-最新年文档

捉马沟水库侧槽溢洪道水面线计算

侧槽式溢洪道适宜于在山坡陡峻的岸坡上修建，傍山开挖溢洪道侧槽段、调整段、泄槽段、效能段等部分。其特点是侧槽段基本沿等高线布置，水流过堰后进入侧槽段，经过下游调整段调节水流形态，再进入泄槽段泄流。

1.概况

捉马沟水库，是一座以灌溉为主，兼有防洪等综合效益的小（2）型水库。水库总库容41.9万m3，调洪库容9.9万m3，兴利库容24.0万m3，死库容8.0万m3。水库坝址距商南县城6km，距下游西安――南京铁路及“312”国道1.0km，坝址处在商南县捉马沟村北，控制流域面积8.5km2。捉马沟水库原由于当时群众运动期建设，水库工程前期工作基础差，仓促上马。该工程于1974年开工兴建，1977年建成蓄水，水库的主要任务是下游1500亩弄年灌溉。

2.溢洪道情况

捉马沟水库现状侧槽式溢洪道紧靠右岸山体，由侧槽式溢流堰、泄槽段、陡坡段组成。溢洪道侧堰长22.5m，堰顶宽度1.5m，堰顶高程596.57m，侧槽首段宽2m，末端宽5.8m，泄洪槽下端接陡坡段，陡坡长30.4m，坡比1：2。溢洪道在右岸岩石岸坡上开凿而成，溢洪道边墙为浆砌石砌筑而成。

加固处理后，溢洪道侧堰长22m，侧槽始端底宽b=1.9m，末

端底宽B=5.8，侧槽比降为0.002，泄槽段维持原设计不变，长37.5m，底宽5.8m，边墙为直墙；陡坡段长度24.5m，底宽5.4m。

3.泄水流量

根据本水库校核洪水来水量为138m3/s，用加固的新方案中溢流堰进行调洪水迹，调洪后确定水库校核水位598.65m，相应最大下泄流量118m3/s。

4.溢洪道水面线计算

4.1侧槽末端水深

根据SL 253--2000《溢洪道设计规范》，侧槽末端水深按临界水深取值，经计算其临界水深为hk=3.4m，临界坡降

ik=0.0041。

4.2侧槽水面线计算

溢洪道侧槽内水流为变量流，槽内流量沿侧槽轴线方向逐渐增大，根据SL 253--2000《溢洪道设计规范》，侧槽水面线采用有限差方法进行计算，计算公式如下：

（1）

式中：

Δx---计算段长度，断面2与断面1之间的距离，m；

Δy---Δx内水面差，m；

Q1，Q2 ---断面1及断面2的流量，m3/s；

q---侧槽溢流堰单宽流量，m3/（s.m）；

v1，v2---断面1及断面2的水流平均流速，m/s；

-J---分段区内平均摩阻坡降。

根据公式（1）计算，流量为118m3/s，侧槽内水面线成果见表1。

4.3泄槽水面线计算

泄槽段断面形式与原设计不变，泄槽长37.5m，底宽5.8m。槽底纵向坡比0.045，两侧边墙为直墙。本次计算泄槽段桩号为0+022～0+059.5段计算。泄槽段水面线计算按照能量方程，用分段求和法计算，计算公式如下：

（2）

（3）

式中：

Δl1-2---分段长度，m；

h 1 ，h2 ---分段始，末断面水深，m；

v 1 ，v2 ---分段始，末断面平均流速，m/s；

σ1，σ2 ---流速分布不均匀系数，取1.05；

θ---泄槽底坡角度，（°）；

i---泄槽底坡，i=tgθ；

-J---分段内平均摩阻坡降；

n---泄槽槽身糙率系数，查附录表A.7；

-v---分段平均流速， -v=（v1 +v2 ）/2，m/s；

-R---分段平均水力半径， -R=（R1 +R2 ）/2，m.

起始计算断面位置及其水深应按泄槽上游段调整段或侧槽

末端水深取值，根据本次设计溢洪道情况，起始计算断面定在泄槽首部，水深h1 取用泄槽首端断面计算的临界水深hk。计算泄槽段水面线结果见下表2。

表2 泄槽段水面线计算成果表

断面序号断面桩号断面水深流速

hk 0+022.0 3.4 5.98

h1 0+032.0 2.73 7.45

h2 0+042.0 2.52 8.07

h3 0+053.5 2.4 8.49

h4 0+059.5 2.34 8.73

4.4陡坡段水面线计算

4.4.1陡坡段起始水深计算

陡坡段起始计算断面位置及其水深h1应按陡坡段游段型式分别选取，根据本次设计溢洪道情况，确定起始断面为陡坡首端以下3hk 处，起始计算断面水深h1 小于hk ，应按下式计算：（4）

式中：

q---起始计算断面单宽流量，m3 /（s.m）；

Ho---起始计算断面渠底以上总水头，m；

θ---泄槽底坡坡角；

H---起始计算断面流速系数，取0.95.

4.4.2掺气水深计算

根据陡坡段水流速度，确定掺气水深可按下式计算：

（5）

式中：

h，hb――泄槽计算断面的水深及掺气后的水深，m；

v---不掺气情况下泄槽计算断面的流速，m/s；

ζ---修正系数，可取1.0～1.4s/m，流速大者取大值.

4.4.3陡坡段水面线计算

溢洪道陡坡段水面线计算与泄槽段水面线计算方法相同，均采用公式（2）

计算，仅起始水位计算方法不同，因此陡坡段水面线计算方法采用同泄槽段水面线计算公式，计算后结果见表3。

表3 陡坡段水面线计算成果表

断面序号断面桩号断面水深掺气水深流速

h1 0+069.2 1.97 2.41 15.9

h2 0+075.0 1.94 2.37 15.96

h3 0+084.0 1.51 1.85 16.02

结语：对于侧槽溢洪道的水面线计算，首先应确定起始水深计算位置，从而采用侧槽溢洪道水面线计算方法来计算水深，有为注意的是在计算侧槽段水面线时，其槽内水面线成先上升后下降的趋势。本文章根据SL 253-2000《溢洪道设计规范》中差分法和分段求和法分别对侧槽、泄槽段的水面线进行了计算，确定了侧槽式溢洪道槽内各段水深，从而为后面加固方案提供了了必