1、澇河水庫溢洪道水工模型試驗邸國平(山西省水利水電科學研究院 太原 030002) 摘 要：通過對澇河水庫溢洪道進行水工模型試驗，驗證了溢洪道原設計的泄流能力；通過對消力池尺寸進行修改及加設消能工的多次試驗，提出了滿足校核流量時的消力池體型，節省了工程量，減少了投資，為設計提供了科學的參考依據。關鍵詞：澇河水庫 溢洪道 模型試驗中圖分類號：TV131 文獻標識碼：B1水庫概況澇河水庫位于汾河支流澇河中段，大壩座落在距臨汾市20km的臨汾市堯都區大陽鎮東河堤村，水庫控制流域面積450.7km2，原設計庫容6 206萬m3，設計灌溉面積4930hm2,水庫下游防洪保護范圍25km2，保護著南同浦鐵路

2、和霍侯一級公路以及臨汾市堯都區與洪洞縣的5個鄉鎮、39個村莊，總人口6萬人、耕地面積1260hm2的安全，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧供水、養殖及旅游等綜合利用的中型水庫。澇河水庫溢洪道位于大壩右端，為開敞式溢洪道，設計流量260m3/s（P=2%），校核流量為914m3/s（P=0.1%），根據水利水電工程等級劃分及洪水標準（SL252-2000），出口消能工采用30年一遇洪水標準，相應泄量177 m3/s，溢洪道泄水入峪頭溝后又泄入澇河主河道，溢洪道主線與峪頭溝的夾角約70o，出口消能采用底流消能方案，溢洪道總長450m，由進口段、控制段、泄槽段、消力池及海漫防沖段組成，進口底高程為550

3、m，消力池底板高程為521m。2模型設計及制作模型按重力相似準則設計，采用正態整體模型，模型制作滿足水工模型試驗規程的要求，模型范圍取溢洪道庫區150m，溢洪道下游峪頭溝轉彎后80m。根據試驗設備、場地及精度的要求，采用長度比尺，水流各物理量比尺為：流速比尺：流量比尺：糙率比尺：3試驗成果分析3.1溢洪道泄流能力由試驗知，過30年一遇洪水時，庫水位553.2m，相應泄量為189m3/s，比計算值177m3/s大8%；當遇50年一遇洪水時，庫水位554.1m，相應泄量為270m3/s，比計算值260m3/s大3.8%；當遇1000年一遇洪水時，庫水位559.5m，相應泄量為956m3/s，比計算

4、值914m3/s大3.3%。由此可知，溢洪道的泄流能力滿足設計要求。3.2原設計方案試驗3.2.1試驗成果分析當遇30年一遇（）洪水和50年一遇（）洪水時，庫區及進口段（0-1500+020）、泄槽一級陡坡段（0+0200+150）、泄槽二級陡坡段（0+1500+334）流速分布比較均勻，水流平順，無回流、漩渦、折沖等不利流態，在消力池段（0+3340+354）均能產生淹沒水躍，為標準的底流消能，海漫上流態穩定，流速發布比較均勻，最大流速3m/s左右。當遇1000年一遇洪水（）時，由于進口前庫區流速加大，流態有所惡化，消力池內完全不產生水躍，消力池末端形成90o挑角的挑流消能，由于底流消能變成

5、挑坎成90o的挑流消能，挑距比較近，最遠的約為15m，挑射水股前、后、左、右擺動較大，在海漫上形成高低相間的不穩定水股，紊動比較大，水流挑起后落在海漫上造成很大的動水沖擊力，落在海漫上的接觸流速達11.69m/s，海漫上的平均流速為8.32m/s，防沖槽內填石很快被沖走。3.2.2原設計方案存在問題當泄放1000年一遇洪水時，消力池中不產生水躍，消能方式完全變為挑流消能，起挑后的水流產生的沖擊力很容易把海漫段沖毀，由于溢洪道基礎為土基，容易受到沖刷，直接威脅到消力池的安全，所以原設計方案不能滿足工程要求，要使其在校核條件下也能滿足底流消能的基本要求，同時達到消能的目的，也能使水流與海漫有很好的

6、銜接狀態，就要進行必要的防沖消能設施研究。3.3修改方案3.3.1修改內容根據原設計方案的試驗成果可以看出，在消力池上游部分基本滿足工程的要求，所以只對消力池及下游部分進行修改，來達到滿足工程的需要，以下是原方案、修改方案技術參數修改對照表及消力池消能工修改圖。(見表1,圖1,圖2,圖3)表1 原方案、修改方案技術參數對照表修改項目原方案修改一修改二修改三修改四修改五消力池長/m204035353525消力池深/m2.03.53.53.53.53.5底坡（二級陡坡）0.150.17740.17740.17740.17740.1774消力池內加設消能工無無消力池出口斷面均勻布設10個梯形消能梳齒

7、消力池內末端均勻布置5個T型消力墩修改三中的5個T型消力墩改為四個同修改四圖1 消力池修改方案流程圖 圖2 梯形消力梳齒尺寸圖 圖3 T型消力墩尺寸圖3.3.2修改試驗分析本著節約工程量、減少工程投資，在能達到滿意消能效果的前提下，通過試驗，進行了五次方案的修改，其中修改五方案為最終推薦方案，各級流量下在消力池內均能產生水躍，消能方式為底流式消能，消能及海漫段銜接情況良好。當泄放30年一遇及50年一遇洪水時，消力池內均能較好地發生水躍，消能情況良好，水流進入海漫段后，流態平穩，流速分布比較均勻。當泄放1000年一遇洪水時，在消力池內，T型消力墩前和消力梳齒前出現兩個重疊水躍，在消力池出口斷面（

8、0+339）水流平順，流速分布比較均勻，斷面平均流速4.18m/s，平均水深5.77m，能與下游水流平順銜接。3.3.3修改方案綜述前五種修改方案旨在解決消力池通過1000年一遇洪水時能否安全行洪。試驗結果表明：五種修改方案消力池內均能產生較滿意的消能效果，消力池內流態穩定，消能率達到53%60%,在海漫上流態平穩，底部流速為4.55.5m/s。4結論與建議1)由試驗成果可以看出，溢洪道的進口段、泄槽段布置是合理的，水流平順、流速分布比較均勻，泄流能力也能滿足設計要求，能保證安全泄洪。2)原方案消力池的標準是按30年一遇洪水設計的，下游防沖槽設施也是按30年一遇洪水考慮的，但因設計流量與校核流

9、量相差4倍之多，故在消力池中形成了兩種完全不同的流態，設計條件時是底流消能形式，而校核流量是變成了完全的挑流消能形式。通過對消力池尺寸及加設消能工的多次修改試驗，提出了滿足校核流量時的消力池體型，修改方案五即為最終的推薦方案。3)由于最終推薦方案消力池比較短，水躍首部發生在陡坡上，故在二級陡坡末端于消力池連接處應適當增加強度。作者簡介：邸國平，男，1975年生，2000年畢業于太原理工大學水利系水工專業,工程師。(收稿日期：2008-01-04)Hydraulic Model Test of Spillway of Laohe ReservoirDI Guo-pingAbstract: Through hydraulic moder test of spillway of Laohe Reservoir, the discharging capacity of spillway of original design is verified. By means of modifying size of stilling basin and by many times of test about adding dissipator, the bodily form of stilling basin to meet the demand