1、澇河水庫溢洪道水工模型試驗(yàn)邸國平(山西省水利水電科學(xué)研究院 太原 030002) 摘 要：通過對(duì)澇河水庫溢洪道進(jìn)行水工模型試驗(yàn)，驗(yàn)證了溢洪道原設(shè)計(jì)的泄流能力；通過對(duì)消力池尺寸進(jìn)行修改及加設(shè)消能工的多次試驗(yàn)，提出了滿足校核流量時(shí)的消力池體型，節(jié)省了工程量，減少了投資，為設(shè)計(jì)提供了科學(xué)的參考依據(jù)。關(guān)鍵詞：澇河水庫 溢洪道 模型試驗(yàn)中圖分類號(hào)：TV131 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(qū)大陽鎮(zhèn)東河堤村，水庫控制流域面積450.7km2，原設(shè)計(jì)庫容6 206萬m3，設(shè)計(jì)灌溉面積4930hm2,水庫下游防洪保護(hù)范圍25km2，保護(hù)著南同浦鐵路

2、和霍侯一級(jí)公路以及臨汾市堯都區(qū)與洪洞縣的5個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、39個(gè)村莊，總?cè)丝?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(yǎng)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(shè)計(jì)流量260m3/s（P=2%），校核流量為914m3/s（P=0.1%），根據(jù)水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)（SL252-2000），出口消能工采用30年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)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(jìn)口段、控制段、泄槽段、消力池及海漫防沖段組成，進(jìn)口底高程為550

3、m，消力池底板高程為521m。2模型設(shè)計(jì)及制作模型按重力相似準(zhǔn)則設(shè)計(jì)，采用正態(tài)整體模型，模型制作滿足水工模型試驗(yàn)規(guī)程的要求，模型范圍取溢洪道庫區(qū)150m，溢洪道下游峪頭溝轉(zhuǎn)彎后80m。根據(jù)試驗(yàn)設(shè)備、場(chǎng)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(yàn)成果分析3.1溢洪道泄流能力由試驗(yàn)知，過30年一遇洪水時(shí)，庫水位553.2m，相應(yīng)泄量為189m3/s，比計(jì)算值177m3/s大8%；當(dāng)遇50年一遇洪水時(shí)，庫水位554.1m，相應(yīng)泄量為270m3/s，比計(jì)算值260m3/s大3.8%；當(dāng)遇1000年一遇洪水時(shí)，庫水位559.5m，相應(yīng)泄量為956m3/s，比計(jì)算

4、值914m3/s大3.3%。由此可知，溢洪道的泄流能力滿足設(shè)計(jì)要求。3.2原設(shè)計(jì)方案試驗(yàn)3.2.1試驗(yàn)成果分析當(dāng)遇30年一遇（）洪水和50年一遇（）洪水時(shí)，庫區(qū)及進(jìn)口段（0-1500+020）、泄槽一級(jí)陡坡段（0+0200+150）、泄槽二級(jí)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(tài)，在消力池段（0+3340+354）均能產(chǎn)生淹沒水躍，為標(biāo)準(zhǔn)的底流消能，海漫上流態(tài)穩(wěn)定，流速發(fā)布比較均勻，最大流速3m/s左右。當(dāng)遇1000年一遇洪水（）時(shí)，由于進(jìn)口前庫區(qū)流速加大，流態(tài)有所惡化，消力池內(nèi)完全不產(chǎn)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(yuǎn)的約為15m，挑射水股前、后、左、右擺動(dòng)較大，在海漫上形成高低相間的不穩(wěn)定水股，紊動(dòng)比較大，水流挑起后落在海漫上造成很大的動(dòng)水沖擊力，落在海漫上的接觸流速達(dá)11.69m/s，海漫上的平均流速為8.32m/s，防沖槽內(nèi)填石很快被沖走。3.2.2原設(shè)計(jì)方案存在問題當(dāng)泄放1000年一遇洪水時(shí)，消力池中不產(chǎn)生水躍，消能方式完全變?yōu)樘袅飨埽鹛艉蟮乃鳟a(chǎn)生的沖擊力很容易把海漫段沖毀，由于溢洪道基礎(chǔ)為土基，容易受到?jīng)_刷，直接威脅到消力池的安全，所以原設(shè)計(jì)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(shí)達(dá)到消能的目的，也能使水流與海漫有很好的

6、銜接狀態(tài)，就要進(jìn)行必要的防沖消能設(shè)施研究。3.3修改方案3.3.1修改內(nèi)容根據(jù)原設(shè)計(jì)方案的試驗(yàn)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(duì)消力池及下游部分進(jìn)行修改，來達(dá)到滿足工程的需要，以下是原方案、修改方案技術(shù)參數(shù)修改對(duì)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(shù)參數(shù)對(duì)照表修改項(xiàng)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(jí)陡坡）0.150.17740.17740.17740.17740.1774消力池內(nèi)加設(shè)消能工無無消力池出口斷面均勻布設(shè)10個(gè)梯形消能梳齒

7、消力池內(nèi)末端均勻布置5個(gè)T型消力墩修改三中的5個(gè)T型消力墩改為四個(gè)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(yàn)分析本著節(jié)約工程量、減少工程投資，在能達(dá)到滿意消能效果的前提下，通過試驗(yàn)，進(jìn)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(jí)流量下在消力池內(nèi)均能產(chǎn)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(dāng)泄放30年一遇及50年一遇洪水時(shí)，消力池內(nèi)均能較好地發(fā)生水躍，消能情況良好，水流進(jìn)入海漫段后，流態(tài)平穩(wěn)，流速分布比較均勻。當(dāng)泄放1000年一遇洪水時(shí)，在消力池內(nèi)，T型消力墩前和消力梳齒前出現(xiàn)兩個(gè)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(shí)能否安全行洪。試驗(yàn)結(jié)果表明：五種修改方案消力池內(nèi)均能產(chǎn)生較滿意的消能效果，消力池內(nèi)流態(tài)穩(wěn)定，消能率達(dá)到53%60%,在海漫上流態(tài)平穩(wěn)，底部流速為4.55.5m/s。4結(jié)論與建議1)由試驗(yàn)成果可以看出，溢洪道的進(jìn)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(shè)計(jì)要求，能保證安全泄洪。2)原方案消力池的標(biāo)準(zhǔn)是按30年一遇洪水設(shè)計(jì)的，下游防沖槽設(shè)施也是按30年一遇洪水考慮的，但因設(shè)計(jì)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(tài)，設(shè)計(jì)條件時(shí)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(duì)消力池尺寸及加設(shè)消能工的多次修改試驗(yàn)，提出了滿足校核流量時(shí)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(fā)生在陡坡上，故在二級(jí)陡坡末端于消力池連接處應(yīng)適當(dāng)增加強(qiáng)度。作者簡(jiǎn)介：邸國平，男，1975年生，2000年畢業(yè)于太原理工大學(xué)水利系水工專業(yè),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