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《曲江縣西牛潭水庫溢洪道加固工程消能試驗(yàn)研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、曲江縣西牛潭水庫溢洪道加固工程消能試驗(yàn)研究朱紅華黃智敏鐘偉強(qiáng)張從聯(lián)黃健東（廣東省水利水電科學(xué)研究院，廣州,510610）摘要：結(jié)合韶關(guān)市曲江縣西牛潭水庫溢洪道加固工程多彎道二級陡槽水工模型試驗(yàn)研究成果，對陡槽段和消力池消能工的流態(tài)、消能等水力特性進(jìn)行分析研究，并在溢洪道二級陡槽段采用了階梯消能工方案，試驗(yàn)成果得到了工程設(shè)計(jì)的采用。1工程概況西牛潭水庫位于廣東省北部曲江縣境內(nèi)。西牛潭水庫主要任務(wù)是灌溉下游2.24萬畝農(nóng)田及捍衛(wèi)京廣鐵路、韶關(guān)市的安全。該工程于1958年建成，至今已運(yùn)行四十余年，工程存在嚴(yán)重的老化和
2、安全隱患，為確保工程安全運(yùn)行和人民生命財(cái)產(chǎn)安全，充分發(fā)揮水庫的防洪作用和增加經(jīng)濟(jì)效益，需對溢洪道進(jìn)行安全加固。溢洪道加固工程設(shè)計(jì)方案為：溢洪道控制段為底坎寬頂堰，無閘門控制的開敞自由泄流，堰頂高程為178.09m，閘室為單孔閘，凈寬B=10m，堰前引水渠段以扭曲面與水庫連接，堰后接凈寬B=10m的矩形一、二級陡槽。一級陡槽段坡度為1∶42.5，樁號為0+025～0+262.6，一級陡槽經(jīng)歷二次轉(zhuǎn)彎，第一級彎道內(nèi)半徑為55m，外半徑為65m，彎道轉(zhuǎn)角為75°，彎道橫向坡度i=0.042。第二級彎道內(nèi)半徑為95m，
3、外半徑為105m，彎道轉(zhuǎn)角為28°，彎道橫向坡度為i=0.028。二級陡槽坡度為1∶15.5，樁號為0+262.6～0+476.5。陡槽后設(shè)置消力池，池長10m，池寬10m，池深1.3m。池后接轉(zhuǎn)彎的尾水渠，彎道內(nèi)半徑為55m，外半徑為65m，轉(zhuǎn)角為55°，尾水渠坡度為1∶500，水平長度為72.6（見圖1）。178.09水庫第二級道彎段道陡槽彎一級二級級一陡第槽段消控制段力段渠池尾水道彎級第三引渠段3溢洪道洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為：百年一遇（P=1%）設(shè)計(jì)洪水泄流量Q=24.9m/s，二千年一遇（P=0.05%）3校核
4、洪水泄流量Q=43.9m/s。2設(shè)計(jì)方案的試驗(yàn)成果（1）設(shè)計(jì)方案的溢洪道進(jìn)口引水渠與閘室控制段采用垂直立坎連接，入流在閘室堰頂出現(xiàn)較明顯的跌流，相應(yīng)減小了溢洪道的泄流能力（見圖2）38（2）一級陡槽段受第一、二級彎道的影響，彎道內(nèi)水流產(chǎn)生沖擊波，造成兩彎道及一級陡槽的流速和水深分布不夠均勻，各斷面左邊墻的水深比右邊墻大，一級陡槽段形成的沖擊波影響二級陡槽段，二級陡槽段內(nèi)形成折射流，影響二級陡槽段末端消力池的流態(tài)。（3）二級陡槽段末端消力池受上游沖擊波及其下游第三級彎道的影響，主流偏向消力池右側(cè)區(qū)域，而其左側(cè)出現(xiàn)
5、較大范圍的回流，消力池流態(tài)較差，消能率較低。因此，溢洪道設(shè)計(jì)方案存在的問題，需通過水力模型試驗(yàn)來解決。設(shè)計(jì)方案推薦方案控制段控制段引渠段引渠段172.501:42.5階梯消力墩L=10.0158.70160.07.672.330.345°1:15.51.936.510×18=1806.5101:42.5消2.33力池3推薦方案的試驗(yàn)成果與分析3.1推薦方案的選定經(jīng)多方案的試驗(yàn)比較，推薦方案布置為：（1）引水渠段與控制段由垂直立坎連接改為以1∶1斜坎連接，以利于水流平緩過渡，減小控制段進(jìn)口處的跌水。（2）二級陡槽
6、段共布置19級階梯，除第1級階梯間距△L=6.5m外，其余階梯間距均為△L=10m，階梯高度均為△H=0.15m（見圖3）。（3）在樁號0+462.2處布置一排消力墩，墩高1.5m，墩寬1.11m，墩與墩之間間距均為1.11m（見圖3）。3.2溢洪道流態(tài)試驗(yàn)表明：溢洪道進(jìn)口入流較平順，引水渠段與控制段由垂直立坎連接改為1∶1斜坎連接后，水流較平緩進(jìn)入堰頂，無明顯跌水。溢洪道第二級陡槽段設(shè)置階梯之后，階梯跌坎的跌流，減小了陡槽段沿程各斷面的流速，增加了各斷面的水深，使第二級彎道下游陡槽段受沖擊波影響作用減小，第二
7、級陡槽段水流較均勻進(jìn)入消力池，改善了二級陡槽段的流態(tài)，并使消力池內(nèi)左側(cè)區(qū)域回流基本消失，提高了消力池消39能率，出池水流經(jīng)第三級彎道（尾水渠）較平順與下游河道水流銜接。3.3陡槽水面線試驗(yàn)表明，一、二級彎道之間（即樁號0+043與0+252.1之間）的陡槽段左邊墻水深明顯高于右邊墻水深，在校核洪水流量泄流時(shí)，兩者相差0.04m～0.50m；而在設(shè)計(jì)洪水流量泄流時(shí)，兩者相差0～0.38m。二級陡槽段加設(shè)階梯后，二級陡槽段水流逐步均化，沖擊波逐漸消失，二級陡槽內(nèi)的水流摻氣，下泄水流表面水滴飛濺，水深比光滑槽面的水深
8、略有增加，階梯槽面水深應(yīng)為水氣混合的摻氣水深h（見圖4）?？紤]到模型水流的摻氣波動(dòng)與原型值有一定的差異，因此，溢洪道陡槽兩側(cè)邊墻高度應(yīng)在模型實(shí)測的水面線基礎(chǔ)上，加上一定的安全超高。水滴躍移區(qū)水氣混合體圖4陡槽斷面水深示意圖3.4壓強(qiáng)分布試驗(yàn)測試了溢洪道陡槽面的壓強(qiáng)，測試結(jié)果表明，槽面均為正壓，階梯跌坎底部最大負(fù)壓值約為-1.0m水柱，溢洪道陡槽段出現(xiàn)空化空蝕破壞的可能性較小。3.5陡槽
