黔中水利枢纽一期工程平寨水库岸边开敞式溢洪洞设计

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1、2012年第31卷第3期·DWRHE水利水电工程设计黔中水利枢纽一期工程平寨水库岸边开敞式溢洪洞设计邵红艳摘要黔中水利枢纽一期工程——平寨水库岸边开敞式溢洪洞具有“高水头、流速大、窄河谷、底坡小”特点，通过设计方案比较和模型试验，对原设计方案和渗气措施进行了优化，取得了较好的效果。关键词开敞式溢洪洞水力计算模型试验结构计算平寨水库中图分类号TV222．2文献标识码B文章编号1007—6980(2012)03-0001-04黔中水利枢纽工程位于贵州中部黔中地区。溢洪洞与泄洪放空洞共同宣泄洪水，溢洪洞工程功能以灌溉、城市供水为主，兼顾发电，为最大下泄流量1

2、634m3／s，最大流速31m3／s。综合利用的跨流域大型调水枢纽工程。年调水量溢洪洞具有“高水头，流速大，窄河谷，底7．41亿In，年发电量3．6亿kW·h。坡小”特点，为了论证溢洪洞各组成部分设计的黔中水利枢纽工程——平寨水库校核洪水位合理性、可靠性及对掺气减蚀措施的优化，进行1333．52in．总库容l0．89亿m，工程总体等别为了设计方案比较和模型试验。溢洪洞进水口底板一等，属大(I)型工程。高程1318．0m，采用驼峰堰，堰顶高程1321m，大坝坝型为混凝土面板堆石坝(坝高162．7m)。设置3孔，7mx10m(宽×高)的弧形闸门，洞身为岸边

3、开敞式溢洪洞布置在右岸，由引渠段、控制直坡式，一坡到底，城门洞型洞身断面，其尺寸段、收缩段、洞身泄槽段及挑流鼻坎组成，溢洪为10mxl5．4m～10mxl1．5m．出口采用“扭转扩洞按500年一遇洪水设计，5000年一遇洪水校散式”挑流消能工，水平总长约976．8in。溢洪洞核：出口消能工按100年一遇洪水设计。布置见图1，灰岩、灰岩、泥岩段，成洞条件均较好，下游河床1溢洪洞工程地质的抗冲岩体为Tlynl一2中至厚层灰岩，岩石强度溢洪道布置于右岸，轴线地面高程为1250～高，抗冲刷能力强，岩体抗冲刷系数K=I．1～1．3。1415m，隧洞通过的地层较复

4、杂，穿过鸡场背2溢洪洞建筑物设计斜，背斜北翼岩层产状N60。一70。E／NW30。一50。、南翼岩层产状N60。～65。E／NW／15。一20o．其全洞2-1水力计算段均位于地下水位以上，水文及工程地质条件较溢洪洞水力计算的主要内容：(1)根据建筑物好，溢洪道进口段位于Tlyn4泥质白云岩、白云布置计算泄流能力；(2)根据计算所得泄流量确定岩、角砾状白云岩：出口段为Tlynl一2灰岩。岩无压洞身段高度，即洞内水深加净空富余；(3)根石强度高。据溢洪洞出口结构、地质地形条件确定消能方式洞身段多穿过高强度灰岩与深埋Tlyn2泥质对河道冲刷是否危及建筑物安全

5、。·2·水利水电工程设计DWRHE．2012年第31卷第3期2．1．1泄流能力计算水面线、掺气水深；按《水工隧洞设计规范》要求驼峰堰的泄流能力计算公式：无压洞身洞内水面线以上空间不小于隧洞断面面积的15％，且净空高度不小于400mm来确定：隧Q=m出、}H洞断面采用圆拱直墙城门洞型，洞宽10ITI，洞身式中p——流量；直墙高由12．5m逐渐收缩到8．581TI，洞高由l5．39——溢流堰总宽：in收缩到11．47in。无压洞身段各断面水深及流速旷一计人行近流速的堰上水头：见表2——闸墩侧收缩系数：表2溢洪洞洞身段各断面水深及流速m——流量系数。根据驼峰

6、堰形式m按下列公式计算：当Pl／Ho≤0．24时，m=0．385+0．171(Pl，H0)研；当PI／0>0．24时，m=O．414(P1／H0)m。根据已定的溢流堰及相关结构尺寸和高程．计算各种水位下泄洪流量。经过计算复核。校核2．1．3挑流消能计算洪水工况下的最大流量为1634m3／s(水力模型试挑距计算公式：验得出最大下泄流量为1695m3／s)。水库水位和1流量关系见表1_@2sinOcos0而)一表1水库水位与流量关系式中，J——挑射距离：——坎顶水面流速：。——坎顶垂直方向水深；6L_一挑射角：厂坎顶至河床面高差。2．1．2无压洞身段高度确

7、定挑射距离计算先根据经验确定鼻坎型式。挑根据能量方程公式计算两断面间距离：射角及反弧半径．然后计算挑距．经过计算最大挑距为1701TI。射流水股主要落到河床中部偏右(刚+案)一(~hcos0+害)岸，考虑河床中水垫的作用，对河床的冲刷不会．，z—————了———一危及岸坡稳定和建筑物本身安全。式中△￡一厂一分段长度；2．2水力模型试验h。、h、、厂分段始、末断面水深和平为了论证溢洪洞各组成部分设计的合理性、均流速：可靠性及对掺气减蚀措施的优化，进行水力模型Ol。、厂流速分布不均匀系数；试验验证。技施阶段在南京水利科学研究院进行泄槽底坡角度；了水力模型试

8、验。在试验中，对原设计方案的泄。7一平均水力坡度：流能力、洞内流态、压力分布、水面线、沿程掺—