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1、输水隧洞水工模型试验研究1工程概况东河水库为除险加固工程，坝址以上控制径流面积582.弘『,总库容4815.65万亿输水泄洪隧洞布置在左岸则隧洞轴线较长,且进出口转角较大。输水隧洞布置于右岸，山于枢纽区地形狭窄，溢洪道尾段、输水隧洞出口共用一个消力池。设计洪水位溢洪道下泄流量269.2m7s,泄洪隧洞下泄流量53.2i?/s;校核洪水位1744.45,溢洪道下泄流量547.8nf/s,泄洪隧洞下泄流量59.9m7so溢洪道全长333.13m,堰型为宽顶堰，净宽3X6m,其中引渠段长156.13m,控制段长12m,陡槽段长130mo纵坡分别为0
2、.1、0.145。泄洪输水隧洞全长301.57m,其中有压段为平坡,长76.90m;闸室段长6.5m,无压段长194.53m,坡度分别为0.020.266,断面均为城门洞形，宽度2.5m,有压段最人高度5.72米;无压段最人高度3.22米。2试验内容1）上游水位与溢洪道、泄洪输水隧洞下泄流量的关系；2）溢洪道、泄洪输水隧洞陡槽内水流流态研究；3）测定溢洪道和泄洪输水隧洞水血线、沿程压力分布及流速分布；4）溢洪道、泄洪输水隧洞进口水流流态研究及进水渠水流流态研究；5）底流消能及下游河床流态研究。3模型设计模型按重力相似准则设计，采川正态模型。经
3、计算比较模型授终选川比尺入l=40,相应比尺参数：流速比尺：入尸入l，/2=6.32糙率比尺：入n二入l，/6=1.854初步设计方案试验成果及分析溢洪道沿程布设15个测点，泄洪洞沿程布设13个测点，以研究泄流时的压力分布和空穴数。空穴数k=（PiPa-Pv）/（v72g）P—动水压力Pa—人气压力Pv—饱和蒸汽压力k>l.7一般不会发生气蚀；1.7>k>0.3控制平整度0.3>k>0.12增设通气槽；k<0.12修改体型4.1水位流量关系曲线溢洪道水位〜流量关系表（流量系数0.341〜0.373）泄洪洞水位~流量关系表4.2试验成果小结溢洪
4、道通过设计流量时，引水渠内水流流态较为平顺，闸前水流流速水头较小，过堰水流在闸墩前即开始加速,通过闸墩时流速进一步增大，速度梯度变化较大，过闸后的水流形成明显的冲击波;加速后的水流在闸墩尾部已脱离边界，水流在墩尾形成“V”形空腔;闸门门槽处水流流态基木正常，溢洪道出口水流明显受到顶托,消力池消能效果较并，下游河道水流流态紊乱。泄洪洞通过设计流量时，过闸后的水流由于流速较大，已形成掺气水流，并J1在纵坡1-0.02陡槽段沿程水深逐渐增加,局部地段水深接近无压隧洞顶部；检修闸门和工作闸门门槽处水流流态均不理想（出现掺气旋涡）；汕洪隧洞出口处水流受
5、到明显顶托，消力池消能效果较差。溢洪道通过校核流虽时，闸前水流较为平顺，闸示水流流态进一步恶化，闸墩尾部水流衔接较差（产生明显的“V”形空腔）；闸门门槽处水流流态较好;溢洪道出口水流明显受到顶托,消力池消能效果极差，下游河道水流流态极为紊乱。泄洪洞通过校核流量时,过闸后的水流III于流速较人，已形成明显的掺气水流，并且在纵坡1=0.02陡槽段沿程水深逐渐增加,局部地段水深已达无压隧洞顶部（出现明、满流交替现象）；检修闸门和工作闸门门槽处水流流态极不理想（出现明显气泡）；泄洪隧洞出口处水流受到明显顶托,消力池消能效果极差。溢洪道和泄洪洞出口处，
6、由于受到消力池左侧回流的影响，水深均超过了设计边墙鬲度，并直接导致消力池消能效果极不理想。4.3原设计方案试验成果分析1）溢洪道通过不同频率流量下的库水位模烈实测值均小于理论计算值,表明溢洪道的泄流能力能够满足设计要求;但泄洪洞在不同频率库水位卜，流量的模型实测值均人于理论计算值，洞内水流出现明、满流交替现彖，表明泄洪洞的泄流能力已经超过设计过流能力，泄洪洞无压段断面不足。2）溢洪道泄槽内水流在设计流量下和校核流量下虽然均产生冲击波，但对水流下泄影响不大。此外，无论是设计流量，还是校核流量，水流在闸墩尾部产生“V”型空腔，分析其主要原因，在于
7、水流在闸墩范I韦I内速度梯度变化过人，闸墩尾部体型不太合理，致使水流脱离边界。泄洪洞通过不同频率的流量时，均出现无压段水深沿程增加的现彖。3）消力池对下液水流的约束能力太差，在不同频率流量下，进入消力池的水流均跃出消力池尾坎，肯冲对岸（人流量时，翻越河道边墙），消力池消能效果极不理想，同时下游河道水流极为紊乱，平面上呈“Z”形大幅摆动，水深沿河道横断面分布极不均匀。4）溢洪道进水渠水流流态较为平顺。5）隧洞是否泄洪消力池水深及流态变化不大。5修改方案试验成果及分析4.1改进措施根据水工模型试验成果，对原设计方案进行如下修改：1）将原设计屮出口
8、闸墩下游端体型由圆形改为椭圆Illi线；2）消力池底板高程由1720.162m降至1619.162m,消力池深度由3.838m加深至4.838m。为确保消力池不受左
