多弯道溢洪道水力特性研究-论文.pdf

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1、规划设计东北水利水电2014年第8期[文章编号】10o2—0624(2O14)O8一oo06—03多弯道溢洪道水力特性研究曲大力(松辽水利委员会，吉林长春130021)[摘要]溢洪道是水利枢纽中一种重要的泄水建筑物。在工程设计中，常因地质、地形等条件的限制，而把平面布置设计成单弯道、双弯道甚至多弯道的形式。由于惯性离心力和大坡降的共同作用，常会产生弯道急流冲击波，水流水力特性极为复杂。针对多弯道溢洪道的水力水流特性，结合龙屯水库溢洪道的工程实践进行了水工模型试验，得到了不同工况下的溢流堰泄流量、水面线、断面流速、消能

2、率及沿程压力分布，并对溢洪道水流流态存在的问题进行了分析。【关键词]溢洪道；多弯道；急流冲击波；模型试验【中图分类号]TV135【文献标识码]B龙屯水库库容为1．15×108m3，为大(2)型水表1模型试验比尺库。龙屯水库溢洪道的弯道有三处，沿泄流方向转角分别为顺时针45~，逆时针3．97o和顺时针10．67~。龙屯水库溢洪道除险加固工程中，工程设计单位1．2模型制作将溢洪道布置为弯曲溢洪道是依托有利地形，避根据相似比尺和模型试验任务要求，模型模免深挖，将其布置在稳定的地基上，并考虑到岩体拟桩号0+0．00以上120

3、m，铅丝石笼下游100m结构特征和地质构造以及水文地质条件对溢洪道(桩号为0+804处)的地形，整个模型包括上游稳及边坡稳定的不利影响。水池，平水溢流设施，300m的库区河道，溢洪道1水工模型以及铅丝石笼下游至0+804m断面的下游河道，量水堰等部分，模型占地约30m×15m。1．1模型设计库区及下游河道地形根据设计提供的1：1000设计方案溢洪道为4孔敞泄式溢洪道，单孔地形图，按断面模板法制作，模板间隔5Ocm，相当净宽为10．0m，泄流总净宽为40．0m，堰型为驼峰于原型25m，整个地形均用水泥砂浆制作。堰，溢洪

4、道控制段后接弯道段，弯道段出口接一级泄水建筑物中溢流堰、控制闸门、陡槽溢洪综合式消力池，池长35．0m，池深2．8m，消力坎高道、两级消力池、护坦部分均采用有机玻璃制作，1．0m，一级消力池接陡槽段，陡槽全长520m，宽铅丝石笼部分铺设大粒径砂石。46m，二级消力池为综合式消力池，池深3m，长1．3数据采集与处理40m，消力坎高1m。流量采用薄壁堰量测。对于较大流量采用90根据试验任务要求，模型按重力相似准则设cm宽的矩形等宽薄壁堰量测，较小流量采用9O计翻，选几何比尺为1：50的正态定床清水模型进行cm宽的直角三角

5、形薄壁堰量测，堰高均为30cm，试验研究。根据重力相似准则所得出的模型比尺其堰上水头采用水位测针量测。见表1。·6·2014年第8期东北水利水电规划设计库水位用设在库内的旁通管量测，沿程各断100年一遇洪水时，菱形波更加明显，起伏也较大，面水位采用水位测针量测，各点压强采用测压管由于大坡降的作用，过堰水流流速也不断加大。量测，流速采用智能微型旋浆流速仪量测。2．2．2弯道段的水流流态溢洪道最大的弯道段在桩号0+250—0+332．472试验结果及分析之间，50年一遇洪水弯道段水流流态特征为：2．1水位与泄流量弯道水流

6、由于受到重力和离心惯性力的共同通过模型试验实测了泄洪闸1孔、2孔、3孔作用，自由水面的平衡状态遭到破坏，使得自由液及4孔全开时的水位与泄流量关系，相应的水位面凹岸高，凸岸低，消力池呈现不对称入流。同时与泄流量关系曲线见图1、图2。由于下游消力池水流的顶托作用，使消力池内部淹没水跃向上游移动，水跃头部位于0+280断面处，凸岸水面有回流，在0+310~0+330断面之间形成竖向漩滚。在弯道段，水面低于两岸边墙。*2．2．3消力池内水流流态试验观测了溢洪道50年一遇洪水一级消力020040060080010001200池

7、、二级消力池内的水流流态特征。由于上游水流流量q／m’·s’‘能量不太大，一级消力池内形成淹没水跃，跃前断图1闸门开启1—3孔时实测水位与流量关系面位于消力池进口上游0+280断面处。由于上游弯道水流影响，一级消力池内主流仍偏向左岸，消力池尾坎阻挡使池内左岸产生涌浪，水面明显高妄a*于右岸，水流间歇性涌出左岸边墙。左岸主流受消力坎阻挡，沿消力池末端向右岸回流，形成竖向漩滚，而沿消力池底板由左向右流动的水流，受右岸流量Q／m3边墙阻挡，靠近右岸边墙形成纵向漩滚。在消力池图2实测与设计闸门4孔全开时水位与流量关系末端，水

8、面高过边墙顶部，水流溢出。由图可知，水位与泄流量近似呈线性关系，并在50年一遇洪水时，泄槽下游二级消力池水且水位相同时，实测流量略大于设计流量。如50年流流态特征为：经一级消力池末端流出的水流主一遇洪水时，库水位为74．22m，设计流量为1419流偏向左岸，经光滑溢洪道折冲后仍偏向左岸，在mVs，实测值为1624．94m3／s，其过流量已超过1