巨龙湖水库溢洪道水力计算的探讨论文

　　摘要：溢洪道的设计和布置合理与否，不仅直接影响到水库的安全，而且关系到整个工程造价。水库中的溢洪道约占水库枢纽工程造价的25%~30%，因此，熟悉掌握溢洪道设计的主要内容是至关重要的，本文结合巨龙湖水库除险加固工程设计，对溢洪道加固设计中水力计算进行分析，供同类工程参考。
　　关键词：水库论文；溢洪道论文；设计论文；探讨论文
　　
　　1工程概况论文
　　巨龙湖水库位于二道河左侧支流混沌河上，是一座以辽河水系养息牧河支流二道河为水源的中型引水水库。水库坝址位于阜新市彰武县后新秋镇境内，距彰武县城40公里，地理坐标东经122°45′，北纬47°36′。引水枢纽工程位于二道河中游民家屯北。水库主要由大坝、溢洪道以及输水洞等建筑物组成。其中溢洪道位于大坝左端0+100处，为开敞式宽顶堰。溢洪道为单孔，净宽3.5m，堰顶高程为132.45m。
　　2溢洪道工程现状论文
　　巨龙湖水库溢洪道位于主坝左端0+100处，为开敞式宽顶堰。溢洪道为单孔，净宽3.5m，堰顶高程为132.45m。现状溢洪道主要包括以下四部分：进口段、闸室段、陡槽段及消能段。
　　2.1进口段
　　进口段为渐变矩形断面，全长5.0m，宽度由5.1m渐缩到3.5m。梯形断面顶宽0.20m，底宽0.40m。底板和边墙为钢筋混凝土整体结构，边墙高0.7m～2.85m。
　　2.2闸室段论文
　　闸室段为矩形断面，长6.5m，净宽3.5m。底板、边墩为钢筋混凝土结构，底板厚0.70m，边墩高2.85m，厚0.60m。设有工作桥、交通桥、钢闸门及启闭设备。
　　2.3陡槽段
　　陡槽底板和侧墙为钢筋混凝土整体结构，矩形断面，宽3.5m，比降为1：7.5，全长15m，墙高2.8m～2.1m。
　　2.4消能段
　　消能段由消力池及石笼海漫组成，消力池全长15m，宽3.5m，矩形断面。底板和侧墙均为钢筋混凝土结构，池深0.30m，墙高2.1m，出口设沉箱基础，为钢筋混凝土结构，断面尺寸为4.3（长）×1.5（宽）×3.0m（深）。消力池出口高程130.8m。
　　3溢洪道工程存在的问题论文
　　(1)溢洪道进口段破坏严重，侧墙混凝土脱落，强度不满足规范要求，伸缩缝开裂，底板破碎。
　　(2)陡槽侧墙倾斜，混凝土脱落。
　　(3)消力池消能防冲不满足要求。
　　(4)溢洪道尾水渠已淤平，泄洪时漫滩，回水淘刷坝脚。
　　本次设计为溢洪道拆除重建。
　　4溢洪道加固设计方案
　　(1)进口段全部拆除重建，设计长5m，宽由5m渐缩至3.5m。
　　(2)闸室段全部拆除重建，拟定新建δ=8.5m、P=1m、b=3.5m宽顶堰，并在闸室上新建一启闭房。
　　(3)陡槽段全部拆除重建。经复核原陡槽尺寸不满足泄流要求，新建陡槽尺寸为底宽为3.5m，长17m，陡坡坡比为1：5.96。
　　(4)消能段拆除重建。经复核原消力池不满足消能要求，新建消力池底宽为3.5m，池长10m；海漫段长15m，宽由3.5m渐扩至6.7m。消能标准为20年一遇。
　　(5)进口至消力池出口段是底板与边墙为整体式的钢筋混凝土结构。
　　(6)溢洪道基础需碾压夯实以达到承载力要求。
　　5溢洪道陡槽段不同频率的水面线计算
　　(1)采用式（）求出陡槽起点水深，作为起点控制断面水深。
　　(2)采用式计算临界坡判断陡槽流态
　　(3)陡槽水面线计算
　　水面线根据能量方程，用分段求和法计算。
　　6陡槽段水流掺气水深计算
　　计算公式：
　　式中：h、hb—泄槽计算断面的水深及掺气后的水深，m；
　　V—不掺气情况下泄槽计算断面的流速，m/s；
　　ζ—修正系数，可取1.0～1.4s/m，本工程取1.2s/m；
　　(1)陡槽起始端掺气水深
　　P=5%h=1.145v=3.27
　　P=1%h=1.362v=3.567
　　(2)陡槽末端掺气水深
　　P=5%h=0.449v=8.336
　　P=1%h=0.564v=8.612
　　7消力池水力计算
　　消力池洪水设计标准为20年一遇，设计流量为13.1m3/s。
　　(1)跃前收缩水深h1
　　
　　式中：E0—以消力池底为基准面的泄水建筑物上游总水头
　　q—收缩断面处的单宽流量，q=3.743m3/s
　　—流速系数，取
　　经试算得：h1=0.494m
　　(2)跃后水深h2
　　
　　
　　式中：Fr1—收缩断面弗劳德数；
　　h1—收缩断面水深，m；
　　v1—收缩断面流速，v1=0.577m/s；
　　经计算得：Fr1=3.442h2=2.17m
　　(3)消力池长计算
　　水跃长度Lj：
　　当1.7＜Fr1≤9.0时
　　Lj/h1=9.5(Fr1-1)
　　式中：Lj—水跃长度，m；
　　Fr1—收缩断面弗劳德数
　　经计算得：Lj=11.459m
　　消力池长度Lk：
　　Lk=0.8Lj=0.8×11.459=9.167m
　　消力池长度取10m
　　(4)消力池深d
　　假设消力池深d1=0.8m
　　
　　式中：σ—安全系数，取1.1；
　　ht—消力池出口下游水深，ht=1.18m；
　　—消力池尾部出口水面跌落，m；
　　h2—跃后水深，h2=2.17m；
　　
　　式中：b—消力池宽度，b=3.5m；
　　—水流自消力池出流的流速系数，取
　　经计算d=0.764m，=0.443m
　　
　　所以取0.8m是合适的。
　　所以消力池设计为：池长10m，深0.8m。
　　8结语
　　通过上述的一系列的水力计算，可以准确的确定溢洪道的加固设计中的各种断面尺寸，为下一步的建筑物设计提供依据。同时，也是保证溢洪道设计准确的坚实基础，因此，必须要重视水力计算的内容，确保工程设计安全、准确。
　　
　　参考文献：
　　[1]张昌龄，奚景岳，潘家铮，等.水工设计手册[M].北京：水利电力出版社，1984.
　　[2]陈书申，陈晓平.土力学与地基基础[M].武汉：武汉理工大学出版社，1997.
　　[3]SL253-2000，溢洪道设计规范[S].

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