东河水库溢洪道、输水隧洞水工模型试验研究

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1、东河水库溢洪道、输水隧洞水工模型试验研究摘要：东河水库溢洪道、泄洪洞共用一个消力池，加之溢洪道、泄洪洞进口交叉，原初步设计中担心隧洞进口受溢洪道进水的影响，隧洞流量系数取值偏小，设计人员会同相关单位进行水工模型试验，修改了原设计的一些不足之处，为设计人员解除了疑虑。关键词：溢洪道泄洪洞 共用消力池 水工模型试验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2,总库容万m3。输水泄洪隧纬洞布置在左岸则隧洞轴线较长,且进出口琦转角较大。输水隧洞布置于右岸,由于枢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3/s,泄洪隧洞下泄流量3/唏s;校核洪

2、水位,溢洪道下泄流量m3/饼s,泄洪隧洞下泄流量m3/s。溢洪道库全长,堰型为宽顶堰，净宽3×6m，其中引渠段长,控制段长12m，陡槽段长衍130m。纵坡分别为、。泄洪输水隧洞觞全长m，其中有压段为平坡，长;闸室段做长,无压段长,坡度分别为、,断面均为城门洞形,宽度,有压段最大高度米;无ㄑ压段最大高度米。14/142 试验内容1)上间游水位与溢洪道、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)测定溢洪道和漕泄洪输水隧洞水面线、沿程压力分布及流怄速分布;4)溢洪道、泄洪输水隧洞进埸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、模型按重力相似准则设计,采用正态模型。经计算比较模型最终选用比尺入L=40,相应比尺参数:流量比尺：入q=入L5/2 =时间比尺：入T=入L訾1/2=流速比尺：入v=入L1/2颖=糙率比尺：入n=入L1/6=溢洪碑道沿程布设15个测点，泄洪洞沿程布设眠13个测点,以研究泄流时的压力分布和炮空穴数。空穴数k=(P+Pa-Pv丿)/(v2/2g) P—动水压力P桅a—大气压力Pv—饱和蒸汽压力k>颠一般不会发生气蚀；  >k>控制平整绡度  >k>增设通气槽； k修改体×型14/14  水位流量关系曲线溢洪道水位～牺流量关系表(流量系数～)序号上游龚水位泄流量序号上游水位泄流量110(P

4、=2%)2113隳(P=20%)1241314/145礴146(P=5%)15(Pナ=%)7168(P=%)1袋7(P=%)918551 免 泄洪洞水位～流量关系表序号上游水位14/14泄流量序号上游水位泄流量讽110．66 4(P=2%捃)211．9566．6(P=5肼%)5(P=%)312．5370．5(P=%)614/14(P=%)  溢洪道通过设计流量时,引水渠内水缥流流态较为平顺,闸前水流流速水头较小锅，过堰水流在闸墩前即开始加速，通过闸揽墩时流速进一步增大,速度梯度变化较大漭,过闸后的水流形成明显的冲击波;加速譬后的水流在闸墩尾部已脱离边界,水流在さ墩尾形成“V”形空腔;闸

5、门门槽处水流琛流态基本正常,溢洪道出口水流明显受到淌顶托,消力池消能效果较差,下游河道水挞流流态紊乱。泄洪洞通过设计流量时,过ó闸后的水流由于流速较大,已形成掺气水钙流,并且在纵坡i=陡槽段沿程水深逐渐缭增加,局部地段水深接近无压隧洞顶部；陷检修闸门和工作闸门门槽处水流流态均不匾理想(出现掺气旋涡);泄洪隧洞出口处庙水流受到明显顶托,消力池消能效果较差纫。溢洪道通过校核流量时,闸前水流较为平顺,闸后水流流态进一步恶化,闸墩届尾部水流衔接较差(产生明显的“V”形蚴空腔);闸门门槽处水流流态较好;溢洪雅道出口水流明显受到顶托,消力池消能效垸果极差,下游河道水流流态极为紊乱。泄囡洪洞通过校核流

6、量时,过闸后的水流由于钿流速较大,已形成明显的掺气水流，并且在纵坡i=陡槽段沿程水深逐渐增加,局偕部地段水深已达无压隧洞顶部(出现明、ㄗ满流交替现象);检修闸门和工作闸门门漏槽处水流流态极不理想(出现明显气泡)瓶;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哮14/14处，由于受到消力池左侧回流的影响，水屏深均超过了设计边墙高度，并直接导致消苣力池消能效果极不理想。 原设计方案内试验成果分析1)溢洪道通过不同频率流鹭量下的库水位模型实测值均小于理论计算仅值,表明溢洪道的泄流能力能够满足设计呻要求;但泄洪洞在不同频率库水位下,流纨量的模型实测值均大于理论计算值，

7、洞内诜水流出现明、满流交替现象,表明泄洪洞濯的泄流能力已经超过设计过流能力，泄洪醍洞无压段断面不足。2)溢洪道泄槽内严水流在设计流量下和校核流量下虽然均产き生冲击波，但对水流下泄影响不大。此外厣,无论是设计流量,还是校核流量，水流诎在闸墩尾部产生“V”型空腔,分析其主狸要原因,在于水流在闸墩范围内速度梯度变化过大,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介量时,均出现无压段水深沿程增加的现象冫。