大北沟水库泄洪排沙洞改建方案水工试验

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1、万方数据2008年第6期(第26卷287期)东北水利水电57【文章编号】101)2-0624(2008)06-0057-02大北沟水库泄洪排沙洞改建方案水工试验郑文新(黎明大学土建系，福建泉州362000)【摘要】大北沟术库通过溢洪道争泄洪洞联合泄洪运行来提高设计防洪标准。为此水库原泄水建筑物需进行加固和改建。本次试验为验证泄洪排沙洞改建设计方案体型的合理性，根据验证结果提出局部体型的修改方案并进行现测，并通过试验定性分析了泄洪排沙洞的排沙效果。[关键词】泄洪排沙洞；修改方案；水工试验；大北沟水库【中图分类

2、号】Tvl31．6【文献标识码】^1概况大北沟水库位于陕西乾县。是以灌溉为主的综合性水利枢纽工程，属m等中型工程，原设计防洪标准为100年一遇洪水设计，500年一遇校核。根据现行《防洪标准>(GB50201---'94)将水库的设计防洪标准提高为100年一遇设计．1000年一遇校核，并经过方案审查确定由溢洪道和泄淇洞联合泄洪运行。为此水库原泄水建筑物需进行加固和改建。本次模型试验的主要目的为检验泄洪排沙洞总体布置及各部位体型改建设计方案的合理性；验证其水力特性、泄流能力和消能效果；分桷臼正水库的合理运m方式

3、。泄洪排沙涧是利用原输水洞改建而成。对原洞身段进行加固处理并在桩号0+200．0n·处新建泄洪排沙岔洞．岔洞底坡为1：6．29，与主洞夹角为300。岔洞与主洞洞径均为2．0m。岔洞出口孔口尺寸为1．8m×1．8rrl．设弧形闸门控制。闸室后经1：5底坡的扩散段与一级消力池相接，消力池为矩形断面．宽度4．5nl，长度15m。池末接原抽水站退水渠．渠道底宽扩宽至4．5nl，总长度316nl。渠道末端再通过陡坡和二级消力池将洪水泄入下游河道。泄洪排沙洞试验首先验证了原设计方案体型的合理性，根据验证结果提出局啬口体

4、型的修改方案并进行了试验观测，并通过试验定性分析了泄洪排沙涧的排沙效果。2修改方案试验模型设计与制作：模型按重力相似准则设计制作，根据试验要辱带塑八』可比尺L-----20，流量比尺Q，-LS／'-=1788．85，流速比尺杉=∥4----4．4721，时间比尺c=￡∥一4．4721，糙率比尺肼=U“=1．6475。原方案试验着重观测了泄洪排沙洞在设计和校核水位泄洪运行时的各部位流态、水深、压力和流速分布．通过试验结果分析．就其中的几个主要问题提出以下结论和意见：泄洪排沙洞的泄流能力模型实测结果，设计和校核

5、水＆相应泄量分别比设计值／Jx2．5m3／s和3．7m3／s；在闸门全开运行时。由于岔涧起始弯遒处洞内压力坡降过大引起洞壁负压，不利于泄洪安全。在设计和校核工况下，闸室末端与1：5陡坡衔接处底板也有负压．所以闸室与消力池连接段体型需作进一步的试验修改，消力池可容纳水跃漩滚区，但池末水流波动较大使边墙高度略显不足，可设置的防浪墙对两侧边坡加以保护。针对原方案设计方案中存在的问题。将泄洪排沙洞局部体型作了修改和优化。按试验修改的步骤和方法归纳为3个修改方案。经分析比较，将“修改方案3+消力墩”作为本次试验的泄洪

6、排沙洞体型推荐方案。2．1修改方案3修改方法：(1)岔洞出口孔口尺寸为1．8nlx1．6m(宽X高)；(2)在泄洪排沙洞库内进口处增设喇叭口，为圆心对称型式，椭圆曲线方程取．d／(o．5D)2+，／(o．2／9)2=1，其中D为泄洪洞洞径；(3)将闸室与消力池连接的1：5陡坡改为渥奇曲面，以消除该部位负压，渥奇面方程为x2=55．12砂，长度增至10．5nl。，试验结果：喇叭口改为圆心对称型式．虽然使泄流能力只有小幅提高，但说明其体型更趋合理。在设计和校核水位泄洪工况下，该方案岔洞衔接段和渥奇面上也均无负压

7、，已达到了试验修改的目的。2．2辅助消能措施一消力墩通过体型修改，基本解决了泄洪排沙洞原设计方案中的主要问题。但不足之处是水跃跃前位置在渥奇面末端岔O+087．5～0+089．0ril之间前后摆动，水跃形态不稳定。根据本工程泄洪排沙洞消力池的水流条件和流态特点，认为有必要在消力池内设置消力墩。经过试验比较．确定在消力池桩号岔0+092．5m处加设单排两个消力墩，设计和校核工况该断面流速在9～11m／s范围内，符合消力墩前流速不大于15m／s的要求。墩宽度和高度均为0．9m，长度1．4m。试验观测表明．设置消

8、力墩后．水跃淹没度有了明显提高，使水跃长度缩短，消力池流态也得到稳定。建议在一级消力池内加设消力墩。“修改方案3+消力墩”为本次泄洪排沙洞试验的推荐体万方数据东北水利水电2008年第651(第26卷287期)型方案．按试验要求在设计和校核工况下对推荐方案的水力特性作了系统观测。3推荐体型方案水工试验～．3．1泄流能力试验率定了泄洪排沙洞工作弧门局开I／4。1／2．3／4和全开时库水位(H)一流量(Q)关系曲线，设