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        水工模型試驗(yàn)在柏峰水庫除險(xiǎn)加固工程溢洪道消力池設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

        2012-03-20 07:18:08葉俊飛
        科技視界 2012年13期
        關(guān)鍵詞:消力池溢洪道模型試驗(yàn)

        葉俊飛

        (義烏市水務(wù)局 浙江 義烏 322000)

        1 工程概況

        柏峰水庫位于浙江省義烏市赤岸鎮(zhèn)柏峰村,壩址以上控制徑流面積23.4km2。水庫按50年一遇洪水設(shè)計(jì),2000年一遇洪水校核,正常水位122.50米,正常庫容2010萬m3;校核水位125.12米,總庫容2317萬m3。

        柏峰水庫原泄洪設(shè)施為開敞式側(cè)槽溢洪道,本次水庫除險(xiǎn)加固后,進(jìn)水口仍采用開敞式側(cè)槽溢流堰,堰頂高程為正常蓄水位122.50m,堰體凈寬50m。溢洪道由溢流堰、漸變段、調(diào)整段、泄槽和消力池等組成,溢洪道工程具體布置圖(詳見圖1)。當(dāng)庫水位高于122.50m時(shí),水庫通過溢洪道自動(dòng)泄洪。溢洪道采用水墊塘形式消能,消能防沖標(biāo)準(zhǔn)按30年一遇過水流量(170m3/s)設(shè)計(jì)。

        2 試驗(yàn)由來

        按除險(xiǎn)加固工程原溢洪道施工圖,消力池出口寬為15米(出口需拓寬5米),左右岸擋墻頂部高程為91.2米(擋墻頂部高于旁邊村邊道路路面3米多)。由于現(xiàn)狀消力池及下游河道附近房屋密集,按圖紙施工將影響河道邊村民的日常生活,消力池工程政策處理難度很大。設(shè)計(jì)單位經(jīng)過認(rèn)真考慮后,提出增加二級(jí)消力池加強(qiáng)消能的設(shè)計(jì)設(shè)想,即在一級(jí)消力池后45°彎道段布置二級(jí)池。由于一、二級(jí)消力池布置特殊,消力池水位還受下游河道防洪標(biāo)準(zhǔn)僅為5年一遇,過水能力不足產(chǎn)生的水位頂托影響,消力池水流條件十分復(fù)雜,采用常規(guī)的公式計(jì)算泄洪水面線存在較大的難度[1]。為改善溢洪道消力池的水流條件,減少工程實(shí)施后對(duì)消力池及其下游河道附近居民的影響,工程建設(shè)指揮部專門委托浙江省水利河口研究院對(duì)溢洪道做了水工模型試驗(yàn)。

        圖1 溢洪道消力池工程原設(shè)計(jì)布置圖

        3 模型試驗(yàn)總體過程

        3.1 確定模型試驗(yàn)方案

        針對(duì)柏峰水庫溢洪道工程的實(shí)際情況,水利河口研究院擬定了按實(shí)際比例1:30制作柏峰水庫溢洪道消力池水工模型,再以170m3/s(溢洪道消能設(shè)計(jì)30年一遇)和97m3/s(下游河道防洪標(biāo)準(zhǔn)僅為5年一遇)兩種過水流量標(biāo)準(zhǔn),對(duì)消力池和下游河道進(jìn)行了過水試驗(yàn),最終得出具體的消力池和下游河道水面線情況的試驗(yàn)方案[2]。

        為達(dá)到降低溢洪道消力池附近沿程水面線高程的研究目的,試驗(yàn)通過對(duì)消力池及其附近下游河道的水流流態(tài)及水面線觀測,不斷地調(diào)整消力池及其附近河道的平剖面布置方式,做了九個(gè)試驗(yàn)方案(共12組次的試驗(yàn)),最終得出了溢洪道消力池的最佳布置方案。九個(gè)試驗(yàn)方案詳見表1。

        表1 模型試驗(yàn)組次表

        3.2 試驗(yàn)成果及消力池最優(yōu)方案的確定[3]

        3.2.1 各組次設(shè)計(jì)方案試驗(yàn)成果

        通過觀測計(jì)算,一、二級(jí)消力池的最高水面線的成果見表2。

        表2 各組次模型試驗(yàn)消力池最高水位匯總表

        3.2.2 消力池最優(yōu)方案的確定

        為盡量降低溢洪道消力池內(nèi)的水面線高程,經(jīng)多次試驗(yàn),水利河口研究院提出了柏峰水庫溢洪道消力池的最優(yōu)方案:

        (1)一級(jí)消力池中交錯(cuò)布置兩排消力墩,尾坎頂高程由86.50m降低至85.10m左右(左側(cè)85.10m,右側(cè)84.60m);

        (2)二級(jí)消力池,底高程由85.50m降低至84.50~84.00m(設(shè)置5%橫坡降,左側(cè)消力池底板頂高程為84.50m,右側(cè)底板頂高程84.00m),另右側(cè)擋墻外擴(kuò)1.5m,以圓弧與下游河道平順銜接;

        (3)下游河道底高程疏浚至84.50m。

        4 工程設(shè)計(jì)中對(duì)試驗(yàn)成果的應(yīng)用

        工程設(shè)計(jì)單位浙江省水利水電勘測設(shè)計(jì)院根據(jù)水工模型試驗(yàn)成果對(duì)溢洪道消力池進(jìn)行了修改,修改后的方案(詳見圖2)為:

        4.1 一級(jí)消力池寬度為10m,左右岸邊墻頂高程為90.35m,在一級(jí)消力池底板上增設(shè)7個(gè)消力墩。消力坎高程調(diào)整為85.00m。

        圖2 溢洪道消力池工程最終設(shè)計(jì)布置圖

        4.2 二級(jí)消力池左右岸擋墻頂高程為90.35m~88.70m.寬度10m~11.5m~10m,左岸擋墻采用直立式,右岸擋墻采用半徑12.5m的圓弧式。

        4.3 下游河道進(jìn)行疏浚加固,疏浚加固后河道寬10m,底板高程為84.5m,左右側(cè)擋墻頂高程為88.70m~88.55m。

        5 結(jié)語

        水工模型試驗(yàn)在柏峰水庫除險(xiǎn)加固溢洪道工程中得到了較好的應(yīng)用,工程設(shè)計(jì)單位依據(jù)試驗(yàn)成果對(duì)消力池工程設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了修改,消力池?fù)鯄Ω叨冉档土?.5m,成功的解決了原先方案消力池?fù)鯄Ω叨冗^高將對(duì)河道附近村民日程生活產(chǎn)生影響的問題,為消力池工程的順利實(shí)施創(chuàng)造了有利的條件,確保了水庫除險(xiǎn)加固工程的順利實(shí)施。

        [1]SL253-2000溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].2000:20-52.

        [2]成都科技大學(xué)水力學(xué)教研室,編.水力學(xué):上、下冊(cè)[M].2版.高等教育出版社,2009:157-162.

        [3]浙江省水利河口研究院,編.義烏市柏峰水庫除險(xiǎn)加固工程溢洪道消力池水工模型試驗(yàn)研究報(bào)告[R].2011:18-25.

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