周延明

(大慶地區(qū)防洪工程管理處，黑龍江大慶163311)

1 工程位置概況

庫(kù)里泡滯洪區(qū)位于大慶地區(qū)的南部，大慶市、肇源縣和肇州交界處，是安肇新河上最下游的一個(gè)較大滯洪區(qū)。系作為調(diào)蓄安肇新河洪水并將其泄入松花江，以確保庫(kù)里泡以下耕地、草原和肇源縣免受洪水災(zāi)害。其管理所單位隸屬于黑龍江省大慶地區(qū)防洪工程管理處，根據(jù)水利水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(平原、濱海、部分)試行SDJ217—87規(guī)范，庫(kù)里泡滯洪區(qū)工程分為Ⅲ等級(jí)。按50 a一遇洪水設(shè)計(jì)，100 a一遇洪水校核。庫(kù)里泡滯洪區(qū)集水面積9 632 km2，設(shè)計(jì)庫(kù)容2.12億m3，庫(kù)里泡滯洪區(qū)工程由主壩、西付壩、老山頭付壩和新、老2個(gè)閘門組成。

2 虹吸工作原理

虹吸現(xiàn)象是液態(tài)分子間引力與位能差所造成的，即利用水柱壓力差，使水上升后再流到低處。由于管口水面承受不同的大氣壓力，水會(huì)由壓力大的一邊流向壓力小的一邊，直到兩邊的大氣壓力相等，容器內(nèi)的水面變成相同的高度，水就會(huì)停止流動(dòng).利用虹吸現(xiàn)象很快就可將容器內(nèi)的水抽出。

虹吸引水在水利工程中應(yīng)用非常廣泛，它利用地勢(shì)高的一側(cè)把水引到另一面相對(duì)比較低的地方，庫(kù)里泡滯洪區(qū)的虹吸工程就是利用這個(gè)原理把水引到了下游的池塘中。

3 虹吸工程布置

庫(kù)里泡滯洪區(qū)主壩采用均質(zhì)土壩，選定虹吸施工區(qū)域壩頂寬5.0 m，壩頂設(shè)20 cm混凝土路面。壩頂高程為138.00，上游壩坡坡比1∶3，采用預(yù)制混凝土板護(hù)坡，下鋪10 cm砂墊層，其下是一層土工布。下游坡比1∶3.5采用天然草皮護(hù)坡。虹吸引水工程由進(jìn)口引水渠道、輸水控制段、出口段組成，輸水孔洞按照有壓孔洞布置，引水渠道按照1∶3的坡比鋪設(shè)，輸水控制段采用1∶5的坡比鋪設(shè)，出口段采用1∶2的坡比鋪設(shè)，虹吸引水進(jìn)口孔洞按照起調(diào)水位129.00設(shè)計(jì)過(guò)水流量要求控制，設(shè)計(jì)進(jìn)口水位為128.50。

4 過(guò)流能力優(yōu)化設(shè)計(jì)演算

虹吸孔洞設(shè)計(jì)流量為0.8 m3/s，有板閘控制過(guò)水流量，對(duì)應(yīng)上游滯洪區(qū)起調(diào)水位129.00時(shí)，其下流量應(yīng)滿足下游池塘用水流量設(shè)計(jì)要求。

當(dāng)從虹吸孔洞底高程算起的上游水深(1.2倍洞高時(shí)，為無(wú)壓流，此時(shí)虹吸不起作用。)1.5倍的洞高時(shí)，為有壓流。處于1.2～1.5倍水深為半有壓流，因此本次過(guò)水流量能力應(yīng)按照下面公式計(jì)算:

1)當(dāng)進(jìn)口高程為128.50 m時(shí)，經(jīng)過(guò)判斷當(dāng)從洞底高程算起的上游水位130.40 m的水深＜1.2倍洞高，屬于無(wú)壓流情況，采用下面公式計(jì)算:

式中:Q為流量，m3/s;B為總凈寬，m;H0為計(jì)入流速水頭的堰上總水頭，m;M為流量系數(shù)，m=0.385;ε為虹吸孔洞側(cè)收縮系數(shù);ε=1-0.2［§k+(n-1)為虹吸引水孔洞形狀系數(shù);§為虹0吸出水孔洞形狀系數(shù);n為虹吸管根數(shù);b為管直徑，m。

2)當(dāng)從虹吸孔洞底高程算起的上游水深＞1.5倍的洞高時(shí)，屬于有壓力情況，采用下面公式計(jì)算:

式中:μ為流量系數(shù)，經(jīng)復(fù)核采用0.64;L為虹吸孔洞長(zhǎng)度，m;I為泄洪孔洞比降;h為虹吸孔洞直徑，m;η為虹吸孔洞出水口水流收縮系數(shù)。

3)當(dāng)從虹吸孔洞底高程算起的上游水深處于1.2～1.5倍的洞高時(shí)，屬于半有壓力情況，采用下面公式

下泄流量計(jì)算成果詳見(jiàn)表1:

表1 下泄流量計(jì)算成果表

5 計(jì)算結(jié)論

虹吸孔洞設(shè)計(jì)流量為1.0 m3/s，有板閘控制流量，對(duì)應(yīng)滯洪區(qū)最低水位為129.00 m的情況下，實(shí)際能下泄流量為1.95 m3/s＞0.8m3/s，滿足下游池塘用水流量設(shè)計(jì)要求。

［1］袁光裕.水利工程施工［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2003.

［2］劉啟釗.水電站:第三版［M］.北京:中國(guó)水利水電出版社，2003.