【摘要】石頭河水庫(kù)總干渠是輸水洞出庫(kù)水流唯一的分流主干渠道，其作用十分重要無(wú)可替代?？偢汕诠喔胖Ф椿￠T(mén)開(kāi)啟補(bǔ)水時(shí)，總干分水閘會(huì)產(chǎn)生較大波浪，浪高同弧門(mén)補(bǔ)水大小成正比關(guān)系。本文就此波浪給予分析，并提出消減措施。

【關(guān)鍵詞】波浪；分析；消減

石頭河水庫(kù)因攔蓄石頭河水而的名。水庫(kù)攔河壩壩壩高114米，總庫(kù)容1.47億立方米，年調(diào)節(jié)水量2.7億立方米，是一座具有灌溉、發(fā)電、城鎮(zhèn)供水、防汛等功能的大型水利工程。水庫(kù)樞紐包括攔河壩、溢洪道、輸水洞、泄洪洞、總干渠等工程設(shè)施。

一、總干渠概況

石頭河水庫(kù)水庫(kù)總干渠緊連水庫(kù)輸水洞，主要擔(dān)負(fù)城鎮(zhèn)供水、農(nóng)田灌溉、發(fā)電尾水的輸水、分流任務(wù)。汛期承擔(dān)小流量泄洪的任務(wù)?？偢汕禽斔闯鰩?kù)水流唯一的分流主干渠道，其作用十分重要無(wú)可替代。

1. 工程基本情況

總干渠在大壩下游右岸，由總干隧洞、總干退水閘、總干分水閘三部分組成。隧洞出口緊接?xùn)|干渠，斜峪關(guān)電站（原規(guī)劃的西干渠）、總干退水閘（原規(guī)劃的人民渠）三個(gè)出口。

總干渠設(shè)計(jì)流量70m3/s，加大流量77m3/s，總干隧洞基本斷面為直墻坦拱型，凈寬6.4m，凈高7.2m，比降1/1000，隧洞進(jìn)口底部高程707.71m出口底部高程706.96m，總長(zhǎng)753.9m

2. 工程布置

石頭河水庫(kù)輸水洞末端，分灌溉支洞和發(fā)電支洞。灌溉支洞出流，與發(fā)電尾水匯合，至“支0+151”為總干渠遂洞0+000，進(jìn)洞后，為了通過(guò)小將軍石溝并使洞頂有較大巖層厚度，洞線向右轉(zhuǎn)彎。至0+361.8將軍石溝，利用將軍石溝溝道地形設(shè)置一退水閘，過(guò)溝后再進(jìn)洞，至0+753.9出洞。洞后設(shè)分水閘。

3. 工程地質(zhì)情況

總干渠（隧洞）在水庫(kù)輸水洞下游，沿線屬秦嶺北簏中，被小將軍石溝和將軍石溝兩溝道切割。隧洞圍巖為灰色，深灰色云母石英片巖及綠泥石云母石英片巖，巖性堅(jiān)硬，片理發(fā)育，斷裂構(gòu)造較為發(fā)育。在小將軍石溝總干（樁號(hào)0+161.5），有一與隧洞接近正交的近直立斷層，寬約1米。

二、總干渠波浪的產(chǎn)生。

總干渠在灌溉支洞弧門(mén)開(kāi)啟補(bǔ)水時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生波浪。在分水閘前池多次觀測(cè)發(fā)現(xiàn)，灌溉支洞弧門(mén)補(bǔ)水55m3/s時(shí)浪高1m、補(bǔ)水在45m3/s時(shí)，波浪浪高90cm、補(bǔ)水在37m3/s時(shí)，波浪浪高75cm、補(bǔ)水15m3/s時(shí)浪高54cm、補(bǔ)水5m3/s時(shí)浪高20cm、浪高同弧門(mén)補(bǔ)水大小成正比關(guān)系。波浪拍擊閘門(mén)發(fā)出較大聲響，波浪能向下游繼續(xù)傳播。

三、波浪分析

總干渠在灌溉支洞弧門(mén)開(kāi)啟補(bǔ)水時(shí)，水流最大流速達(dá)34m/s，現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)灌溉支洞水流，有騰空而起的帶霧狀水滴，呈現(xiàn)白色水體混合流動(dòng)的摻氣水流。灌溉支洞高速水流出消力池時(shí)，主要在水流的中底部，雖經(jīng)消力池消力，但未充分消能。高速水流間歇地向水面躥升，使水面產(chǎn)生較大波浪，并向下游傳播。

總干渠在灌溉支洞弧門(mén)開(kāi)啟補(bǔ)水經(jīng)消力池消能后，弧門(mén)補(bǔ)水水流速度，仍遠(yuǎn)大于渠道水流行進(jìn)速度（總干渠水流行進(jìn)速度為1m/s左右），兩股水流相互撞擊，因而產(chǎn)生波浪。波浪同補(bǔ)水大小成正比關(guān)系。

在總干渠在施工過(guò)程中為了躲避小將軍石溝（總干樁號(hào)0+161.5）的直立斷層，在樁號(hào)0+008.46～0+044.81和0+085.46～0+130.29設(shè)計(jì)了向右、向左共兩個(gè)轉(zhuǎn)彎。灌溉支洞弧門(mén)開(kāi)啟補(bǔ)水時(shí)，弧門(mén)補(bǔ)水急流在這兩個(gè)彎道連續(xù)受到擾動(dòng)。水流與邊界相互作用表現(xiàn)的十分明顯。急流遇到邊墻轉(zhuǎn)角阻礙便會(huì)對(duì)邊墻起沖擊作用，反之，邊墻也對(duì)水流施加反作用力，迫使水流沿邊墻轉(zhuǎn)向。這樣便會(huì)造成邊墻附近水面壅高，這種水流的擾動(dòng)會(huì)以波的形式在總干渠中傳播。由于水流正以大于波速的速度向前運(yùn)動(dòng)，因此距邊界距離愈遠(yuǎn)，擾動(dòng)到達(dá)的位置愈靠近下游?？偢汕墓こ淘O(shè)置條件，又不斷的增強(qiáng)和加大波浪動(dòng)能，使得總干渠波浪不斷向下游傳播。

四、總干渠波浪的危害

總干渠產(chǎn)生波浪后會(huì)嚴(yán)重影響干渠水流流態(tài)，嚴(yán)重影響水位觀察的準(zhǔn)確性，影響配水人員調(diào)配水量。波浪不停拍打總干渠各個(gè)閘門(mén)，嚴(yán)重減少閘門(mén)的使用壽命?？偢汕狭乳l門(mén)都未設(shè)檢修閘門(mén)，一旦閘門(mén)出現(xiàn)問(wèn)題，整個(gè)總干渠將要停水進(jìn)行檢修，會(huì)造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。

斜峪關(guān)電站壓力管道為預(yù)應(yīng)力鋼筋混領(lǐng)土管道，管徑1.2米，長(zhǎng)153米，分三排布設(shè)?？偢汕ɡ碎L(zhǎng)期存在，會(huì)導(dǎo)致壓力管道水錘現(xiàn)象增高，減少壓力管道使用壽命、進(jìn)而使發(fā)電機(jī)組氣蝕現(xiàn)象加重、機(jī)組振動(dòng)增大、減少機(jī)組使用壽命，嚴(yán)重影響正常發(fā)電。

五、總干渠波浪的消減措施

由于總干渠受地質(zhì)條件限制，無(wú)法修建底部消能設(shè)施，所以消減總干渠波浪的最好辦法是，盡可能使水流不產(chǎn)生或少產(chǎn)生波浪?？偢汕B續(xù)設(shè)有兩個(gè)R=40m的彎道。我認(rèn)為應(yīng)在第一個(gè)彎道前（在不雍高水位，保持水流通暢的前提下）采取工程措施分散急流。加大水流的擾動(dòng)，以達(dá)到消減總干渠波浪的作用。

具體做法是：在總干隧洞設(shè)置防波柵。

防波柵位置：在洞口0+010處，沿垂直于總干隧洞軸線方向設(shè)置一道防波柵（防波柵和水流方向垂直相交）。

防波柵作用：消能和分散水流。將消力池沒(méi)有充分消能的下泄急流，利用防波柵（類(lèi)似“篩子”原理）分隔成多股小水流。加大水流的擾動(dòng)，從而達(dá)到消減總干渠波浪的目的。

防波柵的結(jié)構(gòu)：防波柵為寬×高=7.5×6.0m網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)格間距0.3×0.3米。防波柵由槽鋼焊接而成，四周固定在總干渠隧道四壁。

防波柵效果：防波柵的效果已經(jīng)在石頭河其它干渠渠道中通過(guò)模型試驗(yàn)進(jìn)行了檢驗(yàn)，效果比較理想。石頭河水庫(kù)已運(yùn)行二十多年，現(xiàn)在只有，制作防波柵實(shí)地安裝，加以改進(jìn)才能使防波柵具有較好的防波效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]石頭河水庫(kù)工程驗(yàn)收文件 1990.4.

[2]水利學(xué) 高等教育出版社 2003年

[3]石頭河水庫(kù)志 中國(guó)水利電力出版社 2005年