【摘要】對(duì)在建的夾巖水利樞紐溢洪道進(jìn)行原設(shè)計(jì)水工模型試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)由于轉(zhuǎn)彎明渠的影響，下游河床沖刷嚴(yán)重，易引發(fā)電站出水口堵死風(fēng)險(xiǎn)。為了使設(shè)計(jì)更加安全合理，通過(guò)溢洪道優(yōu)化方案水力學(xué)試驗(yàn)，提出優(yōu)化建議。對(duì)消能效果、河床及岸坡沖刷情況進(jìn)行了評(píng)價(jià)。

【關(guān)鍵詞】溢洪道；水工模型試驗(yàn)；優(yōu)化方案；水利樞紐

夾巖水利樞紐工程為Ⅰ等大⑴型工程，其附屬設(shè)施溢洪道可防洪水漫壩，危及大壩安全[1]。通過(guò)模型試驗(yàn)，確定溢洪道主要水力特性，通過(guò)方案優(yōu)化比選確定了合理的設(shè)計(jì)方案。

二、測(cè)試儀器和設(shè)備

試驗(yàn)流量、時(shí)均動(dòng)水壓力、水位及水面線分別用矩形量水堰、測(cè)壓管和測(cè)針量測(cè)。水流脈動(dòng)壓力用微型脈動(dòng)壓力傳感器和DH5923型動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)系統(tǒng)。流速用旋槳流速儀和PRV。通氣孔風(fēng)速風(fēng)量用熱球式風(fēng)速儀。

三、試驗(yàn)分析

1.原設(shè)計(jì)方案試驗(yàn)

試驗(yàn)表明，由于轉(zhuǎn)彎明渠的影響，水閘進(jìn)入閘室后有流量分配偏差及偏流現(xiàn)象，下游水舌入河對(duì)下游河床沖刷嚴(yán)重，且回沙淤積范圍廣，易引發(fā)電站出水口堵死風(fēng)險(xiǎn)。

2.優(yōu)化方案試驗(yàn)

（1）優(yōu)化布置方案一

為對(duì)比出閘水流水流分散、匯流、雍高、折沖等，試驗(yàn)中將半圓形墩尾改為2/3橢圓形墩尾，橢圓曲線方程為 。

水流過(guò)閘室因墩尾繞流影響，墩后有一定區(qū)域的水流翅起，在墩后55m至60m處達(dá)到水流均化，區(qū)域正常泄流形態(tài)，閘室后水流改善效果不佳。

試驗(yàn)表明方案一水流改善效果不佳，未能達(dá)到了優(yōu)化修改預(yù)期。

（2）優(yōu)化布置方案二

試驗(yàn)表明將半圓形墩尾改為半橢圓型墩尾，水流未見(jiàn)改善，且有更為惡化趨勢(shì)，試驗(yàn)中將墩尾改為漸變?nèi)切味瘴?，三角形墩尾?0m，底部長(zhǎng)4.5m，頂部長(zhǎng)1.5m。

試驗(yàn)表明水流改善效果不佳，水冠高度增加，擺動(dòng)幅度增大，偶有水流溢出邊墻現(xiàn)象。

（3）優(yōu)化布置方案三

試驗(yàn)中將墩尾改為細(xì)長(zhǎng)漸變?nèi)切味瘴?，三角形墩尾?0m，底部長(zhǎng)7.5m，頂部長(zhǎng)2.41m，三角尾部退坡選用1：2。

試驗(yàn)表明水流改善效果不佳，水冠高度雖較優(yōu)化方案四有所改善，但依然很高，擺動(dòng)幅度較大，偶有水流溢出邊墻。

（4）優(yōu)化布置方案四

擬在反弧尾部左側(cè)邊墻，加貼角，將貼角尾寬調(diào)整為50cm，坡比仍為1：10，擬進(jìn)一步對(duì)拋射水流進(jìn)行導(dǎo)向，使其偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向河中。試驗(yàn)表明，該導(dǎo)向設(shè)施效果同樣不太明顯，沒(méi)有達(dá)到預(yù)期結(jié)果。

（5）優(yōu)化布置方案五

在優(yōu)化修改方案四基礎(chǔ)上進(jìn)加大貼角，將貼角尾寬調(diào)整為100cm，坡比不變。試驗(yàn)表明，該導(dǎo)向設(shè)施效果將側(cè)壁水流成功導(dǎo)向河中，較好地駛向了水流歸槽，達(dá)到預(yù)期結(jié)果。

3.優(yōu)選方案出口挑流特征對(duì)比分析

試驗(yàn)觀察到溢洪道優(yōu)化布置五較好地實(shí)現(xiàn)了水流歸槽和遠(yuǎn)離本岸。水流入河形態(tài)較好，除射流邊界對(duì)本案坡腳存在一定沖刷外，不會(huì)沖砸兩岸岸坡。。

4 結(jié)論

（1）溢洪道優(yōu)化修改后閘孔上游明渠順直，閘孔上游來(lái)流較均勻。由于閘室閘墩頭部細(xì)長(zhǎng)且墩頭距實(shí)用堰堰頂距離較長(zhǎng)，水流流經(jīng)閘墩進(jìn)入閘室水流繞流平緩，水面銜接較順暢，未見(jiàn)異常流態(tài)；

（2）原設(shè)計(jì)的半圓形墩尾基本可行，水流穩(wěn)定未溢出邊墻，可直接采用；出口折射流各方案對(duì)比發(fā)現(xiàn)原設(shè)計(jì)的反弧挑坎，亦基本可行。

（3）優(yōu)選方案較好地解決了進(jìn)口轉(zhuǎn)彎明渠彎道影響，進(jìn)流平順?lè)€(wěn)定，閘后及整個(gè)泄槽段水流相對(duì)平穩(wěn)，無(wú)溢出邊墻現(xiàn)象，下游水舌入河形態(tài)適中穩(wěn)定。

（4）溢洪道最終優(yōu)化方案較好解決了原設(shè)計(jì)方案缺陷，可為類似的工程設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]牛運(yùn)光.水庫(kù)溢洪道存在的問(wèn)題及解決措施[J].人民黃河，1995，17（10）：37-40

[3]趙雪萍，趙玉良，李松平.燕山水庫(kù)整體水工模型試驗(yàn)研究[J].人民黃河，2009，31（9）：124-125.

第一作者簡(jiǎn)介：段周平（1988-），男，四川瀘州人，工程師，碩士，研究方向：水工建筑物設(shè)計(jì)理論及健康診斷。

第二作者簡(jiǎn)介：盧萍（1991-），女，四川廣安人，助理工程師，碩士，主要從事邊坡工程研究與設(shè)計(jì)。