拜泉縣興盛水庫灌溉洞過流計算與優化設計

孟 瑩，宋師珍，石立恒

(1.佳木斯河道管理處，黑龍江佳木斯154000;2.佳木斯柳樹島管理處，黑龍江佳木斯154000;3.樺川縣悅來灌區管理站，黑龍江樺川154300)

1 工程概況

興盛水庫是一座以農田灌溉為主，兼顧防洪、養魚等綜合利用的的小(2)型水庫。水庫現狀實灌水田20 hm2，同時防洪保護下游耕地66.7 hm2和3個村屯共950人的生命和財產安全。興盛水庫總庫容為59.5萬m3，水庫屬小(2)型工程，工程等級為Ⅴ等工程，主要建筑物為5級，防洪標準按10 a一遇洪水設計，按50 a一遇洪水校核設防。

2 工程布置

土壩壩型采用均質土壩，壩長320 m，選定壩頂寬4.0 m，壩頂設20 cm厚砂礫石路面。壩頂高程242.00 m，上游壩坡坡比1∶3.5，采用現澆混凝土板護坡，下鋪10 cm厚砂礫石墊層，其下設一層土工布。下游壩坡坡比1∶3，采用草皮護坡，坡腳設置貼坡式排水，貼坡排水采用塊石護砌，厚30 cm，下設碎石墊層厚20 cm及砂礫石墊層厚20 cm，灌溉輸水洞軸線樁號為0+200，輸水洞由進口引渠段、取水塔控制段、洞身段、出口消能防沖段組成，輸水洞按無壓洞布置，洞身底坡坡降采取1/200，進口設置兩孔，洞徑考慮設計流量及工程檢修方便，設計斷面為1×2.0×2.0 m(孔數×高×寬)，輸水洞進口底高程按死水位238.00m條件下泄放設計灌溉流量要求控制，設計為237.00 m。

3 過流能力計算

灌溉洞設計流量為0.6 m3/s，有閘控制泄流，對應水庫原死水位238.00 m情況下泄流量應滿足灌溉流量設計要求。

當從洞底高程算起的上游水深＜1.2倍洞高時，為無壓流，＞1.5倍的洞高時，為有壓流，處于1.2～1.5倍水深為半有壓流，因此本次泄流能力復核按下式計算:

1)進口高程為237.00 m，經過判斷當從洞底高程算起的上游水位239.40 m的水深＜1.2倍洞高，屬于無壓流情況，計算采用下式進行:

式中:Q為流量，m3/s;B為總凈寬，m;H0為計入流速水頭的堰上總水頭，m;m為流量系數，m=0.385;ε為閘墩側收縮系數為邊墩形狀系數;ξ0為中墩形狀系數;n為孔數;b為單孔凈寬，m。

2)當從洞底高程算起的上游水深＞1.5倍的洞高時，屬于有壓力流情況，采用下面公式:

式中:μ為流量系數，經復核采用0.64;L為泄洪洞長度，m;i為泄洪洞比降;h為泄洪洞孔口凈高，m;η為泄洪洞出口水流收縮系數。

3)當從洞底高程算起的上游水深處于1.2～1.5倍水深時，屬于半有壓力流情況，采用下面公式:

泄流計算成果見表6。

表1 泄流計算成果表

4 計算結論

灌溉洞設計流量為1.0 m3/s，有閘控制泄流，對應水庫死水位238.00 m情況下，實際能下泄流量2.95 m3/s＞0.6 m3/s，，滿足灌溉流量設計要求。

[1]劉啟釗.水電站(第三版)[M].北京:中國水利水電出版社，2003.

[2]崔冠英.水利工程地質[M].北京:中國水利水電出版社，2003.

[3]袁光裕.水利工程施工[M].北京:中國水利水電出版社，2003.