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

葉俊飛

（義烏市水務(wù)局 浙江 義烏 322000）

1 工程概況

柏峰水庫(kù)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(kù)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(kù)容2010萬(wàn)m3；校核水位125.12米，總庫(kù)容2317萬(wàn)m3。

柏峰水庫(kù)原泄洪設(shè)施為開(kāi)敞式側(cè)槽溢洪道，本次水庫(kù)除險(xiǎn)加固后，進(jìn)水口仍采用開(kāi)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(jiàn)圖1）。當(dāng)庫(kù)水位高于122.50m時(shí)，水庫(kù)通過(guò)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(guò)水流量（170m3/s）設(shè)計(jì)。

2 試驗(yàn)由來(lái)

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(guò)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(guò)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(guò)程

3.1 確定模型試驗(yàn)方案

針對(duì)柏峰水庫(kù)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(kù)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(guò)水流量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)消力池和下游河道進(jìn)行了過(guò)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(guò)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(cè)，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(jiàn)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(guò)觀測(cè)計(jì)算，一、二級(jí)消力池的最高水面線的成果見(jiàn)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(kù)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(cè)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(jiàn)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(yǔ)

水工模型試驗(yàn)在柏峰水庫(kù)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^(guò)高將對(duì)河道附近村民日程生活產(chǎn)生影響的問(wèn)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(kù)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(kù)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.