二甲溝水庫放水洞布置與優化設計

王 藤，杜 江

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

1 樞紐概況與總體布置

1.1 樞紐概況

二甲溝水庫是一座以農田灌溉為主，兼顧水產養殖和旅游等綜合利用的中型水利樞紐工程。農業灌溉及環境用水通過輸水洞放入渠道和河道，二甲溝水庫放水洞洞線選擇，根據二甲溝水庫下壩址地形、地質條件，考慮整個樞紐的布置情況，根據地質、地形條件，下壩址放水洞線長度156 m，進水口位于壩線上游約98 m處，洞軸線走向190°。

1.2 工程總體布置

二甲溝水庫放水洞在布置上為有壓隧洞，布置在壩址右岸山體內，主要由進水口、放水洞、放水洞出水口共3部分組成。水庫正常蓄水位為149.00 m，死水位為134.50 m，放水洞的最大流量為24.49 m3/s，考慮泥沙淤積﹑進口淹沒深度等綜合因素，進水口底坎高程取130.00 m。在進水口設有孔檢修閘門，閘門孔口寬2.6 m，高2.6 m;進水口閘門段總長7.0 m，寬5.6 m，墩厚均為1.5 m，操作平臺高程151.10 m，隧洞從樁號0+000～0+156，洞徑為2.6 m，圓形斷面，混凝土襯砌，隧洞縱坡i=1/100，放水洞出口設置一道弧形工作閘門，閘門孔口尺寸為2.2 m×2.2 m(寬 ×高)，底板高程128.70 m，隧洞出口的水流采用底流消能，消力池進口寬2.2 m，出口寬度6.0 m，池長30 m，池深3.0 m，池底高程125.70 m，消力池采用整體式鋼筋混凝土U形槽結構，消力池出口銜接的漿砌石尾水渠道長度135 m，尾水渠邊坡比1∶2，底寬6.0 m，放水洞進水口銜接的引水渠長45.0 m，引水渠邊坡比 1∶2，底寬5.6 m。

2 放水洞過流計算

根據放水洞泄量，以放水洞最大泄量驗算過流能力，經比較，放水洞流量最大為24.49 m3/s，由于考慮水庫在死水位134.50 m為最不利的時候，放水洞過流計算

2.1 進口淹沒水深計算

已知死水位為134.50 m，有壓進水口應低于運行中可能出現的最低水位，要有一定的淹沒水深，以避免進水口前出現漏斗狀吸氣漩渦，在淹沒水深上，通常采用戈登公式計算為:式中:Scr為進水口處低于死水位的臨界淹沒水深;d為閘門的孔口凈高度;C為經驗系數;V閘門斷面的水流速度，m/s;經過計算取安全淹沒深度Scr=1.9 m。

2.2 管道有壓出流水力計算

按有壓出流能力計算，公式為:

式中:H為上下游水頭差，m;μ為流量系數;s為隧洞斷面面積，s= πD 2/4。

計算結果為:選擇洞徑 D=2.6 m，放水洞過流量24.80m3/s，滿足要求。

3 放水洞消能計算

按最高水位和過流能力最大情況計算放水洞的消能工況，該消能采用為底流消能，底流消能消力池池深與池長計算公式為:

式中:d為池深;σ為水躍淹沒系數;hc為池中發生臨界水躍時的躍后水深;hc1為池中發生臨界水躍時的躍前水深;ht為消力池出口下游水深;ΔZ為消力池尾部出口水面跌落;q為流量;b為消力池寬度;φ為消力池出口段流速系數;L為水躍的長度。

經過計算:消力池長28 m，池深3.0 m，滿足底流消能要求。

4 結論

通過對二甲溝水庫放水洞詳細設計，對建筑物的泄流情況進行精確計算，放水洞滿足流量設計要求，并達到最優化的斷面去滿足最大的過流的能力的需要，最大限度的節省工程投資。

[1] 黑龍江省水利水電勘測設計研究院.黑龍江省通河縣二甲溝水庫項目建議書報告[R].哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2011:15，179-212.