柏杖子水庫(kù)溢洪道部分設(shè)計(jì)分析

張海波

(朝陽(yáng)市水利規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院，遼寧 朝陽(yáng) 122000)

柏杖子水庫(kù)溢洪道部分設(shè)計(jì)分析

張海波

(朝陽(yáng)市水利規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院，遼寧 朝陽(yáng) 122000)

柏杖子水庫(kù)樞紐原設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50a一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200a一遇。總庫(kù)容405萬(wàn) m3，正常蓄水位庫(kù)容234萬(wàn) m3，設(shè)計(jì)庫(kù)容338m3，死庫(kù)容42萬(wàn) m3。柏杖子水庫(kù)溢洪道位于大壩左岸，進(jìn)口屬于正槽開(kāi)敞式自由出流。

溢洪道；邊墻；控制段；結(jié)構(gòu)；工況

1 溢洪道工程現(xiàn)狀

溢洪道位于左岸岸邊，屬于開(kāi)敞式溢洪道，由進(jìn)口段、溢流堰、陡槽及消能工組成。溢洪道堰型為駝峰堰，堰高0.87m，堰頂高程375.24m，堰凈寬32.0m，堰體長(zhǎng)度為8.4m，陡槽由兩部分組成，前段長(zhǎng)63m，底坡為0.057，后段長(zhǎng)17m，底坡為0.39，溢洪道消能工采用挑流消能[1]。

2 溢洪道存在的問(wèn)題

①溢洪道進(jìn)口段破壞嚴(yán)重，側(cè)墻混凝土脫落，強(qiáng)度不滿足規(guī)范要求，伸縮縫開(kāi)裂，底板破碎；②溢洪道底板、堰體混凝土凍融風(fēng)化破碎；③側(cè)墻混凝土脫落，鋼筋外漏；④反弧、挑坎均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，因凍融、風(fēng)化均已破壞，鋼筋裸露，已不能安全泄洪。

3 溢洪道設(shè)計(jì)內(nèi)容

①進(jìn)口段長(zhǎng)12m，底寬由36m縮窄到32m，進(jìn)口段漿砌石擋墻襯砌C25混凝土，底板為30cm漿砌石地板；②堰長(zhǎng)8.4m，寬32m，坎高0.6m的駝峰堰，堰為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)；③陡槽段底寬為32m，長(zhǎng)80m，底板為25cm厚C25混凝土，邊墻采用C25混凝土襯砌；④消能段為挑流消能，C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

4 溢洪道邊墻高程的確定

溢洪道陡槽段不同頻率的水面線計(jì)算

P=3.3%q=5.111m3/s/mg=9.81

hk=1.39m

P=0.33%q=10.654m3/s/mg=9.81

hk=2.26m

當(dāng)P=3.3%時(shí)，hk=1.39m，n=0.017，g取9.81，α取1.05，Bk=32m

xk=34.78m；ωk=44.48m2；Rk=1.28m；Ck=61.29；ik=0.0027<陡槽坡降0.128，流態(tài)為急流；P=0.33%ik=0.00245<陡槽坡降0.128，流態(tài)亦為急流。

3)陡槽水面線的計(jì)算。

水面線根據(jù)能量方程，用分段求和法計(jì)算

(1)

(2)

5 陡槽段水流摻氣水深計(jì)算

計(jì)算公式為：

(3)

經(jīng)計(jì)算陡槽摻氣水深見(jiàn)表1。

5.1 邊墻安全超高計(jì)算

采用《水工計(jì)算手冊(cè)》公式計(jì)算為：

△=0.61+0.0371vh1/3

(4)

溢洪道安全超高及邊墻高程計(jì)算成果見(jiàn)表2。

表1 陡槽摻氣水深計(jì)算表

注：表中樁號(hào)起始于陡槽初始斷面

表2 溢洪道安全超高及邊墻高程計(jì)算成果表

5.2 溢洪道個(gè)控制點(diǎn)高程

根據(jù)上表取定各控制點(diǎn)高程見(jiàn)表3。

表3 各控制點(diǎn)高程表

根據(jù)上面計(jì)算表格，可知現(xiàn)狀邊墻高程滿足要求。

6 挑流消能水力計(jì)算

6.1 挑流水舌外緣挑距計(jì)算

計(jì)算公式為：

(5)

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表4。

表4 挑流水舌外緣挑距計(jì)算成果表

6.2 沖刷估算及安全后坡的復(fù)核

沖刷坑最大水墊深度計(jì)算公式為：

(6)

表5

通過(guò)沖刷深驗(yàn)算可知，洪水形成的沖坑后坡均<0.33故工程是安全的。但為防止洪水對(duì)鼻坎下的沖刷，于挑坎下設(shè)置5m寬，0.5m高的護(hù)坦，保證鼻坎的安全。

7 消能防護(hù)

溢洪道挑坎右側(cè)為山崖，左側(cè)為耕地與居民區(qū)。溢洪道泄洪后，水流斜沖向?qū)γ嫔窖拢蹧_后水流部分轉(zhuǎn)向壩腳，將淘刷壩腳，危機(jī)排水體，影響大壩的安全，因此需設(shè)置防洪工程，來(lái)保證大壩安全。防護(hù)工程位于河道內(nèi)，屬河道范圍，無(wú)征占地事宜。按照規(guī)范要求，堤防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為20a，堤頂2m，堤坡均為1∶2.5，采用混凝土護(hù)坡板、混凝土護(hù)腳。

[1]易永軍.祝京水庫(kù)病壩穩(wěn)定計(jì)算基本參數(shù)確定[J].水力發(fā)電，2005，31(02)：75-76.

1007-7596(2014)01-0179-02

2013-12-12

張海波(1981-)，男，遼寧喀左人，工程師。

TV651.1

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