二甲沟水库放水洞布置与优化设计

王 藤，杜 江

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

1 枢纽概况与总体布置

1.1 枢纽概况

二甲沟水库是一座以农田灌溉为主，兼顾水产养殖和旅游等综合利用的中型水利枢纽工程。农业灌溉及环境用水通过输水洞放入渠道和河道，二甲沟水库放水洞洞线选择，根据二甲沟水库下坝址地形、地质条件，考虑整个枢纽的布置情况，根据地质、地形条件，下坝址放水洞线长度156 m，进水口位于坝线上游约98 m处，洞轴线走向190°。

1.2 工程总体布置

二甲沟水库放水洞在布置上为有压隧洞，布置在坝址右岸山体内，主要由进水口、放水洞、放水洞出水口共3部分组成。水库正常蓄水位为149.00 m，死水位为134.50 m，放水洞的最大流量为24.49 m3/s，考虑泥沙淤积﹑进口淹没深度等综合因素，进水口底坎高程取130.00 m。在进水口设有孔检修闸门，闸门孔口宽2.6 m，高2.6 m;进水口闸门段总长7.0 m，宽5.6 m，墩厚均为1.5 m，操作平台高程151.10 m，隧洞从桩号0+000～0+156，洞径为2.6 m，圆形断面，混凝土衬砌，隧洞纵坡i=1/100，放水洞出口设置一道弧形工作闸门，闸门孔口尺寸为2.2 m×2.2 m(宽 ×高)，底板高程128.70 m，隧洞出口的水流采用底流消能，消力池进口宽2.2 m，出口宽度6.0 m，池长30 m，池深3.0 m，池底高程125.70 m，消力池采用整体式钢筋混凝土U形槽结构，消力池出口衔接的浆砌石尾水渠道长度135 m，尾水渠边坡比1∶2，底宽6.0 m，放水洞进水口衔接的引水渠长45.0 m，引水渠边坡比 1∶2，底宽5.6 m。

2 放水洞过流计算

根据放水洞泄量，以放水洞最大泄量验算过流能力，经比较，放水洞流量最大为24.49 m3/s，由于考虑水库在死水位134.50 m为最不利的时候，放水洞过流计算

2.1 进口淹没水深计算

已知死水位为134.50 m，有压进水口应低于运行中可能出现的最低水位，要有一定的淹没水深，以避免进水口前出现漏斗状吸气漩涡，在淹没水深上，通常采用戈登公式计算为:式中:Scr为进水口处低于死水位的临界淹没水深;d为闸门的孔口净高度;C为经验系数;V闸门断面的水流速度，m/s;经过计算取安全淹没深度Scr=1.9 m。

2.2 管道有压出流水力计算

按有压出流能力计算，公式为:

式中:H为上下游水头差，m;μ为流量系数;s为隧洞断面面积，s= πD 2/4。

计算结果为:选择洞径 D=2.6 m，放水洞过流量24.80m3/s，满足要求。

3 放水洞消能计算

按最高水位和过流能力最大情况计算放水洞的消能工况，该消能采用为底流消能，底流消能消力池池深与池长计算公式为:

式中:d为池深;σ为水跃淹没系数;hc为池中发生临界水跃时的跃后水深;hc1为池中发生临界水跃时的跃前水深;ht为消力池出口下游水深;ΔZ为消力池尾部出口水面跌落;q为流量;b为消力池宽度;φ为消力池出口段流速系数;L为水跃的长度。

经过计算:消力池长28 m，池深3.0 m，满足底流消能要求。

4 结论

通过对二甲沟水库放水洞详细设计，对建筑物的泄流情况进行精确计算，放水洞满足流量设计要求，并达到最优化的断面去满足最大的过流的能力的需要，最大限度的节省工程投资。

[1] 黑龙江省水利水电勘测设计研究院.黑龙江省通河县二甲沟水库项目建议书报告[R].哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2011:15，179-212.