柏杖子水库溢洪道部分设计分析

张海波

(朝阳市水利规划勘测设计院，辽宁 朝阳 122000)

柏杖子水库溢洪道部分设计分析

张海波

(朝阳市水利规划勘测设计院，辽宁 朝阳 122000)

柏杖子水库枢纽原设计洪水标准为50a一遇，校核洪水标准为200a一遇。总库容405万 m3，正常蓄水位库容234万 m3，设计库容338m3，死库容42万 m3。柏杖子水库溢洪道位于大坝左岸，进口属于正槽开敞式自由出流。

溢洪道；边墙；控制段；结构；工况

1 溢洪道工程现状

溢洪道位于左岸岸边，属于开敞式溢洪道，由进口段、溢流堰、陡槽及消能工组成。溢洪道堰型为驼峰堰，堰高0.87m，堰顶高程375.24m，堰净宽32.0m，堰体长度为8.4m，陡槽由两部分组成，前段长63m，底坡为0.057，后段长17m，底坡为0.39，溢洪道消能工采用挑流消能[1]。

2 溢洪道存在的问题

①溢洪道进口段破坏严重，侧墙混凝土脱落，强度不满足规范要求，伸缩缝开裂，底板破碎；②溢洪道底板、堰体混凝土冻融风化破碎；③侧墙混凝土脱落，钢筋外漏；④反弧、挑坎均为钢筋混凝土结构，因冻融、风化均已破坏，钢筋裸露，已不能安全泄洪。

3 溢洪道设计内容

①进口段长12m，底宽由36m缩窄到32m，进口段浆砌石挡墙衬砌C25混凝土，底板为30cm浆砌石地板；②堰长8.4m，宽32m，坎高0.6m的驼峰堰，堰为C25钢筋混凝土结构；③陡槽段底宽为32m，长80m，底板为25cm厚C25混凝土，边墙采用C25混凝土衬砌；④消能段为挑流消能，C25钢筋混凝土结构。

4 溢洪道边墙高程的确定

溢洪道陡槽段不同频率的水面线计算

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

当P=3.3%时，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，流态为急流；P=0.33%ik=0.00245<陡槽坡降0.128，流态亦为急流。

3)陡槽水面线的计算。

水面线根据能量方程，用分段求和法计算

(1)

(2)

5 陡槽段水流掺气水深计算

计算公式为：

(3)

经计算陡槽掺气水深见表1。

5.1 边墙安全超高计算

采用《水工计算手册》公式计算为：

△=0.61+0.0371vh1/3

(4)

溢洪道安全超高及边墙高程计算成果见表2。

表1 陡槽掺气水深计算表

注：表中桩号起始于陡槽初始断面

表2 溢洪道安全超高及边墙高程计算成果表

5.2 溢洪道个控制点高程

根据上表取定各控制点高程见表3。

表3 各控制点高程表

根据上面计算表格，可知现状边墙高程满足要求。

6 挑流消能水力计算

6.1 挑流水舌外缘挑距计算

计算公式为：

(5)

计算结果见表4。

表4 挑流水舌外缘挑距计算成果表

6.2 冲刷估算及安全后坡的复核

冲刷坑最大水垫深度计算公式为：

(6)

表5

通过冲刷深验算可知，洪水形成的冲坑后坡均<0.33故工程是安全的。但为防止洪水对鼻坎下的冲刷，于挑坎下设置5m宽，0.5m高的护坦，保证鼻坎的安全。

7 消能防护

溢洪道挑坎右侧为山崖，左侧为耕地与居民区。溢洪道泄洪后，水流斜冲向对面山崖，折冲后水流部分转向坝脚，将淘刷坝脚，危机排水体，影响大坝的安全，因此需设置防洪工程，来保证大坝安全。防护工程位于河道内，属河道范围，无征占地事宜。按照规范要求，堤防设计标准为20a，堤顶2m，堤坡均为1∶2.5，采用混凝土护坡板、混凝土护脚。

[1]易永军.祝京水库病坝稳定计算基本参数确定[J].水力发电，2005，31(02)：75-76.

1007-7596(2014)01-0179-02

2013-12-12

张海波(1981-)，男，辽宁喀左人，工程师。

TV651.1

B