AG水库溢洪道泄流能力分析

赵 斌

（河北省水利水电第二勘测设计研究院，石家庄 050021）

AG水库溢洪道泄流能力分析

赵 斌

（河北省水利水电第二勘测设计研究院，石家庄 050021）

列举了AG水库溢洪道原设计水位—泄量计算成果及水工模型试验成果，对两种成果的差异进行了对比分析，为工程设计提供参考。同时，就溢洪道的水力设计提出建议，对类似工程具有一定借鉴意义。

流量系数；模型试验；低堰

1 工程概况

AG水库是一座以防洪灌溉为主、结合发电养殖等综合利用的大（2）型水利枢纽工程，水库总库容2.966亿m3。水库枢纽工程由主坝、副坝、溢洪道、泄洪洞（兼作输水洞）、水电站等建筑物组成。

水库设计洪水标准为100年一遇，洪峰流量5360m3/s；校核洪水标准为2000年一遇，洪峰流量11080m3/s。库区地震动峰值加速度0.10g，相当于地震基本烈度7°，按7°设防。

AG水库主坝最主坝高49.4m，坝顶高程169.4m，防浪墙顶高程170.6m。溢洪道位于右坝头东南500m处，设计最大泄量4533m3/s。溢洪道由进口段、控制段、泄槽组成。控制段闸室为开敞式结构，共3孔，单孔净宽11.0m，总净宽33.0m；控制段设3扇弧型钢闸门控制运用。控制段上游进口段设圆弧翼墙，控制段下游泄槽采用梯型断面。

2 溢洪道原设计泄流能力

溢洪道控制段溢流堰采用克—奥实用低堰，堰顶高程152.30m，上游堰高2.0m，下游堰高2.5m，定型设计水头Hd=10m，堰面轮廓如图1。

图1 克—奥溢流堰堰面轮廓

溢洪道原设计水位泄量关系如表1，该成果根据《水力计算手册》计算得到。

表1 溢洪道水位—泄量计算成果 单位：m3/s

续表1

3 溢洪道模型试验泄流能力

为了验证溢洪道泄流能力，进行了水工（物理）模型试验（以下简称模型试验），模型按重力相似准则设计，比尺为1∶50。模型试验溢洪道水位泄量关系如表2。

表2 溢洪道水位—泄量模型试验成果 单位：m3/s

根据试验数据，得到了堰面曲线、侧收缩等影响溢洪道综合流量系数的拟合曲线，其表达式m=0.00002×（H-152.3）2-0.0101×（H-152.3）+0.431448。

4 对比分析

通过模型试验与原设计计算成果对比可知，在高水位时，同一水位下溢洪道下泄流量模型试验成果比原设计计算成果小10%～15.8%。

堰上水头和综合流量系数是溢洪道下泄流量的主要因素，在相同的堰上水头下，综合流量系数对过堰流量起决定作用。综合流量系数为自由出流流量系数与侧收缩系数、淹没系数的乘积。本工程溢流堰下接陡坡，对于校核水位以下的各水位，溢流堰均为自由出流，因此，综合流量系数主要考虑自由出流流量系数和侧收缩系数。

SL253—2000《溢洪道设计规范》（以下简称规范）针对不同堰型，推荐了同一侧收缩系数表达式。本次分析假定原设计和模型试验在相同上游水位下侧收缩系数相同，并按照规范计算侧收缩系数。由此，对于模型试验与原设计泄流量简化为针对自由出流流量系数（以下简称“流量系数”）的比较和分析。

结合本工程溢洪道布置，根据规范，边墩形状系数ξk取0.7，中墩形状系数ξ0取0.45，根据泄量数据推算得到相应水位的流量系数，如表3。

表3 流量系数推算值对比

对于不同的堰型，有统计数据给出了定型设计水头Hd下不同相对堰高所对应的流量系数，如表4。

表4 不同堰型自由出流流量系数统计

从表3，表4可以看出，定型设计水头（本工程Hd=10m）下，流量系数推算值模型试验与统计数据较为接近，原设计较统计数据高出较多。根据工程经验，对于低堰而言，所推算原设计流量系数偏大。

根据《水力计算手册》，原设计计算流量系数适用于相对堰高P/H0=2.5～0.5的情况（H0为实际工作水头）。本工程上游堰高P=2m，当上游水位高于156.3m时，P/H0＜0.5，采用公式会有偏差。

另外，本次模型试验还可以看出，当实际工作堰上水头H0较小时，m随H0/Hd增加而增加，在H0/Hd=1.2附近m达到最大值，随着堰上水头的继续增加，m开始降低。而原设计m计算值随着水位的增加不断增加，未出现极值。根据工程经验并结合统计资料和本次水工模型试验成果，建议参考模型试验成果对AG水库溢洪道泄流能力进行复核，确保水库枢纽防洪安全。

5 结语

（1）曲线形实用堰分为高堰与低堰，两者有不同的水力特点。对于高堰，流量系数m有随H0/Hd增加而增加的趋势，而对于低堰，当实际工作堰上水头H0较小时，m随H0/Hd增加而增加，但当H0/Hd增加到一定数值后，m达到最大值，H0再增加，m反而降低。对于曲线实用低堰，当堰上水头达到一定数值后，其堰型水力特征不再显著。

（2）溢洪道泄流能力关系着枢纽本身及下游防护对象的防洪安全，在溢洪道水力设计时，应合理选择堰型，并对泄量计算相关公式的适用条件进行分析，注意不用堰型的水力特性，对于大型工程及边界条件复杂的工程，采用水工模型试验对设计成果进行验证。

［1］SL253—2000，中华人民共和国水利部［S］.

［2］吴持恭.水力学（第四版）［M］.北京：高等教育出版社，2008.

［3］李炜.水力计算手册（第二版）［K］.北京：中国水利水电出版社，2006.

［4］祁庆和.水工建筑物（第三版）［M］.北京：中国水利水电出版社，1997.

［5］SL265—2016，水闸设计规范［S］.

Analysis of flow capacity of spillway in AG reservoir

ZHAO Bin
（The Second Design and Research Institute of Water Conservancy and Hydropower of Hebei， Shijiazhuang 050021， China）

In this article，thecalculationresultandmodeltestresultabouttherelationship between the water level and discharge in the spillway of the AG reservoir are listed.The difference between calculation result and model test result is analyzed.The result offers reference for project design and hydraulic design of spillway，it also offers reference for similar projects.

discharge coefficient； model test； low weir

TV651.1 文献标识码：B 文章编号：1672-9900（2017）06-0037-03

2017-08-22

赵 斌（1978-），男（汉族），河北石家庄人，高级工程师，主要从事水利水电建筑工程设计工作，（Tel）13398610119。

王艳肖）