江巷水库枢纽溢洪道总体布置研究

张 波

（水利水资源安徽省重点实验室 安徽省·水利部淮河水利委员会水利科学研究院 蚌埠 233000）

1 工程概况

江巷水库位于安徽省滁州市定远县境内池河上游，江淮分水岭北部，是一座以灌溉、供水为主、兼顾防洪等综合利用水库。江巷水库总库容为1.30 亿m3，灌溉面积71.59 万亩，枢纽工程等别为Ⅱ等，工程规模为大（2）型。江巷水库是驷马山引江灌区的上游反调节水库，为双水源水库，除拦蓄当地径流外，还结合驷马山引江工程，提引长江水源补充入库。水库建成后，为定远县境内提供生活、工业和农业灌溉用水，年均供水量约2.41 亿m3，通过水库控制调度，结合下游河道整治，可将池河上段防洪标准提高到20年一遇[1]。水库枢纽工程主要建筑物有拦河坝、溢洪道、灌溉涵洞、生态放水设施等。

2 枢纽工程设计方案简介

江巷水库拦河坝坝型为碾压式均质土坝，坝顶高程48.00m，最大坝高17.33m，坝顶长度4900m，顶宽8.0m，上下游边坡1∶3.0，大坝迎水面坝坡为混凝土预制块护坡，背水面为混凝土框格草皮护坡，背水面坝脚设置贴坡排水体。

溢洪道布置在池河右岸岗地，中心线桩号坝3+546。溢洪道的轴线与坝轴线垂直。控制段采用平底开敞式控制闸，底槛高程为40.2m，闸室顺水流方向长20m。控制闸共12 孔，单孔净宽8m，中墩厚1.5m，缝墩厚1.0m，闸室边墩厚2.0m，闸室总宽度为118m。

溢洪道闸室下游出口经2m 宽平段后以1∶4 的斜坡与第一级消力池连接，平面上底宽由114m 扩大到126m，扩散角8.17°。一级消力池池底高程36.0m，池长41.8m。一级消力池出口为30m 长混凝土过渡段，顶高程37.0m。过渡段下游壅水坝顶高程37.8m。二级消力池池底高程34.2m，池长26m，池深0.5m。一、二级消力池及中间过渡段两侧均布置钢筋混凝土悬臂挡墙，挡墙高5.4～7.0m。二级消力池后为长50m 混凝土海漫，顺水流向长50m，底宽126m，底坡1∶100，护底高程由34.7m 渐变至34.2m；海漫末端布置防冲槽，槽深2.5m。防冲槽下游接尾水渠，尾水渠底宽126m，边坡1∶3.0，底坡1∶1000。平面上尾水渠由长20m 直段和中心线弧长200m 的转弯段组成，转弯段中心线转弯半径700m，向左侧转角16.37°后与池河下游河道相接。

在溢洪道一、二级消力池间新建跨泄槽交通桥连接两侧道路，新建交通桥共计8 跨，单跨16m，桥面高程43.0m，桥面宽7.5m。

溢洪道出口河道拓宽修整治理长度约610m，纵坡3/10000。河底设计高程在溢洪道尾水渠（桩号0+490）末端为34.2m。整治段河道底宽由126m 渐变至100m，河道两侧设计边坡1∶3.0[2]。

江巷水库特征洪水位及下泄流量见表1。枢纽平面布置示意图见图1。溢洪道设计方案和修改方案三剖面图见图2。

3 模型设计

为保证流态相似，上游模拟至溢洪道以上约0.60km，横向模拟宽约0.85km。下游河道模拟至坝下约1.6km。本模型遵循重力相似准则，并按几何相似进行模型设计，采用正态模型，模型比尺为1∶80[3]。溢洪道采用有机玻璃或白果木制作，消力池、桥墩等建筑物采用塑料板制作。

表1 江巷水库特征洪水位及下泄流量表

4 枢纽泄洪设施试验研究成果

4.1 设计方案试验成果

溢洪道上游流态良好。一级消力池两侧在5年一遇洪水时有回流区，其他工况无回流区，一级消力池各工况下消能效果良好。二级消力池各工况下消能效果均不明显。设计洪水、校核洪水时新建公路桥对水流略有影响。溢洪道上游0-50 断面，设计洪水时表面最大流速达1.7m/s，可能造成冲刷；下游河道底部水流流速较大，可能会对河道造成冲刷；江巷水库工程尾水整治段长约610m，之后为池河老河道。整治段河道底宽约100m，而池河老河道主槽仅宽约30m。故尾水整治段后河道泄流能力不足，壅水严重。

4.2 修改方案一试验成果

因设计方案消力池消能效果不理想，修改方案一即对消力池结构进行了修改。消力池底高程从36.0m 降为34.2m；池底长度由25.0m，加长为26.0m；消力池前斜坡由16.8m 加长为24.0m，消力池两侧挡墙扩散角增至10.62°；取消二级消力池；一级消力池海漫高程降为35.8m；公路桥桥面高程为43.5m；公路桥桥后为长70m、i=0.02 的斜坡至防冲槽。上游抛石防冲槽上游增加长为26.5m 的C20混凝土护坦。

该方案消力池消能效果较设计方案有一定改善，但各工况下（除校核洪水时）消力池左右两侧均有直径约为10m 的漩涡，不利于消力池消能效果的发挥。5年一遇和20年一遇洪水时，公路桥至0+200 断面右侧有一回流区。5年一遇洪水时，水流出消力池后跌落，水流与下游衔接不畅，下游河道水流垂向流速分布有所改善，但底部流速仍较大。

4.3 修改方案二试验成果

修改方案二在修改方案一的基础上，将消力池池底高程进一步降低至32.2m，消力池与溢洪道底板仍按1∶4 的坡相接，消力池长度加长至36.0m；在消力池前增设一排高为1.0m，宽为1.2m，间距为1.0m 的消力墩。尾坎高程34.2m，与下游河道高程保持一致；公路桥桥墩与尾坎的距离仍保持为4.0m。消力池边墙右侧与溢洪道右边孔边墙一致，左侧与生态放水闸边墙一致。消力池尾坎后，边墙向两边扩散，角度与修改方案一一致。

该方案消力池消能效果较修改方案一有进一步改善，除5年一遇和20年一遇洪水时消力池左侧仍有直径约10m 的回流区外，其他工况消力池消能效果良好。下游河道水流流速垂向分布良好，表面流速大于底部流速，但设计洪水时，防冲槽处表面最大流速达2.35m/s，底部最大流速达2.18m/s，仍会造成冲刷。

图1 江巷水库枢纽平面布置示意图

图2 江巷水库溢洪道设计方案和修改方案三剖面图

4.4 修改方案三试验成果

修改方案三将弧形闸门改为平板闸门。消力池边墙的扩散角缩小为4.723°；消力池底高程保持32.2m 不变；池前以1∶4 的坡与溢洪道底板相接，斜坡段长32.0m；池底长32.0m，尾坎高程为34.2m，与公路桥底板高程一致；消力墩布置与修改方案二一致；公路桥后以i=0.02667 的斜坡与防冲槽相接，防冲槽底高程为33.0m；防冲槽后40m 为直线段，之后以i=1/600 的斜坡与池河河槽相接。尾水整治段长约610m，底宽由126m 渐变为100m，两侧岸坡为1∶3，堤顶高程为39.5m。生态放水闸与溢洪道出流分开。

该方案各工况下消力池两侧回流区基本消失，消力池消能效果良好。水流出消力池后无明显跌落。防冲槽流速较其他方案减小，设计洪水时，防冲槽处表面最大流速达1.98m/s，底部最大流速达1.81m/s，下游河道冲刷压力减轻，但仍可能造成冲刷。建议加强下游河道防冲措施。各工况下，0+600 断面右岸流速均较大，设计洪水时达1.29m/s，易对岸坡造成冲刷。建议对尾水整治段0+400 断面以下右岸加强护砌。江巷水库工程尾水整治段长约610m，之后为池河老河道。整治段河道底宽约100m，而池河老河道主槽仅宽约30m。故遭遇大洪水时，尾水整治段后河道泄流能力不足，壅水严重。建议对池河老河道进行整治。

5 结论与建议

（1）设计方案设计洪水和校核洪水时，溢洪道泄流能力满足设计要求。溢洪道上游流态良好。一级消力池两侧在5年一遇洪水时有回流区。下游河道除0+600 处在低水位时有小范围回流外，其他无明显不良流态。一级消力池各工况下消能效果良好，二级消力池各工况下消能效果均不明显。

（2）修改方案一：消力池消能效果较设计方案有一定改善，但各工况下（除校核洪水时）消力池左右两侧均有直径约为10m 的漩涡，不利于消力池消能效果的发挥。5年一遇洪水时，水流出消力池后跌落，水流与下游衔接不畅，下游河道水流垂向流速分布较设计方案有所改善，但底部流速仍较大。

（3）修改方案二：较修改方案一消力池消能效果进一步改善，除5年一遇洪水，20年一遇洪水时消力池左侧仍有直径约10m 的回流区外，其他工况消力池消能效果良好。

（4）修改方案三：①设计洪水和校核洪水溢洪道泄流能力满足设计要求。消力池两侧回流区基本消失，消力池消能效果良好。②水流出消力池后无明显跌落。防冲槽流速较其他方案减小，设计洪水时，防冲槽处表面最大流速达1.98m/s，底部最大流速达1.81m/s。下游河道冲刷压力减轻，但仍可能造成冲刷，建议加强下游河道防冲措施。③各工况下，0+600 断面右岸流速均较大，设计洪水时达1.29m/s，易对岸坡造成冲刷。建议对尾水整治段0+400 断面以下右岸加强护砌。④江巷水库工程尾水整治段长约610m，之后为池河老河道。整治段河道底宽约100m，而池河老河道主槽仅宽约30m。故遭遇大洪水时，尾水整治段后河道泄流能力不足，壅水严重。建议对池河老河道进行整治■