高溪水库溢洪道除险加固措施研究及水力计算分析

【摘 要】本文对高溪水库溢洪道存在的问题进行了浅析，提出了加固措施，并通过水力计算复核加固后的溢洪道满足泄洪要求。

【关键词】高溪水库；溢洪道；水力计算

1 工程概况

高溪水库位于丽水市莲都区碧湖镇高溪村，在瓯江水系大溪支流高溪上，水库总库容1017万m3，是一座以灌溉为主，结合防洪、发电等综合利用的中型水库。高溪水库主要建筑物由大坝、溢洪道、引水隧洞、电站等组成。水库按50年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核。溢洪道位于大坝左侧，为侧槽式，由侧槽段、调整段、泄槽段和消能段组成。

2 溢洪道存在的主要问题

溢洪道侧堰堰体混凝土衬砌表面风化剥蚀严重，石子大面积外露，堰基、堰体及接触面均存在漏水现象。溢洪道左侧开挖边坡较高，边坡岩石裸露，由弱风化凝灰岩组成，长时间裸露可能会形成少量掉块及小部分塌坍。

3 溢洪道除险加固设计

3.1 侧槽段

3.2 调整段

3.3 泄槽段

3.4 消能段及泄洪渠段

4 溢洪道水力计算

4.1 泄流能力计算

泄流建筑物包括侧槽式溢洪道和发电隧洞。在洪水调度时，发电隧洞流量较小，泄流能力计算时不考虑。侧堰无闸门控制，当库水位超过96.07m时自然泄洪，不考虑淹没及侧收缩，泄流能力按下式计算：

Q=MBH

式中：Q-洪峰流量，m3/s；B-溢流堰宽度，65m；M-综合流量系数，M=m ，取m=0.45。

溢洪道泄流能力见表1：

根据泄流能力成果表可绘制“水位～泄流量”曲线。经调洪计算，溢洪道泄流能力满足防洪标准要求，校核洪水工况时最高洪水位为98.28m，最大泄洪量425m3/s。

4.2 溢洪道水面线计算

4.2.1 泄槽段水面线计算

计算工况为校核洪水工况，起始计算断面为泄槽段起点（0+105m），水深h1采用临界水深hk，采用下式计算：

hk=

泄槽水面线根据能量方程，用分段求和法计算，计算公式如下：

△L =

分段内平均摩阻坡降， = ；n-泄槽槽身糙率系数； -分段

平均流速， =（ + ）/2，m/s； -分段水力半径， =（ + ）/2，m。

泄槽水面线计算成果见表2：

4.2.2 侧槽段水面线计算

侧槽段水面线以侧槽末端断面作为起始计算断面（0+065m），其水深hc与泄槽首端断面临界水深hk比值取1.3，计算工况为校核洪水工况，按下列公式计算：

△Y=

Q =Q +q△X

上式中：△X-计算分段长度，断面2与断面1之间的距离，m；△Y-△X内水面差，m；

= 。

侧槽段水面线计算成果见表3：

将以上水面线计算成果与溢洪道沿程挡墙高度进行比较，溢洪道沿程挡墙高度满足防洪标准要求。

4.3 消能防冲复核

溢洪道下游消能防冲设施未采用砼进行衬砌，现根据采用砼衬砌加固后的挑流消能设施进行计算复核。

（1）挑距按以下公式进行计算：

L=

△L=Ttanβ

L'=L+△L

（2）冲刷坑最大水垫深度按以下公式进行计算：

T=kq Z

t =T-H

式中：T-自下游水面至坑底最大水垫深度，m；tk-最大冲坑深度，由河床面至坑底，m；H-自下游水面至河床面，m；q-鼻坎末端断面单宽流量，m3/（s・m）；Z-上、下游水位差，m；k-综合冲刷系数，取1.4。

消能设施计算成果见表4：

表4 消能设施计算成果表

工况 L' 最大冲坑深度tk L'/tk 规范允许值

根据消能设施计算成果，消能防冲设施满足规范要求。

5 结语

对水库溢洪道进行除险加固，就是针对溢洪道存在的问题采取相应的措施，消除其工程隐患，并对加固方案进行水力计算，通过水力计算成果分析溢洪道加固后能否满足泄洪要求。

参考文献：

[2]水力学（第二版） 成都科技大学水力学教研室编.