浅谈水库溢洪道泄槽上游接陡坡明渠时起始计算断面选择

浅谈水库溢洪道泄槽上游接陡坡明渠时起始计算断面选择

王杨

德宏州水利电力勘察设计院 云南 德宏芒市 678400

【摘 要】 若工程中溢洪道泄槽上游接一段较长的陡坡明渠，如帮养水库溢洪道泄槽2上游接陡坡明渠（泄槽1）长91m，末端流速较大，把泄槽1、泄槽2整体计算，泄槽2起始断面取泄槽1末端水深、流速，计算结果符合能量守恒定律及水面线常规成果。

【关键词】 泄槽起始断面 选择 帮养水库溢洪道泄槽

一、工程概况

帮养水库工程位于德宏州瑞丽市户育乡帮养村境内，地处瑞丽江二级支流，喊撒大沟一级支流的南约河上游，水库是一座以“工业用水和农田灌溉”为供水任务的小（1）型水利工程，水库总库容503.4万m³，年总供水量643.9万m³，主要是解决瑞丽市进出口加工制造基地（工业园区）部分工业用水及帮养村户育乡灌区3200亩耕地的灌溉用水，工程兴建后将对该区的社会经济发展起着重要的促进作用。工程由枢纽工程和输水工程组成，水库枢纽工程由大坝、溢洪道、输水导流隧洞组成。

溢洪道位于大坝右岸，采用开敞式实用堰，下游消能方式为底流消能。消能防冲洪水位1128.47m（P=5%）时下泄流量为41.0m³/s；校核洪水位1129.59m（P=0.2%）时下泄流量为80.6m³/s。溢洪道由进水渠段、控制段、缓坡段、泄槽1段、泄槽2段及消力池组成，全长354.90m。泄槽1段长度91m，坡比1：1.61，泄槽2段长度85m，坡比1：2.2。

二、泄槽水面线计算

受瑞丽市水利局委托，工程可行性研究阶段由德宏州水利电力勘察设计院负责完成，2019年6月德宏院完成工程可行性研究报告（送审稿），目前工程可研阶段水工部分已通过专家评审，设计过程中，计算溢洪道泄槽2陡坡段水面线时，根据《溢洪道设计规范》(SL253-2018)，泄槽2陡坡段上游衔接陡坡明渠，起始断面定在泄槽首端以下3h_k处，计算得泄槽2由起始断面起水深变大，流速变小，水流势能不断转化为动能，流速应一直变大，这不符合能量守恒定律，也不符合规范附图中水面线水深一直变小的规律。若把泄槽1、泄槽2整体计算，泄槽2起始断面取泄槽1末端水深、流速，则泄槽2段水深一直减小，流速一直增大，符合水面线常规成果，具体计算如下：

1、泄槽分1、2两段计算水面线

泄槽1段水面线计算

泄槽1陡坡段上游衔接缓坡明渠，起始断面定在泄槽首部，水深h₁取用泄槽首段断面计算的临界水深h_k，起始断面水深取临界水深3.46m。计算成果见下表：

泄槽1陡坡段水面线计算 （校核洪水） 表2-1

泄槽2段水面线计算

泄槽2陡坡段上游衔接陡坡明渠，根据《溢洪道设计规范》(SL253-2018)起始断面定在泄槽首端以下3h_k处，起始计算断面水深h₁＜h_k按下式计算：起始计算断面水深h₁计算成果见表表2-2。

q—起始计算断面单宽流量，m³/s；

H₀—起始计算断面渠底以上总水头，m。

起始计算断面水深h₁计算成果表2-2

泄槽陡坡段水面线计算成果见表2-3。

泄槽2陡坡段水面线计算 （校核洪水） 2-3

水面线计算成果得，泄槽1陡坡段末端水深0.864m，流速27.44m/s；泄槽2陡坡段上游衔接陡坡明渠，起始断面定在泄槽首端以下3h_k处，泄槽2段长85.00m，起始断面距离渠首端10.38m，起始计算断面至泄槽末端74.62m。计算起始计算断面水深0.61m，泄槽分为两段计算，泄槽2起始计算断面水深只与泄槽1首末高差有关，计算得泄槽2末端水深0.74m，流速29.89m/s。

泄槽1、泄槽2都是陡坡，计算得泄槽2末端比泄槽1末端流速大，水深小，符合常规。但计算得泄槽2由起始断面起，水深变大（由0.61m增大到0.74m），流速变小（由36.27m/s减小到29.89m/s），水流势能不断转化为动能，流速应一直变大，这不符合能量守恒定律，也不符合规范附图中水面线水深一直变小的规律。

2、泄槽1、2两段整体计算水面线

若把泄槽1、泄槽2整体计算，泄槽2起始断面取泄槽1末端水深、流速，水深一直减小，流速一直增大，符合水面线常规成果，计算得泄槽2末端水深0.801m，流速27.63m/s；

三、结语

规范中规定溢洪道泄槽上游衔接陡坡明渠或实用堰，起始断面定在泄槽首端以下3h_k处，适用于上游衔接陡坡明渠较短，流速增加不大的情况，若工程中溢洪道泄槽上游接一段较长的陡坡明渠，如帮养水库溢洪道泄槽2上游接陡坡明渠（泄槽1）长91m，末端流速较大，把泄槽1、泄槽2整体计算，泄槽2起始断面取泄槽1末端水深、流速，计算结果符合能量守恒定律及水面线常规成果。

参考文献

[1]《溢洪道设计规范》(SL253-2018)；

[2]《云南省瑞丽市帮养水库工程可行性研究报告》德宏州水利电力勘察设计院，2019年6月。

作者：王杨，男，1984年8月生，德宏州水利电力勘察设计院，工程师，

主要从事水工设计与施工管理工作。联系电话：18088216899。

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