第５期总第１７１期 ２０１０年９月 浙江水利科技 Ｚｈｅｊｉａｎｇ Ｈｙｄｒｏｔｅｃｈｎｉｃｓ Ｎｏ．５ Ｔｏｔａｌ Ｎｏ．１７１ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２０１０ 阶梯式消能工在大河口水库溢洪道中的应用 王洪伟’，徐（１．安吉县水利局，浙江岗 安吉３３３０００； 杭州 ３１００２０） ２．浙江省水利河口研究院，浙江摘要：大河口水库工程除险加固中，将溢洪道原来的光滑陡槽改为阶梯式消能工后，下泄水流在消力池 内均能够形成水跃，有效地降低了泄洪对左侧公路的安全影响。 关键词：阶梯式消能工；溢洪道；光滑陡槽；应用 中图分类号：ＴＶ６５３ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８—７０１Ｘ（２０１０）０５—００４０－０３ １工程概况 大河口水库位于安吉县鄣吴镇西南部约４ Ｉｎｎ处，西苕 溪支流浑泥港沙河上游。水库集雨面积１９．６ ｋｍ２，主流长 度８．２ ｋｍ，原设计总库容１ ０１０万ｍ３，是一座以灌溉为主， 结合防洪、发电、养殖等综合利用的中型水利工程。 工程始建于１９６４年，１９６５年完工。枢纽工程由拦河 坝、溢洪道、输水洞及电站等建筑物组成。水库运行４５ ａ 来，经历了多次洪水的考验，发挥了较大的经济和社会效 益，但同时也存在不少问题，影响水库安全运行。根据 《浙江省安吉县大河口水库大坝安全鉴定报告》，大河口水 库大坝定为“三类坝”，必须进行加固处理。 该除险加固工程调洪计算结果为１００ ａ一遇设计洪水位 １２７．０９ ｍ，相应下泄流量２２０ ｍ３Ｉｓ；２ ０００ ａ一遇校核洪水位 １２７．９９ ｍ，相应下泄流量３８０ ｒｎ３／ｓ。 溢洪道加固设计采用底流消能，２级消力池方案溢洪道 总长１７４．８９ ｍ。具体如下： 溢流堰长５０ ｍ（扣除桥墩后净宽４７ ｍ）、宽３．５ ｍ的宽 顶堰，上游坡度为Ｉ：２。溢流堰后接３级泄槽，３级泄槽均 为梯形断面。泄槽末端接新建的２级消力池。第１级消力 池长２５ ｍ，池深２．０ ｍ，池宽２０ ｍ，池底高程为１０２．３０ ｍ； 第２级消力池池长２０ｍ，池深１．０ｍ，池宽２０ｍ，池底高程 图１工程平面布置图 ２溢洪道光滑陡槽消能 原溢洪道为开敞式宽顶堰，后接二级光滑陡槽，陡槽 １０３．３０ ｍ。结合现场地形特征，消力池左岸边墙采用直立式 混凝土挡墙，右岸采用１：１斜坡混凝土挡墙。工程平面布 置见图１，溢洪道剖面布置见图２。 溢洪道后的泄洪渠按２０ ａ一遇标准设计，起点桩号０＋ ０００．００ ｍ处渠底高程为１０４．０ ｍ，以桩号０＋１００．００ ｍ和桩 号０＋３００．００ ｍ为分界，３段渠道的设计底坡分别为２．０， 末端采用斜挑鼻坎消能。多年运行下来，都是在小流量情 况下运行，虽然没有造成什么破坏，但是在大流量运行时 将严重影响左侧公路的安全，进而影响溢洪道的行洪安全。 为此此次除险加固设计将消能方式改为底流消能。通过水 工模型试验表明： １．０，０．５％，至渠道末端桩号０＋４７６．６８ ｍ处，渠底高程为 ９９．１７ ｍ 校核工况（Ｐ＝０．０５％）：由于第１级泄槽两侧边墙在 平面上的非对称布置，且横断面净宽由桩号０＋０１１．５８ ｍ处 的５０ ｍ逐渐收缩到桩号０＋０７１．６９ ｍ处的２６ ｍ，加之主库 区位于溢洪道的右前方，过堰水流人泄槽后在第１段泄槽 内左侧边墙处形成壅水，横断面上泄槽左侧水深明显大于 收稿日期：２０１０－０３－０８ 右侧，至第２级泄槽收缩断面处水深横断面分布逐渐均匀， 水流至第３级泄槽桩号０＋１２１．６９ ｍ处直接挑入消力池内， 作者简介：王洪伟（１９７４一），男，工程师，大学本科，主要 从事水利工程建设管理工作。 ・并在一级消力池左岸沿程形成翻滚激烈的涌浪，消力池左 ４０・ 侧涌浪翻滚至１１４．３ ｍ高程，流态见图２。 图２ Ｐ＝０．ｏ５％流态图（光滑陡槽消能） 设计工况（Ｐ＝１％）：第１级泄槽内流态基本类似于校 核工况，水流沿程逐渐偏向右岸，至收缩断面桩号０＋ ０８６．６９ ｍ处，主流主要集中于泄槽，泄槽内横断面上 水深分布不均。在第３级泄槽起始断面桩号０＋１２１．６９ ｍ处 ，水流直接挑入消力池内，挑流水舌位于桩号０＋１３２．５０ ＩＩｌ， 消力池左侧涌浪翻滚至ｌ１２．３ ｍ高程。 消能工况（Ｐ＝３．３３％）：泄槽内流态基本类似于设计 工况，水流在第３段泄槽的起始断面桩号０＋１２１．６９ ｍ处集 中于泄槽，入池挑流水舌位于桩号Ｏ＋１３２．２４ ｍ处，泄 槽对岸消力池内涌浪翻滚至１１１．０ ｎｌ高程，二级池内涌浪跌 落位置位于桩号０＋１６１．８９ ｍ处。 Ｐ＝２０％工况：槽内流态基本类似于消能工况，入池水 舌位于桩号０＋１２８．８９ ｍ处，泄槽对岸消力池内涌浪最高至 １０８．９ ｍ高程，流态见图３。 图３ Ｐ＝２０％流态图（光滑陡槽消能） 试验还观测了５ ａ以下小流量洪水的流态情况，即便是 泄流量只有ｌ０ ｍ３／ｓ的情况下，也直接挑入消力池内，不能 形成底流消能。 因此，该方案显然不能够满足设计要求，需要进行 优化。 第１７１期・浙江水利科技・２０１０年第５期 ３阶梯式消能工布置 根据光滑陡槽水流流态情况，对第２级泄槽设置非常 规的非连续外凸式阶梯，第２级泄槽坡降由原来１：１改为 １：２，并设置内凹式台阶进行坡面消能（见图４）。结果表明： 校核工况（Ｐ＝０．０５％）：横断面水深在第１级泄槽末 分布趋于均匀，第２级泄槽内阶梯坡面消能作用不大。水 流沿着第３级坡泄槽进入消力池内，在第３级泄槽阶梯式 斜坡上发生水跃，泄槽对岸涌浪翻滚至１１２．５ ｍ高程。水流 翻滚并折向消力池右岸，流态见图５。 图４泄槽剖面布置图 图５ Ｐ＝０．ｏ５％流态图（阶梯式消能） 设计工况（Ｐ＝１％）：第１、２级泄槽流态基本同校核 工况。水流进入第３级泄槽，在阶梯坡面上产生掺气漩滚， 并在阶梯式斜坡上产生水跃。实测桩号０＋１０８．８３ ｍ处横断 面平均流速１２．９９ ｍ／ｓ，跃首处横断面平均流速１４．２２ ｍ／ｓ。 泄槽对岸涌浪翻滚至１０９．８ ｍ高程，经消力墩消能后，浪 高、翻滚激烈程度大为改善。一级池内左岸处，实测底部 最大顶冲流速４．Ｏ０ ｍ／ｓ，在一级消力池末主流集中于左侧， 宽度约ｌ８ ｍ。在一级池右岸的边坡上存在小范围的回流区。 二级消力池内形成水跃。 消能工况（Ｐ＝３．３３％）：第１级泄槽内，横断面水深 分布略有不均，左侧水深略高于泄槽右侧；水流进入第２ 级阶梯泄槽后，阶梯坡面消能作用明显；水流进入第３级 泄槽后在阶梯台阶上发生掺气漩滚，在池内发生水跃，消 力墩处水流翻滚激烈。涌浪也主要集中于池中的消力墩处， 一级池左岸边墙处，实测最大底部顶冲流速约２．３６ Ｔｎ／ｓ，无 ・４１ ・ 总第１７１期・浙江水利科技・２０１０年第５期 明显翻滚涌浪存在。受消力池转弯影响，在～级池右岸边 坡处形成小范围回流，最大流速３．７６ ｍ／ｓ。二级消力池内形 成水跃。 高度、激烈程度均有所减小，尤其是消能工况，一级池左 岸转弯边墙处无明显涌浪存在。在Ｐ＝２０％３－况下，水流 经坡面台阶及消力墩消能充分，一级消力池内水流平顺。 Ｐ＝２０％３２况：泄槽内流态基本类似于消能工况，一级 池内跃首位于桩号０＋１２４．６９ ｍ处，经消力墩后消能充分， 左岸无涌浪存在，池内水流平顺，流态见图６。 ４结语 通过大河口水库泄洪道消能工优化布置研究表明，利 用阶梯式消能工新型消能技术，可以有效减轻下游消能防 冲压力，降低溢洪道消力池导墙的安全隐患；同时也解决 了除险加固工程中普遍存在的改建建筑物布置受现有客观 条件制约的矛盾。成果对类似的改扩建和新建工程具有广 泛的推广应用价值。 参考文献： ［１］陆芳春，徐岗，施林祥，等．阶梯式消能工在石壁水库工程中 的应用研究［Ｊ］．浙江水利科技，２ＯＯ６（１）：３２—３３． ［２］陆芳春，包中进，徐岗．阶梯式溢流面水力特性规律研究 ［Ｊ］．浙江水利科技，２００８（２）：３４—３８． ［３］黄智敏，朱红华．缓坡度陡槽溢洪道阶梯消能研究与应用 图６尸＝２０％流态图（阶梯式消能） ［Ｊ］．中国水利水电科学研究院学报，２ＯＯ５（３）：１７９—１８２． （责任编辑屠福河） 总之，流态明显改善。校核、设计工况下，涌浪范围、 （上接第３９页）提高工程设计水平、改善和提高水闸除险 效果及资金效用，以利于工程的运行、维护和管理。 ｄｅｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ０ｆ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｃｏｎｃｒｅｔｅ ｂｅａｍｓ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ ｂｙ ｆｉｂｅｒ— ｅｒｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａｓｔｉｃｓ［Ｊ］，Ｃａｐ．ｓｉｔｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，２０Ｏ４（６３）：２７１— ２８Ｉ． ５结语 ［２］Ｌｅｅ Ｈ．Ｓ，Ｎｏｇｕｃｈｉ ｔ，Ｔｏｍｏｓａｗａ Ｆ．ＦＥＭ ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｐｅｒｆｏｎｒｍｎ（￣ｏｆ ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｅｄ ＲＣ ｓｔｒｕｅＢａｒｅｓ ｄｕｅ ｔｏ ｒｅｈａｒ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ［ＡＪ， Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｌｌｃｌ－￣ｅ Ｕｎｄｅｒ Ｓｅｖｅｒｅ Ｃｏｎｄｉｆｎｓ，ｏ Ｔｒｏｍｓａ，Ｎｏｒｗａｙ，１９９８：３２７—３３６． 针对大部分水闸的钢筋混凝土构件出现不同的老化问 题，利用有限元方法对箍筋锈蚀钢筋混凝土构件的老化机 理进行分析，并在其基础上提出增强水闸混凝土结构老化 ［３］徐善华．混凝土结构退化模型与耐久性评估［Ｄ］．牛荻涛，指 导．西安，西安建筑科技大学，２０Ｏ３：１１３—１２０． 的加固处理方法及水闸混凝土结构耐久性的建议。 参考文献： ［１］Ｈｓｕａｎ．Ｔｅｌｌ Ｈｕ．Ｆｕ・Ｍｉｎｇ Ｌｉｎ，Ｙｉｈ—Ｙｕａｎ Ｊａｎ．Ｎｏｎｌｉｎｅａｒ ｆｉｎｉｔｅ （责任编辑屠福河） 浙江省农村水电站管理信息系统建设工作会议在杭召开 ２０１０年８月３１日，全省农村水电站管理信息系统建设工作会议在杭州召开。厅党组成员、副许文斌出席会议并讲 话。各市、县（市、区）水利（水电、水务）局农村水电站管理信息系统管理员参加会议。会议由省水电管理中心主任裘 江海主持。会议全面回顾总结了浙江省农村水电站管理信息系统建设工作，对下一阶段工作任务进行了部署。 浙江省农村水电站管理信息系统建设始于２００８年，经水电中心、信息中心和各级水行政主管部门的共同努力，在方案 论证，开展试点，系统优化等工作基础上，完成了全省３ １１９座电站的数据收集、核对和录入，于２０１０年７月正式投入使 用。该系统投入使用，推进了农村水电站管理信息化、规范化和科学化，提高全省农村水电行业管理水平。 许文斌副指出：农村水电站管理信息系统是浙江省农村水电工作的重要组成部分，同时也是实现“十二五”农村 水电工作目标的重要支撑。当前，浙江省农村水电站管理信息系统框架以基本形成，对掌握全省农村水电站基本情况，提 高管理水平和效率作用明显。各地要做好系统信息保密工作，注重管理队伍建设，加强系统使用和管理，充分发挥信息系 统优势，力争在农村水电行业管理上水平，出成效。 对下一个阶段的工作，许文斌副要求水电中心、信息中心和各级水行政主管部门充分认识面临的机遇和挑战，结 合全省农村水电工作目标和任务，开拓创新，加快日常管理工作电子化功能开发，丰富信息数据库内容，进一步完善农村 水电站管理信息系统，为建设民生水电、和谐水电服务。 ・摘自浙江水利网 ４２・
