捉馬溝水庫(kù)側(cè)槽溢洪道水面線計(jì)算

1、捉馬溝水庫(kù)側(cè)槽溢洪道水面線計(jì)算側(cè)槽式溢洪道適宜于在山坡陡峻的岸坡上修建， 傍山開挖溢 洪道側(cè)槽段、調(diào)整段、泄槽段、效能段等部分。其特點(diǎn)是側(cè)槽段 基本沿等高線布置， 水流過(guò)堰后進(jìn)入側(cè)槽段， 經(jīng)過(guò)下游調(diào)整段調(diào) 節(jié)水流形態(tài)，再進(jìn)入泄槽段泄流。1. 概況捉馬溝水庫(kù)， 是一座以灌溉為主， 兼有防洪等綜合效益的小(2)型水庫(kù)。水庫(kù)總庫(kù)容 41.9萬(wàn)m3,調(diào)洪庫(kù)容9.9萬(wàn)m3,興 利庫(kù)容24.0萬(wàn)m3,死庫(kù)容8.0萬(wàn)m3水庫(kù)壩址距商南縣城 6km, 距下游西安南京鐵路及“ 312”國(guó)道1.0km，壩址處在商南縣捉馬溝村北，控制流域面積8.5km2。捉馬溝水庫(kù)原由于當(dāng)時(shí)群眾運(yùn)動(dòng)期建設(shè),水庫(kù)工程前期工作基礎(chǔ)差,

2、倉(cāng)促上馬。該工程 于 1974 年開工興建, 1977 年建成蓄水,水庫(kù)的主要任務(wù)是下游 1500 畝弄年灌溉。2. 溢洪道情況 捉馬溝水庫(kù)現(xiàn)狀側(cè)槽式溢洪道緊靠右岸山體, 由側(cè)槽式溢流 堰、泄槽段、陡坡段組成。溢洪道側(cè)堰長(zhǎng)22.5m，堰頂寬度1.5m， 堰頂高程596.57m，側(cè)槽首段寬2m，末端寬5.8m，泄洪槽下端 接陡坡段，陡坡長(zhǎng)30.4m，坡比1 : 2。溢洪道在右岸巖石岸坡上 開鑿而成,溢洪道邊墻為漿砌石砌筑而成。加固處理后，溢洪道側(cè)堰長(zhǎng) 22m,側(cè)槽始端底寬b=1.9m，末 端底寬B=5.8，側(cè)槽比降為0.002，泄槽段維持原設(shè)計(jì)不變，長(zhǎng)37.5m,底寬5.8m,邊墻為直墻；陡坡段

3、長(zhǎng)度24.5m,底寬5.4m。3. 泄水流量根據(jù)本水庫(kù)校核洪水來(lái)水量為138m3/s，用加固的新方案中溢流堰進(jìn)行調(diào)洪水跡，調(diào)洪后確定水庫(kù)校核水位598.65m，相應(yīng)最大下泄流量 118m3/s。4. 溢洪道水面線計(jì)算4.1 側(cè)槽末端水深根據(jù) SL 253-2000 溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范,側(cè)槽末端水深按 臨界水深取值，經(jīng)計(jì)算其臨界水深為hk=3.4m，臨界坡降ik=0.0041 。4.2 側(cè)槽水面線計(jì)算溢洪道側(cè)槽內(nèi)水流為變量流, 槽內(nèi)流量沿側(cè)槽軸線方向逐漸 增大,根據(jù) SL 253-2000 溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范,側(cè)槽水面線采 用有限差方法進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算公式如下：（1）式中： x-計(jì)算段長(zhǎng)度，斷面2與斷面1

4、之間的距離，m y- x內(nèi)水面差，mQ1, Q2 - 斷面 1 及斷面 2 的流量, m3/s；q- 側(cè)槽溢流堰單寬流量,m3/（s.m）；v1, v2- 斷面 1 及斷面 2 的水流平均流速, m/s；-J- 分段區(qū)內(nèi)平均摩阻坡降。根據(jù)公式（1）計(jì)算，流量為118m3/s，側(cè)槽內(nèi)水面線成果見表 1 。4.3 泄槽水面線計(jì)算泄槽段斷面形式與原設(shè)計(jì)不變，泄槽長(zhǎng) 37.5m，底寬5.8m 槽底縱向坡比 0.045，兩側(cè)邊墻為直墻。本次計(jì)算泄槽段樁號(hào)為 0+0220+059.5段計(jì)算。泄槽段水面線計(jì)算按照能量方程，用 分段求和法計(jì)算，計(jì)算公式如下：（ 2）（ 3）式中： 11-2-分段長(zhǎng)度，m；h

5、1 ， h2 - 分段始，末斷面水深，m；v 1， v2 - 分段始，末斷面平均流速， m/s；（T 1, （T 2 -流速分布不均勻系數(shù)，取1.05 ;e -泄槽底坡角度，（）；i-泄槽底坡，i=tg e ;-J- 分段內(nèi)平均摩阻坡降；n- 泄槽槽身糙率系數(shù)，查附錄表 A.7；-v- 分段平均流速， -v=（ v1 +v2 ） /2 ， m/s；-R- 分段平均水力半徑，-R= （ R1 +R2 ） /2 ， m.起始計(jì)算斷面位置及其水深應(yīng)按泄槽上游段調(diào)整段或側(cè)槽末端水深取值， 根據(jù)本次設(shè)計(jì)溢洪道情況， 起始計(jì)算斷面定在泄 槽首部，水深hl取用泄槽首端斷面計(jì)算的臨界水深hk。計(jì)算泄槽段水面線

6、結(jié)果見下表 2。表2 泄槽段水面線計(jì)算成果表斷面序號(hào) 斷面樁號(hào) 斷面水深 流速hk 0+022.0 3.4 5.98h1 0+032.0 2.73 7.45h2 0+042.0 2.52 8.07h3 0+053.5 2.4 8.49h4 0+059.5 2.34 8.734.4 陡坡段水面線計(jì)算4.4.1 陡坡段起始水深計(jì)算 陡坡段起始計(jì)算斷面位置及其水深 h1 應(yīng)按陡坡段游段型式分別選取， 根據(jù)本次設(shè)計(jì)溢洪道情況， 確定起始斷面為陡坡首端 以下 3hk 處，起始計(jì)算斷面水深 h1 小于 hk ，應(yīng)按下式計(jì)算：（4）式中：q- 起始計(jì)算斷面單寬流量，m3 / （ s.m）；Ho- 起始計(jì)算斷

7、面渠底以上總水頭，m；e -泄槽底坡坡角；H- 起始計(jì)算斷面流速系數(shù)，取 0.95.4.4.2 摻氣水深計(jì)算根據(jù)陡坡段水流速度，確定摻氣水深可按下式計(jì)算：（5）式中：h, hb泄槽計(jì)算斷面的水深及摻氣后的水深，m；v- 不摻氣情況下泄槽計(jì)算斷面的流速，m/s；Z -修正系數(shù)，可取1.01.4s/m，流速大者取大值.4.4.3 陡坡段水面線計(jì)算 溢洪道陡坡段水面線計(jì)算與泄槽段水面線計(jì)算方法相同， 均 采用公式（ 2）計(jì)算，僅起始水位計(jì)算方法不同， 因此陡坡段水面線計(jì)算方 法采用同泄槽段水面線計(jì)算公式，計(jì)算后結(jié)果見表3。表3 陡坡段水面線計(jì)算成果表斷面序號(hào) 斷面樁號(hào) 斷面水深 摻氣水深 流速h1 0+069.2 1.97 2.41 15.9h2 0+075.0 1.94 2.37 15.96h3 0+084.0 1.51 1.85 16.02結(jié)語(yǔ)：對(duì)于側(cè)槽溢洪道的水面線計(jì)算， 首先應(yīng)確定起始水深 計(jì)算位置， 從而采用側(cè)槽溢洪道水面線計(jì)算方法來(lái)計(jì)算水深， 有 為注意的是在計(jì)算側(cè)槽段水