拱壩溢洪道優(yōu)化

一種應(yīng)用于溢洪道進(jìn)口邊墩體型優(yōu)化設(shè)計(jì)具體方法為：將溢洪道進(jìn)口邊墩墩型由直角型式改為圓弧型式，同時(shí)增大中孔的挑距和挑坎末端的高程。一工程概況龍?zhí)蹲焖娬疚挥谏褶r(nóng)架林區(qū)宋洛鄉(xiāng)和陽(yáng)日灣鎮(zhèn)境內(nèi)，地處玉泉河流域的中游。龍?zhí)蹲焖娬揪嚓?yáng)日灣鎮(zhèn)約26km，距神農(nóng)架管理區(qū)——松柏鎮(zhèn)約42km，距南漳縣城約218km，距襄樊市區(qū)約263km，距宜昌城區(qū)約282km。大壩為碾壓混凝土拋物線(xiàn)型變厚雙曲拱壩，大壩建基面高程595.00m，壩頂高程693.00m，最大壩高98m，拱壩頂層拱圈左拱端厚7.79m，拱冠處厚6.00m，右拱端厚6.08m，壩底寬19.63m。大壩右岸地質(zhì)狀況不如左岸地質(zhì)條件好。二通過(guò)模型試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)原方案溢洪道存在的問(wèn)題（一）：左右邊墩在兩側(cè)采用的是直角型式，水流在過(guò)流時(shí)候橫向流速加大，并且有旋渦現(xiàn)象，流態(tài)不穩(wěn)，（二）：三孔水舌分散，兩邊孔水舌高，中孔水舌低，根本沒(méi)有達(dá)到對(duì)沖消能的效果。（三）：中孔水舌與左右邊孔水舌在入水附近匯合成一股較集中水流，沖坑深而陡，極為不利。而且水舌入水點(diǎn)靠近右岸，水舌沖擊岸坡。三原方案溢洪道進(jìn)口邊墩的優(yōu)化設(shè)計(jì)（一）：將直角型式改為圓弧型式，以減小橫向流速使進(jìn)口水流的流態(tài)穩(wěn)定，溢洪道優(yōu)化后的平面圖溢洪道優(yōu)化前的平面圖溢洪道邊墩改造前后模型實(shí)驗(yàn)對(duì)比圖此方案下進(jìn)口流態(tài)改善明顯。通過(guò)水力學(xué)計(jì)算，在設(shè)計(jì)流量下，平均橫向流速由原方案的2.8m/s減小到1.3m/s，水流流態(tài)也較穩(wěn)定，符合要求。邊墩改造前邊墩改造前二中孔溢流堰優(yōu)化設(shè)計(jì)中孔溢流堰加長(zhǎng)2.599m，挑坎末端高程也增加1m，即由659.862m增為660.862m，同時(shí)反弧半徑由6m增加到8m。原方案溢洪道中孔堰面曲線(xiàn)修改原方案后溢洪道中孔堰面曲線(xiàn)中孔溢流堰改造前后模型試驗(yàn)水舌對(duì)比中孔改造前水舌中孔改造后水舌中孔溢流堰優(yōu)化前后水舌軌跡線(xiàn)水力計(jì)算得出原方案水舌軌跡水力計(jì)算得出改造原方案后水舌軌跡由計(jì)算可看出，在修改原方案后，中孔水舌和邊孔水舌在空中能夠發(fā)生沖撞，說(shuō)明此修改方案可以滿(mǎn)足三股水舌對(duì)沖消能的目的，故可以進(jìn)行試驗(yàn)論證。三溢洪道軸線(xiàn)的修改溢洪道溢洪道中心線(xiàn)繞高程為680m的上游拱圈線(xiàn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了6°，在右孔加設(shè)5°的貼角。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)此方案下的水舌基本位于河道中心稍微偏向左岸方向，因左岸地質(zhì)條件良好，故不會(huì)造成很大影響。貼角的作用也使三股水舌拋射出去后相互擠壓，增大了挑距，水舌更是碰撞厲害，消能效果良好。四二道壩的修改原方案下的二道壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂高程610m，上游面為垂直面，下游面為1：1的坡面。二道的結(jié)構(gòu)形式及壩頂高程基本可行，但放置位置離拱壩較近，不能充分發(fā)揮水墊塘的效益。故在修改方案二中將二道壩往下游挪了將近28.37m。優(yōu)化后整體效果圖

五總結(jié)首先，通過(guò)對(duì)溢洪道進(jìn)口的改造即將溢洪道進(jìn)口邊墩墩型由直角型式改為圓弧型式，可以使進(jìn)口橫向水流流速小且流態(tài)穩(wěn)定，產(chǎn)生的動(dòng)水壓強(qiáng)和動(dòng)水壓力較原方案小，對(duì)大壩整體有利；并且將中孔挑坎末端高程加高，同時(shí)增大反弧半徑，從而增加中孔的挑據(jù)以使其與左右邊孔水舌相撞，結(jié)合壩下游二道壩形成的水墊塘，消能效果良好，而且優(yōu)化后的溢洪道較原方案更能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和校核下的泄水能力，水舌入水點(diǎn)