捉馬溝水庫側槽溢洪道水面線計算

1、捉馬溝水庫側槽溢洪道水面線計算側槽式溢洪道適宜于在山坡陡峻的岸坡上修建， 傍山開挖溢 洪道側槽段、調整段、泄槽段、效能段等部分。其特點是側槽段 基本沿等高線布置， 水流過堰后進入側槽段， 經過下游調整段調 節(jié)水流形態(tài)，再進入泄槽段泄流。1. 概況捉馬溝水庫， 是一座以灌溉為主， 兼有防洪等綜合效益的小(2)型水庫。水庫總庫容 41.9萬m3,調洪庫容9.9萬m3,興 利庫容24.0萬m3,死庫容8.0萬m3水庫壩址距商南縣城 6km, 距下游西安南京鐵路及“ 312”國道1.0km，壩址處在商南縣捉馬溝村北，控制流域面積8.5km2。捉馬溝水庫原由于當時群眾運動期建設,水庫工程前期工作基礎差,

2、倉促上馬。該工程 于 1974 年開工興建, 1977 年建成蓄水,水庫的主要任務是下游 1500 畝弄年灌溉。2. 溢洪道情況 捉馬溝水庫現狀側槽式溢洪道緊靠右岸山體, 由側槽式溢流 堰、泄槽段、陡坡段組成。溢洪道側堰長22.5m，堰頂寬度1.5m， 堰頂高程596.57m，側槽首段寬2m，末端寬5.8m，泄洪槽下端 接陡坡段，陡坡長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，溢洪道側堰長 22m,側槽始端底寬b=1.9m，末 端底寬B=5.8，側槽比降為0.002，泄槽段維持原設計不變，長37.5m,底寬5.8m,邊墻為直墻；陡坡段

3、長度24.5m,底寬5.4m。3. 泄水流量根據本水庫校核洪水來水量為138m3/s，用加固的新方案中溢流堰進行調洪水跡，調洪后確定水庫校核水位598.65m，相應最大下泄流量 118m3/s。4. 溢洪道水面線計算4.1 側槽末端水深根據 SL 253-2000 溢洪道設計規(guī)范,側槽末端水深按 臨界水深取值，經計算其臨界水深為hk=3.4m，臨界坡降ik=0.0041 。4.2 側槽水面線計算溢洪道側槽內水流為變量流, 槽內流量沿側槽軸線方向逐漸 增大,根據 SL 253-2000 溢洪道設計規(guī)范,側槽水面線采 用有限差方法進行計算,計算公式如下：（1）式中： x-計算段長度，斷面2與斷面1

4、之間的距離，m y- x內水面差，mQ1, Q2 - 斷面 1 及斷面 2 的流量, m3/s；q- 側槽溢流堰單寬流量,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)內平均摩阻坡降。根據公式（1）計算，流量為118m3/s，側槽內水面線成果見表 1 。4.3 泄槽水面線計算泄槽段斷面形式與原設計不變，泄槽長 37.5m，底寬5.8m 槽底縱向坡比 0.045，兩側邊墻為直墻。本次計算泄槽段樁號為 0+0220+059.5段計算。泄槽段水面線計算按照能量方程，用 分段求和法計算，計算公式如下：（ 2）（ 3）式中： 11-2-分段長度，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，取1.05 ;e -泄槽底坡角度，（）；i-泄槽底坡，i=tg e ;-J- 分段內平均摩阻坡降；n- 泄槽槽身糙率系數，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.起始計算斷面位置及其水深應按泄槽上游段調整段或側槽末端水深取值， 根據本次設計溢洪道情況， 起始計算斷面定在泄 槽首部，水深hl取用泄槽首端斷面計算的臨界水深hk。計算泄槽段水面線

6、結果見下表 2。表2 泄槽段水面線計算成果表斷面序號 斷面樁號 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 陡坡段水面線計算4.4.1 陡坡段起始水深計算 陡坡段起始計算斷面位置及其水深 h1 應按陡坡段游段型式分別選取， 根據本次設計溢洪道情況， 確定起始斷面為陡坡首端 以下 3hk 處，起始計算斷面水深 h1 小于 hk ，應按下式計算：（4）式中：q- 起始計算斷面單寬流量，m3 / （ s.m）；Ho- 起始計算斷

7、面渠底以上總水頭，m；e -泄槽底坡坡角；H- 起始計算斷面流速系數，取 0.95.4.4.2 摻氣水深計算根據陡坡段水流速度，確定摻氣水深可按下式計算：（5）式中：h, hb泄槽計算斷面的水深及摻氣后的水深，m；v- 不摻氣情況下泄槽計算斷面的流速，m/s；Z -修正系數，可取1.01.4s/m，流速大者取大值.4.4.3 陡坡段水面線計算 溢洪道陡坡段水面線計算與泄槽段水面線計算方法相同， 均 采用公式（ 2）計算，僅起始水位計算方法不同， 因此陡坡段水面線計算方 法采用同泄槽段水面線計算公式，計算后結果見表3。表3 陡坡段水面線計算成果表斷面序號 斷面樁號 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結語：對于側槽溢洪道的水面線計算， 首先應確定起始水深 計算位置， 從而采用側槽溢洪道水面線計算方法來計算水深， 有 為注意的是在計算側槽段水