浅析溢流双曲拱坝的水力学问题.pdf

第30卷第lI期 人民黄河 VoI．30．No．11 2008年11月 YELLOWRIVER Nov．，2008 【水利水电工程】 浅析溢流双曲拱坝的水力学问题 勾兆莉，宋莉萱，吴国英 (黄河水利科学研究院，河南郑州450003) 摘要：根据模型试验结果，讨论了某工程溢流双曲拱坝出现的水力学等方面的问题，原设计方案拱坝溢流的流程短，堰 顶至鼻坎的落差小，挑流水舌以平抛或自由跌落方式泄入下游，水舌扩散及掺气极不充分。要尽可能加大落差及流程， 以使水舌挑距及泄量更为理想，对溢流拱坝采用长连续挑流鼻坎消能与冲刷的水力特性进行分析计算表明，其挑流水舌 在空中的消能率较小。 关键词：双曲拱坝；冲底流速；时均动水压力；消能率 中图分类号：TV642．4 文献标识码：A 文章编号：1000—1379(2008)1卜0090--02 1概况 某水库主要建筑物为浆砌石双曲拱坝，采用坝顶溢流方式 泄洪，坝高66．8m，溢流坝前缘宽80m，设计水位为642．8m， g} q 设计流量为l753．0 m3／s，鼻坎单宽流量为24．35n13／(s·m)， g 3 不设置闸门，自由溢流敞泄。库区为典型的V形峡谷，适宜于 修建轻型高拱坝。 霉 。 2拱坝溢流的水力特性 占 采用短悬臂、长连续挑流鼻坎消能，不设闸门，自由敞泄。 此种鼻坎型式简单，施工方便，但消能效果不好。挑流水舌呈 水帘状，挑距接近40m，将危及坝脚安全，挑流水舌的2／3砸在 两岸岸坡上，影响坝肩稳定。国内很多高拱坝采用了新型消能 工，将挑流水舌纵向拉开，横向扩散，对冲消能，使水舌的能量 图1拱坝堰面体型 尽可能在空中消减，减小下游河床冲刷。模型试验过程中，曾 3消能与冲刷 试图在鼻坎上设置各种体型的分流齿及侧墙上设挑流坎，但因 落差较小、流程短，故不能形成扩散对冲的挑流水舌，挑距也无 3．1冲底流速计算 明显增加。 冲底流速是衡量消能效果的重要参数，水舌射流进入下游 溢流拱坝在不能采用新型消能工的条件下，只能将“短悬 水垫塘属急变流态，射流对河床的冲击力包括时均压力和脉动 压力，鉴于射流进入水垫塘的扩散基本符合自由紊动射流的规 臂鼻坎”设计为“长悬臂鼻坎”，增加水头落差和溢流流程。溢 ‘ 律，冲底流速可表示为 流拱坝修改方案选用长悬臂连续挑流鼻坎，使坝的拱半径减 小，曲率的增加使水流向心集中作用更加明显，挑流水舌挑距 v．／vo=R,／瓜 (1) 明显增加(达60m)，砸两岸岸坡的现象基本消除。 v,．／Vo=2．25／厢 (2) k·sin#=∥瓦 (3)