遲 穎

(大連市水利建筑設(shè)計(jì)院，遼寧大連 116021)

1 概述

王家店水庫(kù)位于大連市甘井子區(qū)紅旗鎮(zhèn)棠梨村，始建于1914年4月，1917年11月竣工，是一座以城市供水為主，兼顧防洪的小(1)型水庫(kù)。水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年。

王家店水庫(kù)位于馬欄河的中上游，集雨面積為31.3km2，主河道長(zhǎng)度為10.32km，河道比降為10.82‰。

王家店水庫(kù)樞紐建筑物包括擋水建筑物、泄水建筑物和取水建筑物。擋水建筑物為埋石混凝土重力壩，壩軸線略呈弧形，最大壩高29.09m，上游壩面垂直，下游壩面坡度1∶0.7，壩頂寬3.49m，大壩全長(zhǎng)169.6m;泄水建筑物位于大壩左側(cè)，包括正堰和側(cè)堰兩種堰型，均為實(shí)用堰，自由溢流，正堰3孔，堰寬27.66m，堰凈寬26.86m，堰頂高程為83.32m;側(cè)堰長(zhǎng)90.73m，堰頂高程83.45m。取水建筑物位于壩上游面中間部位，為內(nèi)半徑2.12m的半圓形結(jié)構(gòu)，設(shè)有4個(gè)取水口。

在對(duì)王家店水庫(kù)進(jìn)行水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核的過程中，溢洪道泄洪能力的計(jì)算成果直接影響到水庫(kù)目前防洪標(biāo)準(zhǔn)是否滿足規(guī)范要求的復(fù)核結(jié)果。為了使復(fù)核結(jié)果更加準(zhǔn)確，設(shè)計(jì)院在對(duì)溢洪道泄流能力進(jìn)行理論計(jì)算的同時(shí)，委托大連理工大學(xué)對(duì)王家店水庫(kù)溢洪道泄流能力做了模型試驗(yàn)。下面通過這兩種方法對(duì)王家店水庫(kù)溢洪道泄流能力進(jìn)行分析與探討。

2 下泄流量理論計(jì)算

2.1 正堰泄量計(jì)算

當(dāng)為實(shí)用堰時(shí)，溢洪道的下泄流量按以下公式計(jì)算(依據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》):

式中 B——溢流堰總凈寬，B=nb=26.86m;

b——單孔寬度，b=8.95m;

n——閘孔數(shù)目，n=3;

H0——計(jì)入行進(jìn)流速水頭的堰上總水頭，m;

m——流量系數(shù)，不同堰上水頭的流量系數(shù)值不同;

ε——閘墩側(cè)收縮系數(shù);

ζ0——中墩形狀系數(shù)，查得 ζ0=0.45;

ζK——邊墩形狀系數(shù)，ζK=1;

c——上游堰坡影響系數(shù)，c=1。

經(jīng)計(jì)算，正堰下泄流量如表1所示。

表1 正堰下泄流量成果

2.2 側(cè)堰泄量計(jì)算

側(cè)堰為曲線型實(shí)用堰，下泄流量計(jì)算公式與正堰相同，無墩影響，側(cè)收縮系數(shù)σc=1。

經(jīng)計(jì)算，側(cè)堰下泄流量如表2所示。

表2 側(cè)堰下泄流量成果

2.3 總下泄流量

總下泄流量如表3和圖1所示。

表3 總下泄流量成果

圖1 庫(kù)水位～流量關(guān)系曲線(計(jì)算值)

3 下泄流量模型試驗(yàn)成果

3.1 相似準(zhǔn)則與比尺

模型設(shè)計(jì)遵循重力相似準(zhǔn)則，采用正態(tài)模型，模型試驗(yàn)的長(zhǎng)度比尺為λl=25。各水力參數(shù)的相似比尺見表4。

表4 各水力參數(shù)的相似比尺

3.2 總下泄流量

實(shí)測(cè)了10個(gè)不同庫(kù)水位下的泄流能力，試驗(yàn)結(jié)果見下頁(yè)表5和圖2。

表5 總下泄流量成果

圖2 庫(kù)水位～流量關(guān)系曲線(試驗(yàn)值)

4 分析與探討

通過模型試驗(yàn)可以看出:在堰上水頭為1.46m時(shí)，流量系數(shù)達(dá)到最大值0.4;當(dāng)堰上水頭繼續(xù)增加時(shí)，流量系數(shù)反而逐漸減小，從而使整個(gè)下泄流量值增加速度減緩。此實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算有很大出入，在理論計(jì)算中，堰上水頭大于1.5m后，流量系數(shù)為0.513，且在堰上水頭高于1.5m以后，流量系數(shù)始終沒有變化，均為0.513，因此，總下泄流量增加速度較試驗(yàn)值要大很多。

通過本次比較，模型試驗(yàn)值與理論計(jì)算值相差較大，至于哪個(gè)結(jié)果更為準(zhǔn)確，無法得出確切的結(jié)論，只能在水庫(kù)日后運(yùn)行過程中加強(qiáng)觀測(cè)，以實(shí)踐來論證。本次防洪標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核，本著偏于安全的角度考慮，下泄流量曲線采用的是大連理工大學(xué)模型試驗(yàn)成果?！?/p>

［1］ SL 253—2000溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［2］ 李煒．水力計(jì)算手冊(cè)［M］．第二版．北京:中國(guó)水利水電出版社，2006．