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)和陽日灣鎮(zhèn)境內(nèi)，地處玉泉河流域的中游。龍?zhí)蹲焖娬揪嚓柸諡虫?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。二通過模型試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)原方案溢洪道存在的問題（一）：左右邊墩在兩側(cè)采用的是直角型式，水流在過流時(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修改原方案后溢洪道中孔堰面曲線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，說明此修改方案可以滿足三股水舌對(duì)沖消能的目的，故可以進(jìn)行試驗(yàn)論證。三溢洪道軸線的修改溢洪道溢洪道中心線繞高程為680m的上游拱圈線逆時(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足設(shè)計(jì)和校核下的泄水能力，水舌入水點(diǎn)