消力池水躍消能試驗分析

邸國平 李治勤

（1.太原理工大學 030024；2.山西省水利水電科學研究院 030002）

1 澇河水庫溢洪道概述

澇河水庫位于汾河支流澇河中段，水庫溢洪道位于大壩右端，為開敞式溢洪道，設計流量260m3/s（P=2%），校核流量為914m3/s（P=0.1%），根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000），原設計出口消能工采用30年一遇洪水標準，相應泄量177m3/s。消能采用底流消能方案。

原設計方案在泄放30年一遇及50年一遇洪水時，溢洪道進口、一級陡坡及二級陡坡段水流平順，流速分布比較均勻，流態基本穩定，在消力池內也均能發生水躍；但當泄放1000年一遇洪水時，原設計方案消力池中不能產生完全形式的水躍，消能方式近似變為挑流消能，挑射水股挑起后落在海漫上產生很大的動水沖擊壓力，沖擊力會把海漫段沖毀，由于溢洪道基礎為土基，溢洪道基礎很容易受到沖刷，這樣很容易威脅到消力池的安全，所以經試驗原設計方案不能滿足工程實際要求。

2 模型設計及水利要素量測

試驗采用正態整體模型制作，按重力相似準則設計，模型制作滿足《水工模型試驗規程》精度的要求，模型范圍取溢洪道庫區上游150m，溢洪道下游轉彎后80m的范圍。

根據試驗設備、場地及精度的要求，采用長度比尺λl，水流各物理量比尺為：

建筑物是鋼筋混凝土結構，其糙率np=0.015，要求模型糙率為nm=0.015/λn=0.0081，模型采用有機玻璃和聚氯乙烯板材制作，其糙率n=0.0075～0.0085，滿足要求，為方便流態觀測，側墻均選用有機玻璃板制作。

為滿足溢洪道進口水流相似，模型中庫區部分依據設計提供的庫區地形按長度比尺縮制，表面用水泥砂漿粉制而成，出口防沖槽后也按地形圖進行縮制。……