琴键堰水力特性数值模拟

胡 晗，杨 伟，侯冬梅

（长江科学院水力学研究所，武汉 430010）

1 研究背景

近年来，由于气候变化导致极端洪涝灾害频发，加之社会经济的快速发展，水利工程的泄洪及防洪安全日益成为广泛关注的重要课题。许多国家，包括国际大坝委员会都在制定新的洪水标准，普遍将原来大坝的洪水标准提高1到2个量级，除了传统的最大可能洪水（MPF）外，甚至还要考虑极端致灾因子如溃坝等的影响，这就使得许多已建工程普遍存在泄洪能力严重不足的问题。因此，寻找一种高效、安全、经济，既可用于新建工程，又可用于已建工程提升改造的泄流设施就成为一个非常迫切的课题。

溢洪道是水库中用来泄洪、控制水库水位的建筑物。在洪水发生时，为了保障水库安全，溢洪道需要拥有较强的泄流能力，许多水利工程选用自由出流式的溢洪道，而不是闸门控制式的溢洪道。溢流堰通常可以分为直线型、曲线型和折叠型。在折叠型的溢流堰中，迷宫堰通过在固定宽度的情况下提供更长的溢流前缘总长，从而达到增强泄流能力的目的。迷宫堰可以建造为不同的形式，其中采用对称梯形设计的迷宫堰泄流能力要高于矩形设计的泄流能力。

琴键堰作为迷宫堰的一种全新形式，平面形状和传统迷宫堰类似，但采用向上游和下游悬出的结构（如图1）。相比于传统迷宫堰，琴键堰得益于向上下游悬出的结构，从而得到更小的生根面积。对大多数水库溢洪道来说，受地形等因素限制，单纯加宽溢洪道提高泄量一般很难办到，也不经济。……