百色市那坡水库溢洪道设计及其三维流场数值模拟研究

李 熙

(中科信德建设有限公司，四川 成都 610057)

那坡水库位于广西百色市南盘江之上，是兼有农业供水、防洪等功能的小(1)型水库工程。挡水建筑物为复合土工膜防渗风化料坝，坝轴线方位角N20.41°E，坝轴线长80.02m，坝顶高程1365.00m，防浪墙顶部高程为1366.00m，坝顶宽5.0m，下游坝坡在1347.00m高程设置宽度为2.0m马道，下游面采用格构加草皮护坡，顶宽5.0m。最大坝高35.5m(坝轴线处)，坝底最大宽度82.6m。

在工程可研阶段需要对水库溢洪道进行设计，并结合实测模型与三维流场数值模拟，对数据合理性进行分析，通过模拟数据与设计成果对照，为设计参数的验证提供依据。

1 溢流坝段设计

重力坝具备挡水及宣泄水流的功能。溢流坝段溢洪道的设计，要保证溢流坝在挡水时满足抗滑稳定性及防渗要求，同时为充分满足溢洪道泄洪要求，要求对堰的型式及尺寸进行充分论证，下游衔接WES曲线的构造及设计要保证水流能够平顺地流向下游，尽量降低汽蚀和冲刷对水流消能的影响[1-2]。

1.1 定型设计水头的确定

Hzmax=校核洪水位-堰顶高程=1362.93

-1360.02=12.91m

不同设计水头堰顶最大负压见表1。

表1 不同设计水头堰顶出现的最大负压

本设计设计洪水位为50年一遇，取HS=Hzmax,即最大负压值为零，Hs=Hzmax=12.91m。

1.2 消能防冲计算

根据《混凝土重力坝设计规范》(DL 5108—1999)，反弧半径为R=(4～10)hc，其中hc为闸门全开时，反弧段校核洪水最低点的水深，R介于24.88～62.2m之间，迭代法算出h1=hc=6.22m，反弧半径R=28m。鼻坎的高程为1339.5m，挑流鼻坎的挑角θ=24°。本设计选用校核洪水位工况作为计算工况。

(1)

式中q—校核洪水位时的单宽流量，q=118.7m3/s；……