克—奥曲线在石门水库中的应用分析

2022-09-11

1. 工程概况

石门水库位于林州市城南60 km的太行山区, 坝址在临淇镇石门村附近的欠十步沟上, 是一座以防洪、灌溉为主, 兼顾人畜饮水、水产养殖等综合利用的中型水库, 为淇河灌区的主要补给水源, 水库控制流域面积43 km2, 设计灌溉面积4.4万亩。

石门水库左岸非溢流坝段长144.5m, 顶宽7.0m, 右岸非溢流坝段长68.5m, 顶宽6.5m, 溢流坝段长92m, 顶宽4m, 溢流坝段为折线型实用堰。非溢流坝与溢流坝坝顶高程均为382.0m, 非溢流坝段在382.0m高程上砌筑了底宽3m、顶宽1m、高3.5m的渡汛小断面挡水墙, 挡水墙顶高程385.5m。

2. 堰型方案对比

本加固工程拟根据洪水过程按照克—奥型曲线实用堰和WES型曲线实用堰, 并且考虑堰顶修建工作桥后分别做调洪演算, 并比较两种堰型调洪成果, 来确定50年一遇设计洪水位和500年一遇校核洪水位, 以此来确定设计坝顶高程、确定水库防洪规模。

2.1 两种堰型的泄量曲线

石门水库水位~库容~泄量曲线

(克—奥型实用堰m=0.45)

石门水库水位~库容~泄量曲线

(WES型实用堰m=0.502)

2.2 计算方法

根据石门水库目前运用方式, 溢流堰为无闸门控制的敞泄建筑物, 堰顶高程为382m, 本次调洪演算起调水位为382m。

调洪演算采用半图解法, 其基本公式为:

式中:Q1、Q2——分别为计算时段初、末的入库流量, (m3/s) ;

q1、q2——分别为计算时段初、末的下泄流量, (m3/s) ;

V1、V2——分别为计算时段初、末的库存水量, (m3) ;

Δt——计算时段, (s) 。

根据石门水库的防洪调度运用方式及不同频率的设计洪水过程线, 采用“防洪工程系统模拟模型软件 (SMFC) ”进行防洪演算。根据上节计算结果, 不同频率的计算时段Δt为:P=2%时, Δt=1.05h=3780s;P=0.2%时, Δt=0.93h=3348s。通过调洪演算, 得出不同频率洪水时的水位、泄量及库容。

2.3 调洪演算成果

石门水库两种堰型调洪演算成果见表3、表4。

3. 堰型的确定

通过两种堰型的调洪演算成果比较, 当洪水频率2%时, WES型曲线比克—奥型曲线的最高库水位低0.27m;当洪水频率0.2%时, WES型曲线比克—奥型曲线的最高库水位低0.26m, 结果相差不大。考虑到工程现状:溢流坝下部以及挑流鼻坎部位接近克-奥型曲线实用堰型式, 为了保证良好的水流条件, 本次设计采用克-奥型曲线改造溢流坝段坝顶。