Page 10 - 2023年第21卷第2期
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本文所建立估算方法的计算精度主要取决于基岩抗冲系数 K以及冲刷坑的上下游坡比,其中抗冲
              系数 K的取值涉及基岩的岩性与节理分布,各工程之间差异很大,即便是同一工程不同下游河道断面
              之间也会有较大不同,在取值上难免存在一定的主观性,目前大部分工程都是根据实践经验积累确定
              K值。而冲沙坑的上下游坡比也同样是难以准确确定的参数,从水力学角度看,冲刷坑的坡比不仅取
              决于基岩抗冲流速,也与挑流水舌的入水角度与流速量值密切相关,问题十分复杂,目前尚未见有相
              关研究成果可以进行准确计算。文献                  [29] 收集了部分已建工程下游冲刷坑原型观测结果以及相应的泄流
              流量等水力学参数,并根据冲刷深度计算公式计算得出了对应的基岩抗冲系数 K,见表 7。根据基岩
                                                              - 0.3
              抗冲流速与抗冲系数之间的定量关系                  [27,28] K = 2.71 × V ,可由 K值计算出相应的抗冲流速 V,通过绘
              制抗冲流速与上下游冲刷坑坡比发现二者之间存在较明显的相关关系,见图 5所示。

                                                表 7 部分工程冲刷坑实测参数
                                       Table7 Measuredparametersofscourpitinsomeproject
                         工程                冲坑上游边坡 1?J 1       冲坑下游边坡 1?J 2         K        抗冲流速?(m?s)
                   湖南水府庙 11孔泄洪                   3                 2.5            1.5            4.39
                    湖南水府庙 5孔泄洪                   3                  4            1.32            6.04
                        湖南双牌                   4.5                 3.5            1.8            2.78
                         桓仁                      3                  5             1.1            9.53
                   三门峡隧洞与深孔泄洪                  1.5                  5             1.2            7.66
                     三门峡隧洞泄洪                     2                  6            1.03           11.23
                        丹江口                    2.5                 4.7           1.38            5.40


                  根据图 5中点据的拟合结果可以得到上下游坡比的如下估算公式:
                                                   1?J=- 0 .2139V + 4 .223                              (5)
                                                      1
                                                   1?J= 0 .3315V + 2 .1586                              (6)
                                                      2
              式中:J与 J分别为冲刷坑上、下游坡比值之倒数;V为基岩抗冲流速,m?s。
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                                       图 5 部分已建工程冲刷坑上下游坡比与基岩抗冲流速的关系
                   Fig.5  Relationshipbetweensloperatioupstreamanddownstreamofscourpitandbedrockanti - scourvelocityinsomebuiltprojects

                  根据式(5)、式(6)可计算得到基岩抗冲流速 9m?s、10m?s、11m?s情况下,上下游坡比分别为
              2.3、5.1?2.1、5.4?1.9、5.8,表明冲刷坑的上游坡比要陡于 1?3,而下游坡比则缓于 1?3,而二者之和
              1?J+ 1?J= 0.1176V + 6.382,仅略高于 1?J+ 1?J= 3 + 3 = 6。可见,对于本文研究的白鹤滩、溪洛渡、小
                                                   1
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              湾、锦屏二级泄洪洞而言,直接采用 1?J= 1? J= 3估算泄洪洞最大流量上限值时,所得结果与采用
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              式(5)、式(6)所得结果不会产生显著差异。这也在一定程度上表明了在估算研究时采用 1∶3的坡比
              具有一定的合理性。鉴于式(5)与式(6)的确定系数有待进一步提高,且不能反映挑流水舌入水流速与
              入水角度等因素的影响,故本文在进行估算研究时未采用上述两式,如何更准确估算冲刷坑上下游坡
              比依然是一个需要进一步深入研究的课题。
                  另一方面,本研究的结果表明,泄洪洞最大泄流流量与泄洪洞运行方式有显著关系,提高泄洪洞
              起调水位,无疑有利于泄洪洞最大泄洪规模的进一步提高,而过分强调低水位条件下泄洪洞参与泄

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