Page 5 - 2023年第21卷第2期
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洪规模过大,则无法通过优化试验研究得到满意答案。
                  大量已有研究表明,下游河道冲刷问题通常相对容易解决,可以采用各种优化措施降低入水单宽
              流量,但与此同时也会导致挑流水舌入水形态的过于分散,从而使 “小洪水干砸本岸、大洪水顶冲对
              岸” 问题更加突出。
                  基于上述原因,本研究拟以最简单的等宽挑流鼻坎为研究对象,对下游河道最大冲刷深度进行研
              究,通过研究冲坑范围与下游河道水面宽度之间的关系,对单洞泄洪规模进行量化研究。















                         图 1 与下游河道斜交的岸边泄洪洞                                 图 2 挑流水舌水力计算示意图
               Fig.1 Bankspillwaywithanobliqueangletothedownstreamchannel  Fig.2 Schematicdiagramofhydrauliccalculationofjetflow

                  如图 1所示,设定泄洪洞所在位置下游河道宽度为 B,泄洪洞布置轴线与下游河道夹角为 α ,泄
              洪洞典型运行水位为上游起调水位与校核洪水水位,分别计算起调水位与校核洪水运行工况下的挑距
              与下游河道最大冲坑深度,其与下游河道枯水期水面宽度之间应存在如下量化关系:
                  模式 1:起调水位运行工况下游河道冲刷占据主导地位
                                                           T T 1   B
                                                            1
                                                   F(Q) = + ≤                                           (1)
                                                     1
                                                           J J    sin α
                                                            1
                                                               2
                  模式 2:起调水位与校核洪水运行工况的组合起主导地位
                                                         T T 2       B
                                                          1
                                                 F(Q) = + + Δ L ≤                                       (2)
                                                   2
                                                         J J 2      sin α
                                                          1
                  模式 3:校核洪水运行工况下游河道冲刷占据主导地位
                                                           T T 2   B
                                                            2
                                                   F(Q) = + ≤                                           (3)
                                                     3
                                                           J J    sin α
                                                            1  2
                  合并上述各式,则有
                                                  { T T 1  T T 2     T T  2    B
                                                    1
                                                                       2
                                                           1
                                       F(Q) =max     + ,    + + Δ L,    +  } sin α                      (4)
                                                                            ≤
                                                   J J
                                                               2
                                                                          2
                                                                       1
                                                    1  2  J J         J J
                                                           1
              式中:F(Q)为沿泄洪洞轴线方向冲刷坑上下游连线长度;T、T为起调水位与校核洪水运行工况下
                                                                      1
                                                                          2
              游河道冲刷坑最大深度;J、J分别为上述两个冲刷坑的上游边坡与下游边坡坡度,边坡坡度愈大对
                                          2
                                      1
              挑流鼻坎的安全愈不利。许可的冲坑上下游坡度,应根据地质条件进行估计,可采用 1∶3~1∶6。采用
              陈椿庭   [24] 建议,在初步比选时可以取 J= J= 1?3 。Δ L = L- L,为两个运行工况下按冲刷坑中心位置
                                                  1   2            2  1
              计算的挑距之差;B为下游河道枯水期水面宽度;α为泄洪洞轴线与下游河道夹角。
                  上式中,水舌挑距 L与冲刷坑最大深度可以按文献[25]计算。
                  如图 2所示,坎顶至水舌外缘与冲坑最深点的水平挑距 L的计算式为:
                                                                   2  2
                                           2
                                      1 .21Vsin θ cos θ + 1.1 υ cos θ 1.21 υsinθ + 2g(h+ h+ T)
                                                            槡
                                                                                 2
                                                                              1
                                    L =                                                                 (5)
                                                             g
              式中:V为挑坎出口断面平均流速,m?s,可通过沿程水面线计算获得;θ 为水舌出射角(可近似取挑
              坎挑角),( °);h为挑坎坎顶铅直方向水深,h= h?cos θ (h为坎顶法向平均水深),m;h为挑坎坎顶
                                                                                                2
                                                         1
                              1
                                                         2
              与下游水位的高差,m;g为 重 力 加 速 度,m?s;H 为 上 游 水 位 至 挑 坎 坎 顶 的 高 差 (含 行 近 流 速 水
                                                              0
                                                                                                —  1 0 7 —
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