低水头调洪计算考虑行进流速水头

本文在低水头调洪计算中采用了计入行进流速的方法，与演算水闸过流能力，闸孔净宽要求类似，在低水头过流验算时，不考虑行进流速将导致工程规模加大，增加投资，造成不必要的浪费。同时在计算中本文也与模型试验结果进行了比较，两种结果基本吻合。藉此希望与大家探讨。
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平原区低水头水库调洪计算如何考虑行进流速水头

**航电枢纽位于**县境内，X干流X汇合口上游*m处，地处**县界，坝址地理坐标为东经X，北纬X。
**航电枢纽工程任务主要是以航运、发电为主，兼顾交通、灌溉水产养殖和旅游等综合利用功能。
**航电枢纽工程正常蓄水位99.00m，相应库容6.09×108m3；死水位97.00m，死库容2.90×108m3；校核洪水位（P=0.33%）102.87m，相应库容19.13×108m3；设计洪水位101.45m，相应库容13.44×108m3，装机容量120MW，保证出力11.77MW，多年平均发电量4.804×108kW.h。
1泄洪建筑物形式**航电枢纽水库是一平原型水库，拦河工程属低水头闸坝结合的航电枢纽。枢纽采用设计洪水标准为100年一遇（P=1%），校核洪水标准为300年一遇（P=0.33%）。采用泄洪闸泄洪，泄洪闸堰型为宽顶堰，泄洪闸总宽698m，净宽600m，共设30孔，每孔净宽20m。
2调洪原则本枢纽不承担下游河道防洪任务，防洪运用应按预报调度，需要时可预泄至97.00m。调洪计算原则如下：
a）起调水位97.00m；
b）入库洪水流量小于泄流能力时，按入库洪水流量泄洪；
3计算方法 本工程汛期泄洪出流形态为淹没出流，出库流量由坝下水位流量关系曲线查得。本工程坝下约700m处为X江汇入X江河口，坝址泄流属淹没出流，泄洪闸泄流能力受X流量影响。
堰顶高程88.50m，调洪时段△t=24h。泄洪闸泄流能力计算采用《水闸设计规范》（SL265-2001）附录A.0.2公式，公式如下：

Q=B0*μ0*Hs*(2g(H0-Hs))^0.5
式中：
Q ——过闸流量（m3/s）；
B0 ——闸孔总净宽（m）；
μ0——淹没堰顶综合流量系数；
H0——计入行进流速的水头的堰上水深（m）；
Hs——由堰顶算起的下游水深（m）；
g——重力加速度，可采用9.81（m/s2）
水库各频率特征水位见表1。
表1 **航电枢纽调洪成果表（考虑行进流速）
序号 频率P(%) 入流 泄流 库容 上水位(m) 下水位(m) 上下水位差 流速水头（m）
1 0.33 24200 24200 19.13 102.87 102.62 0.25 0.20
2 1 19800 19800 13.30 101.42 102.21 0.21 0.17
一般高水头水库汛期调洪计算，应用水量平衡方程试算中通常不考虑行进流速水头，这样做偏于安全。在调洪计算中，有些程序也不考虑行进流速水头的影响，这在对于进行平原区低水头水库调洪计算也是不合适的。
本工程在不考虑行进流速水头影响情况下，经计算，过闸水位差为0.47m（P=0.33）和0.39m（P=1%），与调查平原区水闸过流情况不符。
根据笔者的调查和有关资料数据，平原区汛期过闸水位差基本在0.1m～0.3m之间。《水闸设计规范》（SL265-2001）中规定，一般情况下，平原地区水闸的落差可采用0.1m～0.3m。从过闸水位差统计表可看出，上述9个水闸上下游水位差在0.1m～0.28m之间，统计资料情况与规范推荐范围符合较好。
4 成果分析将**航电枢纽调洪计算成果与**水运工程科学研究所做的水工模型试验水位成果进行对比，见表2。
表2 模型试验水位与调洪成果对比表
频率 模型试验水位（m） 调洪水位（m） 水位差（m）
P=0.33% 102.87 102.87 0.00
P=1% 101.45 101.42 +0.03
从表2可看出，调洪计算成果与水工模型试验成果非常接近。水工模型试验的校核洪水位（P=0.33%）与设计洪水位（P=1%）均为102.87m和101.45m，与相应频率调洪计算成果水位差值分别为0.00m、+0.03m，校核洪水位（P=0.33%）结果一致，两种计算方法均为102.87m。设计洪水位（P=1%）模型试验成果比调洪计算成果高0.03m，相当接近。从枢纽建筑物安全考虑，设计洪水位（P=1%）采用水位较高的模型试验成果，即校核洪水位（P=0.33%）102.87m，设计洪水位（P=1%）101.45m。
5结束语 行进流速水头计算断面选取时，规范建议选取3～5倍上游水深，翼墙以上河道断面，该断面为渐变流区域。本工程计算中选取断面为坝上150m，与水工模型选取位置相当。因此计算结果与模型实验吻合情况较好。在有些工程的计算中，经常忽略流速水头或者过流断面面积计算采用闸总宽度乘以闸上水深，这显然是不对的，同时也与规范要求不符。