【工程实例】湖北省宜昌市天福庙水库

宜昌市天福庙水库（图4.22）是长江北岸支流黄柏河梯级开发的骨干工程之一，距宜昌市城区80km。工程于1974年12月动工兴建，1978年1月投入运行。水库大坝由砌石双曲溢流拱坝和左岸溢流重力坝组成，拱坝设4孔溢洪道，左岸设两孔溢洪道。

天福庙水库拱坝坝顶高程为410.30m，防浪墙顶部高程为411.30m，拱坝坝顶中心角为91.5°，平均半径为105.5m，坝顶宽4.2m，底宽20m，坝顶全长232m，最大坝高为63.3m。

图4.22　天福庙水库

该坝采用以左岸溢流重力坝表孔泄洪为主，结合拱坝表孔泄洪的泄洪方式，消能方式均为差动鼻坎挑流消能。左岸重力坝两孔表孔泄洪闸尺寸为13m×11.5m，堰顶高程398.00m，最大单宽流量87m3/（m·s）；拱坝顶4孔泄洪闸尺寸为8m×7.4m，堰顶高程402.40m，最大单宽流量44m3/（m·s）。

【例题】如图4.23所示的天福庙水库左岸重力式溢流坝泄流示意图，如果坝下游河床高程为385.00m，溢流坝的水头损失hw=，若水库水位为400.00m时泄洪，坝趾处过水断面c-c的水深hc=1.2m，如果取α2=1.1，求该断面的平均流速vc。

图4.23　天福庙水库左岸重力式溢流坝泄流示意图

解：

应用总流能量方程求断面c-c处平均流速vc，其步骤如下。(www.daowen.com)

（1）选择计算断面。因坝面水流为急变流，渐变流断面1-1应选在坝前一段距离的水库中，该处水流为缓变流，且水库过水断面面积很大，流速水头可以忽略不计。渐变流断面2-2选在断面c-c处，因该处水流较平直，可认为是渐变流，该断面的流速是待求流速。

（2）选择基准面。已给出水库水位和下游河床高程，为便于计算位置高度值，基准面可选主水库水面或下游河床，本例选择下游河床所在的水平面为基准面。

（3）确定计算点。计算点均选择两计算断面的水面。列总流能量方程为

式中，z1=400-383=15（m）；p1=0；z2=hc=1.2（m）；p2=0。

此外，v1≈0，v2=vc，hw=，取α2=1.1。

以上各值代入能量方程得

解上式得