随着全国淤地坝除险加固工程的开展,一些新的工程问题逐渐暴露出来,本文根据山西省某淤地坝溢洪道工程,进行了一系列研究。由于该淤地坝属于传统的闷葫芦坝,经过长年的使用大坝已经达到设计淤积库容,且大坝淤积高程超过了原有的排洪渠进口高程,为了保护大坝安全,延长该淤地坝的使用寿命,设计者考虑到周围的地质条件和当地的经济条件,在为大坝新建溢洪道时选择将大坝溢洪道布置在原有的排洪渠位置,且溢洪道进口高程和原来的排洪渠进口高程相同,形成了溢洪道进口底坎高度低于淤地坝淤积高程的情况。本文利用物理模型试验和数值模拟相结合的方法对淤地坝淤积高度超过溢洪道进口底坎高度的情况进行了研究,结论如下:1、通过对淤积高度分别为0m、0.5m、1.0m和1.5m时的溢洪道水面线分析可知,对于引渠淤积段,当来流条件不变时,淤积高度的增加会引起断面水位的上升,从而提高溢洪道进口处的水位落差,而引渠断面水深的大小与淤积高度呈负相关关系,即随淤积高度的升高而下降。上游淤积高度的变化对溢洪道内水面线的影响主要集中在溢洪道渐变段,淤积高度的变化使得在溢洪道进口处发生明显水面跌落,淤积高度越大,对下游溢洪道的影响范围越大。上游过流流量的增大,一定程度上减小了上下游水位落差,使水流平顺过渡。2、通过对溢洪道陡槽水面线的研究发现,各淤积高度下陡槽进口断面水深始终低于陡槽临界水深,表明陡槽水流为急流流态。受陡槽影响,临界水深位于控制段出口前,当上游淤积高度变化时,陡槽临界水深始终位于控制段中部与出口之间,即水流在控制段内逐渐由缓流发展为急流流态。3、淤积高度的变化影响区域主要集中在溢洪道渐变段。无淤积状态时渐变段进口流速垂向分布表现为由渠道底部到水面流速逐渐增大的变化特点,最大流速位于水流表面,断面横向流速表现为由渠道中心向边墙流速逐渐减小的分布特点,横向流速分布始终关于渠道中心对称。当淤积高度为0.5m时,淤积对于溢洪道断面垂向流速的影响较小,而断面横向流速表现为由渐变段中心向边墙流速先增大后减小的变化特点。随着淤积高度的增加,渐变段进口断面垂向流速由渐变段底板到水面表现为“增-减-增”的变化特点。研究发现淤积高度为0.5m时,淤积对控制段垂向流速分布影响较小,垂向流速分布基本满足对数分布规律。当淤积高度超过0.5m时,断面垂向流速最大流速位于水面偏下的位置。4、本文运用FLUENT软件对设计流量Q=18.89m~3/s、Q=28m~3/s和校核流量Q=36.24m~3/s下的淤积高度0.5m、1.0m、1.5m和无淤积状态四种淤积高度的溢洪道水力特性进行了模拟研究,发现模拟值与试验值误差较小,断面水深最大相对误差为7.4%,速度最大相对误差为10.2%,证明利用FLUENT软件对溢洪道水力特性的研究是可行的。研究发现当上游过流流量增大为校核流量时,淤积高度的变化对溢洪道水面线的影响逐渐减小,流量的增大使得溢洪道下游水位快速提高,使上下游水流变化平顺。但淤积高度对断面横向水深分布影响较为强烈,上游无淤积时,溢洪道进口断面水深由断面中心向边墙呈现出逐渐增大的特点,但水面整体平顺,变化幅度较小。当上游存在淤积时,随着淤积高度的增加,由渐变段中心向边墙水深表现为先减小后增加的变化特点,断面中心水深小于壁面附近水深。5、通过对溢洪道进口段底板压力研究表明,流量的变化对溢洪道渐变段底板压力影响较大,底板压力随流量的增大而增大。同时,淤积高度变化对溢洪道渐变段底板压力分布影响显著,当无淤积时,溢洪道渐变段压力沿程均匀减小,各横断面压力大小基本一致,当淤积高度为0.5m时,底板压力分布规律与无淤积状态分布规律基本相同,只是压力大小受上游跌水影响有所变化。而当淤积高度超过0.5m时,渐变段底板压力最大压力分别位于渠道中心和两侧边墙位置,不同工况下进口段底板压力始终关于溢洪道中轴面对称分布。6、通过对溢洪道进口断面速度矢量分析可知,随着淤积高度的增大,会在断面底部形成两个对称分布的回流区域,且淤积高度越高,该区域面积和回流流速就越大。受溢洪道渐变段特点的影响,靠近边墙两侧的水流在下泄过程中会逐渐向渠道中心流动,同时底部水体会向水面翻卷,导致渠道底部沿水流方向出现两个对称的旋涡,淤积高度的增加使得水流状态更为复杂。本文的研究成果为后期淤地坝除险加固工程的类似相关工作提供了理论参考。