水利水電工程中的水庫溢洪道設計

1、    水利水電工程中的水庫溢洪道設計    梁耀【摘要】在水利水電工程中，溢洪道的設計和布置合理與否，不僅直接影響到水庫的安全，而且關(guān)系到整個工程造價。人們常稱溢洪道是水庫的“安全門”，修建大壩攔蓄了河水，使大壩上下游形成了一定的水位差。溢洪道的任務就是在汛期水庫攔蓄不了的多余洪水，從上游安全泄放到下游河床中去的安全通道，它比原河道有較大的落差?！娟P(guān)鍵詞】水利水電工程；水庫；溢洪道設計前言溢洪道是水庫等水利建筑物的防洪設備，多筑在水壩的一側(cè)。當水庫里水位超過安全限度時，水就從溢洪道向下游流出，防止水壩被毀壞。本文主要就水利水電工程中的水庫溢洪道設計展開

2、探討，以供參考。一、水利水電工程中的水庫溢洪道設計問題1.1 溢洪道設計的平面彎道半徑過大和收縮過劇，對泄流十分不利特別在溢洪道陡坡段布置有彎道時，由于彎道流態(tài)、流勢劇烈變化，導致二岸產(chǎn)生了水面差，這時凹岸水面壅高，并在下游銜接的平直段內(nèi)產(chǎn)生折沖水流，大大影響了泄流能力和消能效果。另外陡坡段或緩流段的過劇收縮，也會發(fā)生顯著的壅水和流態(tài)變化，并對溢洪道襯砌造成沖擊，如砌護過高會增加投資，砌護過低了又不安全。1.2 溢洪道縱橫剖面及平面布置設計不當比較突出的問題是陡坡設計比降過陡。部分溢洪道布置在非巖性山坡上，其底部未做有效的反濾襯砌，致使?jié)B水后易產(chǎn)生滑坡；結(jié)構(gòu)上也不穩(wěn)定。在橫斷面設計中，有些工程

3、對兩側(cè)山坡開挖坡度注意不夠，有的過陡，加上襯砌厚度偏薄，不能滿足抗滑抗傾穩(wěn)定，也易造成坍方和滑坡；平面布置上，存在著上下游斷面連接不配套，形成“瓶頸”現(xiàn)象，從而影響了泄洪能力；此外溢洪道末端與河道銜接部分注意不夠，導致有的末端高出河床很多，有的末端未做砌護處理，常造成嚴重沖刷，并向上延伸，直至整個建筑物破壞。1.3 現(xiàn)有水力設計方法尚不夠完善如溢洪道進口布置有引洪平流段的情況下，由于水力計算中忽略了平流段時進口水位的壅高。而實際壅高有時較大，不可忽視。有些設計對溢洪道的消能工的設計考慮不夠充分，或者型式選擇不當，導致消力墻長度和深度均不能滿足需要，消能不夠充分，致使下游河段發(fā)生嚴重沖刷。二、水

4、利水電工程中的水庫溢洪道設計2.1進口段溢洪道的進口段是引導水流平順地由水庫進入控制段，其具體形式取決于地形條件和樞紐布置方案。進口段可以是一段較長的引水明渠，也可以是一個較短的喇叭形的進水口；不論是明渠或是進水口，都必須使水流平順地進入控制段，在平面上應做成平滑的曲線或漸變的折線，力求避免斷面的突然收縮和水流的急劇轉(zhuǎn)變。2.2 控制段為使泄流均勻，可使近口水流垂直于控制段建筑物；根據(jù)地形條件和泄流需要必需設置寬頂堰或?qū)嵱脭嗝嫜?，堰寬度可按允許單寬流量選定，控制段控制著溢洪道的過流能力，是溢洪道的咽喉，通常筑成擋水堰形式；水流過堰，水面有明顯的降落。堰的型式根據(jù)地形、地質(zhì)、運行和經(jīng)濟條件來確定

5、，通常多采用寬頂堰和實用堰型，有時也采用駝峰堰和溢流堰。寬頂堰的特點是結(jié)構(gòu)簡單、施工方便，但流量系數(shù)較低；實用堰的特點是流量系數(shù)較寬頂堰大，但溢流面施工較復雜；駝峰堰介于以上兩種堰型之間。溢流孔口可以提高水庫的汛期限制水位，但在高水位時，超泄能力不如開敞式溢洪道的泄流量大。2.3泄槽段溢洪道在控制段后都有一段陡坡（槽）與消能段相接，由于泄槽段中水流速度較高，會產(chǎn)生沖擊波、摻氣和空蝕等問題，故泄槽段要求泄槽底面不允許有局部凹凸不平及突出部分，泄槽邊墻要適當加高；此外，還要做好泄槽的止水和排水設備，以防泄槽底板承受較大的揚壓力。2.4 消能段和尾水渠溢洪道的出口消能方式一般采用挑流鼻坎和消力池消能

6、型式。有的情況是流經(jīng)泄槽的急流經(jīng)過消能段后，不能直接進入原河道時，需布置一段尾水渠；尾水渠要短、平順，底坡盡量接近下游原河道的平均坡降，使出口水流能平穩(wěn)、通暢地流入原河道。三、溢洪道施工要點在水庫的施工中，溢洪道是一個施工技術(shù)比較復雜，工期比較長，與各方面的配合較多，也是互相干擾比較大的工程；組織好溢洪道的施工，也就為組織好整個水庫的施工打好基礎。溢洪道工程進度的安排首先要考慮到水庫安全，同時也要考慮工程質(zhì)量和節(jié)約方面的要求；避免工程只做了一半，遭遇到洪水，有造成失事的危險。四、溢洪道位置的選擇要盡量利用天然的有利地形條件，如分水鞍（或山坳）；這樣，就可以節(jié)省開挖土石方量，減少工程投資，縮短工

7、期。溢洪道位置最好選擇在巖石和紅膠土上，以耐沖刷，可以降低工程造價；如果做在土基上，應選擇堅實的地基，將溢洪道全部做在挖方的地基上，還必須用漿砌石和混凝土襯砌，防止泄洪時對土基的沖刷。 在平面布置上，溢洪道盡量做到直線布置，力求泄洪時水流順暢。溢洪道進口離壩端應不小于l0m，出口應遠離下游壩腳至少20m以上。如果由于地形限制，可將進口引水渠采用圓弧形曲線布置，并在彎道凹岸做好護砌工程，而其他部分應盡量做到直線布置。結(jié)束語：對大多數(shù)水庫的溢洪道，泄水機會并不多，宣泄大流量的機會更少；但為了確保萬無一失，每年汛前都要做好宜泄最大洪水的各種準備。因此相關(guān)人員在水利水單工程中對于水庫溢洪道的設計一定要科學合理，從而保證水利水電工程的安全性。參考文獻：1北京動力經(jīng)濟學院.水利水電工程管理. 1994.2宋振華. 基于水利水電工程中水庫溢洪道設計問題的探究j. 建筑工程技術(shù)與設計， 2017（8）.3趙亞昆， 龔立峰. 水利水電工程中的水庫溢洪道設計j. 城市建設理論研究：電子版， 2013（7）.4高曉梅， 苗青， 張忠輝，等. 大洪山水庫除險加固溢洪道設計j. 水利水電工程設計， 2003， 22（3）：24-27.