加大溢洪道泄洪能力的措施

張守平

摘要溢洪道泄洪能力不足導(dǎo)致許多水庫(kù)垮壩,文章就溢洪道的泄流能力的復(fù)核及泄流能力不足的原因進(jìn)行了分析,并提出增大溢洪道泄洪能力的處理措施。

關(guān)鍵詞溢洪道泄洪能力措施

中圖分類(lèi)號(hào):TV65文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

溢洪道泄洪能力不足,是導(dǎo)致許多水庫(kù)垮壩的一個(gè)重要原因。根據(jù)我國(guó)編制的《全國(guó)水庫(kù)垮壩登記冊(cè)》的資料統(tǒng)計(jì),在垮壩的總數(shù)中,漫壩占51.5%,其中因泄洪能力不足,漫壩失事的占42%?，F(xiàn)在各水庫(kù)管理者都非常重視這個(gè)問(wèn)題,對(duì)溢洪道的泄流能力進(jìn)行復(fù)核,分析泄流能力不足的原因,并提出相應(yīng)的處理意見(jiàn)。

1 造成溢洪道泄洪能力不足的主要原因分析

(1)原始資料不可靠。有的水庫(kù)集雨面積的計(jì)算值遠(yuǎn)小于實(shí)際來(lái)水面積;有的水庫(kù)降雨資料不準(zhǔn),與實(shí)際不符;有的水庫(kù)容積關(guān)系曲線不對(duì),實(shí)際的庫(kù)容比設(shè)計(jì)的小等。(2)水庫(kù)的設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低,設(shè)計(jì)洪水偏小。(3)溢洪道開(kāi)挖斷面不足,未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的寬度和高程等。(4)溢洪道控制段前淤積及設(shè)置攔魚(yú)設(shè)施等礙洪設(shè)施。(5)在計(jì)算中未考慮溢洪道控制段前較長(zhǎng)引水渠的水頭損失。(6)在施工放樣時(shí)過(guò)水?dāng)嗝娉叽绮粔?施工質(zhì)量不滿足設(shè)計(jì)要求等。

2 復(fù)核溢洪道過(guò)水?dāng)嗝娴男沽髂芰?/p>

溢洪道的泄流能力主要取決于控制段能否通過(guò)設(shè)計(jì)流量,根據(jù)控制段的堰頂高程,溢流前緣總長(zhǎng),溢流時(shí)堰頂水頭用一般水力學(xué)的堰流或孔流公式進(jìn)行復(fù)核。為了全面掌握準(zhǔn)確的水庫(kù)集水面積、庫(kù)容、地形、地質(zhì)條件和來(lái)水來(lái)沙量等基本資料,在復(fù)核泄流能力前必須復(fù)核以下資料。

(1)水庫(kù)上下游情況,上游的淹沒(méi)情況,下游河道的泄流能力,下游有無(wú)重要城鎮(zhèn)、廠礦、鐵路等,它們是否有防洪要求,萬(wàn)一發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)特大洪水時(shí),可能造成的淹沒(méi)損失等。

(2)集水面積。是指壩址以上分水嶺界限內(nèi)所包括的面積。集水面積和降雨量是計(jì)算上游來(lái)水的主要依據(jù)。

(3)庫(kù)容。一般說(shuō)水庫(kù)庫(kù)容是指校核洪水位以下的庫(kù)容,在水庫(kù)管理過(guò)程中可從水位與庫(kù)容、水位與水庫(kù)面積的關(guān)系曲線中查得。故對(duì)水位一庫(kù)容曲線也要經(jīng)常進(jìn)行復(fù)核。

(4)降雨量。降雨量是確定水庫(kù)洪水的主要資料,是確定防洪標(biāo)準(zhǔn)的主要依據(jù)。確定本地區(qū)可能最大降雨時(shí),應(yīng)根據(jù)我國(guó)長(zhǎng)期積累的氣象資料,做好歷史暴雨和歷史洪水的調(diào)查考證工作,配合一定的分析計(jì)算,使最大降雨值合理可靠。

(5)地形地質(zhì)。從降雨量推算洪峰流量時(shí),還要考慮集水面積內(nèi)的地形、地質(zhì)、土壤和植被等因素,因它們直接影響產(chǎn)流條件和匯流時(shí)間,是決定洪峰、洪量和洪水過(guò)程線及其類(lèi)型的重要因素。另外,要增建或擴(kuò)建溢洪道時(shí),也要考慮地形地質(zhì)條件。

3 增大溢洪道泄流能力的措施

溢洪道的泄洪能力主要取決于控制段。因溢洪道控制段的大多水流是堰流,因此可用堰流公式分析溢洪道的泄洪能力。公式為Q=%^mB

式中:H為堰頂水頭,m;B為堰頂寬度,m;m為流量系數(shù);%^為側(cè)收縮系數(shù);g為重力加速度,g=9.8m/s2;Q為泄洪流量,m3/s。由上述公式可知,要加大溢洪道泄洪能力,可采取以下措施。

3.1 擴(kuò)建、改建和增設(shè)溢洪道

(1)加寬溢洪道,增大堰頂寬度B。若溢洪道岸坡不高,挖方量不大,則應(yīng)首先考慮加寬溢洪道控制段斷面的方法。若溢洪道是與土壩緊相連接,則加寬斷面只能在靠岸坡的一側(cè)進(jìn)行。(2)降低溢洪道底板高程,增大堰頂水頭H。若溢洪道岸坡較陡,挖方量大,則可考慮加深溢洪道過(guò)水?dāng)嗝娴姆椒?。加深過(guò)水?dāng)嗝婕葱杞档脱唔敻叱?在這種情況下,需增加閘門(mén)的高度,在無(wú)閘門(mén)控制的溢洪道上,降低堰頂高程將使興利水位降低,水庫(kù)的興利庫(kù)容相應(yīng)減小,降低水庫(kù)效益。因此,有些水庫(kù)就考慮在加深后的溢洪道上建閘,以抬高興利水位,解決泄洪和增加水庫(kù)效益之間的矛盾。在溢洪道上建閘,必須有專人管理,保證在汛期閘門(mén)啟閉靈活方便。(3)改變堰型,提高流量系數(shù)m。不同堰型的流量系數(shù)不同,同種堰型的形狀不同,流量系數(shù)也不一樣。實(shí)用堰的流量系數(shù)一般為0.42—0.44,寬頂堰的流量系數(shù)一般為0.32—0.385。因此,當(dāng)所需增加的泄流能力的幅度不大,擴(kuò)寬或增建溢洪道有困難時(shí),可將寬頂堰改為流量系數(shù)較大的曲線形實(shí)用堰。(4)改善閘墩和邊墩形狀,提高側(cè)收縮系數(shù)%^。通過(guò)改善閘墩和邊墩的頭部平面形狀可提高側(cè)收縮系數(shù),從而提高泄洪能力。(5)在有條件的地方,也可增設(shè)新的溢洪道。

3.2 加強(qiáng)溢洪道的日常管理

要經(jīng)常檢查控制段的斷面、高程是否符合設(shè)計(jì)要求。對(duì)人為封堵縮小溢洪道寬度,在進(jìn)口處隨意堆放的棄渣,甚至做成的永久性擋水埝,應(yīng)及時(shí)處理,防止汛期出險(xiǎn)情。此外,還應(yīng)注意攔魚(yú)柵和交通橋等建筑物對(duì)溢洪道過(guò)水能力的影響,減小閘前泥沙淤積等,增加溢洪道的泄洪能力。

3.3 加大壩高

通過(guò)加大壩高,抬高上游庫(kù)水位,增大堰頂水頭。這種措施應(yīng)以滿足大壩本身安全和經(jīng)濟(jì)合理為前提。