中小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)中的常見問題與對(duì)策探討

趙澤鵬

【摘 要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國對(duì)水利工程建設(shè)的投入力度也在不斷加大，中小型水庫也得到了快速發(fā)展，而中小型水庫溢洪道是整個(gè)中小型水庫水庫工程中的重要組成部分，是保證水庫安全的重要設(shè)施，其設(shè)計(jì)的優(yōu)劣、質(zhì)量的好壞都將對(duì)中小型水庫整個(gè)工程造成巨大的影響?；诖?，本文以《中小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)中的常見問題與對(duì)策探討》為題，首先中小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)中的常見問題進(jìn)行了分析；其次對(duì)中小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)對(duì)策進(jìn)行了探討，最后對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)。旨在與同行進(jìn)行交流，提高中小型水庫溢洪道質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】中小型水庫；溢洪道；設(shè)計(jì)；問題與對(duì)策

溢洪道在整個(gè)中小型水庫工程中都具有舉足輕重的作用，其重要性是顯而易見的，而在中小型水庫溢洪道建設(shè)中溢洪道的設(shè)計(jì)更是其中的關(guān)鍵。因此，作為新時(shí)期背景下的水利企業(yè)應(yīng)認(rèn)真對(duì)中小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)中的常見問題進(jìn)行分析，從而制定或采取有效的解決對(duì)策，還應(yīng)努力提高自身的綜合能力與素養(yǎng)，從而保證中小型水庫溢洪道的建設(shè)質(zhì)量?；诖?，筆者結(jié)合工作實(shí)踐就中小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)中的常見問題與對(duì)策進(jìn)行了以下幾方面的分析探討。

1.中小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)中的常見問題

第一，溢洪道是水庫等水利建筑物的防洪設(shè)備，是發(fā)生洪水時(shí)確保水庫安全的重要設(shè)施。在進(jìn)行中小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)時(shí)，由于受到工程造價(jià)影響，其所采用的洪水標(biāo)準(zhǔn)、洪水?dāng)?shù)據(jù)也常常出現(xiàn)偏低、偏小，這也就必然會(huì)對(duì)溢洪道設(shè)計(jì)造成嚴(yán)重影響，還有就是由于水流作用，常常導(dǎo)致周圍巖體風(fēng)化、坍落，造成沒有足夠的泄流能力，從而無法確保能安全泄洪。

第二，在工程實(shí)際施工中，部分工程設(shè)計(jì)的溢洪道沒有正確進(jìn)行布置，或是造成溢洪道進(jìn)出口段離壩身太近。沒有對(duì)進(jìn)口段實(shí)施有效的護(hù)砌，導(dǎo)致在泄洪時(shí)容易出現(xiàn)沖蝕現(xiàn)象，這會(huì)嚴(yán)重危及到壩肩安全。還有就是部分設(shè)計(jì)的陡槽末端和壩腳緊緊相連，一旦出現(xiàn)橫流沖刷，將極易對(duì)壩腳安全造成危害。

第三，在進(jìn)行溢洪道設(shè)計(jì)時(shí)，其所設(shè)計(jì)的平面彎道半徑較大和收縮過劇，這對(duì)泄流造成了影響，非常不利于泄流工作的順利進(jìn)行。尤其是在布置溢洪道陡坡段時(shí)出現(xiàn)彎道，由于彎道的特性，就會(huì)造成兩岸出現(xiàn)水面差，又由于凹岸水面壅較高，易在下游銜接的平直段內(nèi)出現(xiàn)折沖水流，從而嚴(yán)重影響泄流能力和消能效果。此外若是陡坡段出現(xiàn)過劇收縮，壅水和流態(tài)變化亦會(huì)較為明顯，從而對(duì)溢洪道襯砌產(chǎn)生沖擊，且砌護(hù)過高會(huì)增加成本，過低又會(huì)對(duì)安全造成影響[1]。

第四，在進(jìn)行溢洪道設(shè)計(jì)時(shí)沒有科學(xué)、合理的對(duì)溢洪道縱橫剖面及平面布置進(jìn)行設(shè)計(jì)。這類情況較為突出的就是陡坡設(shè)計(jì)比降過陡。一些在非巖性山坡上布置的溢洪道，其底部沒有進(jìn)行科學(xué)、合理的反濾襯砌，導(dǎo)致出現(xiàn)滲水后極易造成滑坡，且其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性也較差。在進(jìn)行橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，部分工程沒有仔細(xì)對(duì)兩側(cè)山坡開挖坡度進(jìn)行注意，導(dǎo)致坡度不一致，有的過陡，加上襯砌厚度不夠，達(dá)不到抗滑抗傾及穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)，從而極易產(chǎn)生滑坡和坍方；還有嚴(yán)重對(duì)泄洪能力產(chǎn)生影響的久是平面布置，在部分平面布置時(shí)，存在上下游斷面連接不相配情況；另外還有就是河道同溢洪道尾端銜接部分不達(dá)標(biāo)，造成有些河床比尾端低，且還有部分沒有進(jìn)行砌護(hù)處理的尾端，這極易產(chǎn)生沖刷，致使向上延伸，從而對(duì)整個(gè)建筑物造成嚴(yán)重破壞。

第五，當(dāng)下，由于沒有完善的水力設(shè)計(jì)方法，導(dǎo)致在溢洪道建設(shè)中也容易出現(xiàn)問題。比如在溢洪道進(jìn)口布置有引洪平流，但是由于水力設(shè)計(jì)方法不完善，在進(jìn)行水力計(jì)算容易對(duì)平流段進(jìn)口水位的壅高造成忽略。壅高時(shí)大、時(shí)小，必須結(jié)合工程實(shí)際情況給予充分重視。還有就是在進(jìn)行溢洪道設(shè)計(jì)時(shí)，部分設(shè)計(jì)沒有充分考慮溢洪道消能工的設(shè)計(jì)，造成消力池長度和深度不達(dá)標(biāo)，消能的作用沒有得到充分發(fā)揮，從而導(dǎo)致下游河段出現(xiàn)嚴(yán)重沖刷。此外，針對(duì)于側(cè)槽式溢洪道設(shè)計(jì)，以往普遍是采用“扎馬林法”實(shí)行計(jì)算。通過長時(shí)間的實(shí)際和試驗(yàn)可以得出：采用“扎馬林法”實(shí)行計(jì)算所確定的水面坡降偏小，易造成側(cè)槽深不達(dá)標(biāo)，導(dǎo)致流量系數(shù)降低，從而導(dǎo)致側(cè)堰局部呈現(xiàn)淹沒出流，往往實(shí)際的泄洪量是達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的泄量，因此會(huì)嚴(yán)重危及整個(gè)工程安全。

第六，部分工程在進(jìn)行具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，沒有充分全面的考慮泄洪的基礎(chǔ)特性與特點(diǎn)。溢洪道泄流出的急速水流沖擊力非常強(qiáng)，且急流的摻氣和脈動(dòng)現(xiàn)象非常明顯，導(dǎo)致常常會(huì)出現(xiàn)劇烈的震動(dòng)。部分溢洪道所采用的混凝土砌護(hù)都是低標(biāo)號(hào)，由于砌護(hù)厚度與邊坡砌護(hù)高度均不能滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定要求，所以無法抵御急速水流的沖刷。在進(jìn)行部分非巖基上的溢洪道設(shè)計(jì)中，由于其底部很少設(shè)置反濾排水設(shè)備，從而導(dǎo)致塌滑的出現(xiàn)極為容易。以上所訴這些問題均會(huì)對(duì)工程的安全造成嚴(yán)重影響[2]。

2.中小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)對(duì)策

2.1引流段

為了確保引流的平順，其進(jìn)口形狀應(yīng)做成喇叭口，且為了盡量避免損失，還應(yīng)對(duì)其長度進(jìn)行適宜的控制。若是由于地形的限制就應(yīng)在引流段設(shè)置彎道，且在彎道內(nèi)應(yīng)讓彎曲段盡量平緩，還應(yīng)讓壩腳遠(yuǎn)離彎道和下游銜接段及出口段，從而盡量避免壩腳受到?jīng)_刷。在設(shè)計(jì)引流段截面時(shí)，通常會(huì)采用矩形或梯形，若是水流速度大約在一秒2米左右時(shí)通常不用進(jìn)行砌護(hù)，但是在靠近壩端和緊接控制建筑物的范圍內(nèi)應(yīng)增加一定的砌護(hù)長度，同時(shí)對(duì)彎道兩側(cè)的凹岸進(jìn)行砌護(hù)，若是巖基足夠堅(jiān)硬就不必考慮[3]。

2.2堰流段

為了確保泄流均勻，應(yīng)讓進(jìn)口水流垂直于堰流段建筑物。寬頂堰的設(shè)置必須地形條件和泄流需要進(jìn)行，且頂堰寬度的選定應(yīng)按允許單寬流量進(jìn)行，通常巖基上單寬流量是每秒40至70m3，而非巖基上單寬流量是每秒20至40m3，土基上單寬流量是每秒20m3。為了確保水流平順，在其上游引流段和堰口應(yīng)使用漸變段連接，且其的收縮角最好是12度左右。若是堰體過寬，就應(yīng)設(shè)置沉陷縫與溫度縫在其橫向側(cè)，并按照10到15米的間距進(jìn)行布設(shè)。

2.3泄流段

通常泄流段的平面都是使用直線布置，且在布置時(shí)盡可能避免彎道，并應(yīng)根據(jù)流態(tài)的急劇變化進(jìn)行扭坡的設(shè)置。在進(jìn)行泄流段縱斷面設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)充分結(jié)合實(shí)際情況，根據(jù)地形、地質(zhì)從而選用緩坡、陡坡等形式，且在選用陡坡后，陡坡段應(yīng)采用均一比降。由于泄流段的水流速度極快，就應(yīng)盡可能在巖基上布置陡坡段。通常不用進(jìn)行砌護(hù)的泄水道都是設(shè)置在新鮮巖基上，若是其為松軟風(fēng)化巖石則應(yīng)采用0.3到0.5米的漿砌石進(jìn)行砌護(hù)，并進(jìn)行加設(shè)錨固筋；若是要求大面積砼襯砌，就應(yīng)按照充分地質(zhì)情況，并根據(jù)溫度變化進(jìn)行伸縮縫和沉陷縫的設(shè)置，而后還應(yīng)在兩側(cè)邊坡設(shè)置橫縫，在底部設(shè)置縱橫縫，且設(shè)置的間距應(yīng)該為8到12米，并在襯砌底部設(shè)置反排水設(shè)備[4]。

3.結(jié)語

綜上所述，對(duì)中小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)中的常見問題與對(duì)策進(jìn)行分析探討，具有十分重要的意義。不僅能提高中小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)水平，為溢洪道施工質(zhì)量奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并確保整個(gè)工程的質(zhì)量，還能增加水利企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，更有助于推進(jìn)我國水利建設(shè)事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

[1]杜巖，秦樹柏.中小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)中的常見問題及其對(duì)策[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2009，（04）：307-313.

[2]馮輝長.中小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)中的常見問題及其對(duì)策[A].地方水利技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐（第3輯）[C].2005：4.

[3]姚永輝.中小型水庫溢洪道規(guī)劃布局設(shè)計(jì)中的常見問題及其對(duì)策（理論版）[J].中國水運(yùn)，2007，（09）：109-110.

[4]馮輝長.中小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)中的常見問題及其對(duì)策[J].地方水利技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐，2005，（02）：119-122.