關(guān)于水庫溢洪道設計中問題的探討

【摘要】溢洪道只是在汛期洪水流量較大時，水量超過水庫的容積，對水庫的量調(diào)節(jié)，保證水庫的安全運行起著重要的作用，所以溢洪道是水庫中的重要建筑物，溢洪道的泄洪安全十分關(guān)鍵。 文章針對其設計中存在的問題進行分析，并提出了一些相應對策。

【關(guān)鍵詞】水庫溢洪道；設計；問題；對策

引言

作為水庫等水利建筑物防洪設施的溢洪道一般設置在水壩的一側(cè)，外形呈槽狀，主要作用是當發(fā)生洪澇災害時，水庫水位若超過安全限度，溢洪道則用于宣泄水庫庫容所不能容納的洪水，保證水庫壩體的安全。溢洪道一般由進水渠段、控制段、泄槽段、消能防沖設施及出水渠等組成，其設計的合理與否，直接影響著水庫的安全、控制著工程的造價，因此，它是水利工程設計中的重要環(huán)節(jié)。

1 水庫溢洪道設計

在水利工程中的水庫建設，需要設計溢洪道用于處理大于水庫庫容的多余洪水，將多余的洪水引入水渠進入控制段的平底寬頂堰后，洪水經(jīng)泄槽段下泄，利用消能防沖設施降低洪水勢能后緩泄于出水渠，經(jīng)過全過程的處理實現(xiàn)洪水的安全宣泄。 正槽溢洪道由5部分組成，將水渠是將水庫的水平順的引入控制堰前的渠道，控制堰控制溢洪道的泄流能力，泄槽把過堰水流快速送往下游，消能設施將泄槽末端水流的能量盡量消除掉，使之平穩(wěn)地流入下游，出水渠將消能后的水流比較平順地泄入河道中。

2 當前中小型水庫溢洪道設計中的問題

2.1 溢洪道的選址不恰當

在進行水利施工時，在工程中要對溢洪道進行預期的設計，在設計過程中由于一些工程師的疏忽，并沒有考慮到溢洪道設置的位置是非常關(guān)鍵的，所以溢洪道的選址出現(xiàn)了很大的問題，在建設過程中一些溢洪道的進口和出口與大壩的壩身緊緊相連，而壩肩與溢洪道之間所隔山脊非常的單薄，這種現(xiàn)象如果再沒有實施更好的護砌，在水庫投入使用后，如果一旦出現(xiàn)洪水的情況，就造成很大的不利因素，特別是壩身的安全性將受到威脅。

2.2設計標準與水庫容量不匹配

溢洪道主要在汛期發(fā)揮作

用，平常時期使用不多，在對水庫進行設計時，由于受工程造價的限制，其設計采用的洪水標準往往偏低、選用洪水數(shù)據(jù)（洪峰、洪量）偏小，因而必然帶來溢洪道設計尺寸偏小，再加上周邊巖體風化坍落減小過流面積，往往造成泄流能力不足，因而不能保證安全泄洪。

2.3對進出口段的布置不合理

對溢洪道進行設計時，常見的一種現(xiàn)象就是進出口段布置距離壩身過近，溢洪道與壩肩間存在的隔斷過于單薄。若是在入口的位置砌筑不堅固，那么在泄洪時就會發(fā)生沖刷，從而對大壩造成破壞，威脅水庫的安全。另外一種情況是設計陡槽時與壩腳連接過于緊密，一旦發(fā)生橫流的沖刷就會影響壩腳的安全。以上這二種情況均對大壩的運行安全十分不利。

2.4 溢洪道平面以及縱橫剖面設計出現(xiàn)問題

在該設計環(huán)節(jié)中，最突出的問題就是比降過陡，在設計溢洪道平面時，上下游斷面未能有效匹配和銜接，從而限制了溢洪道的泄洪能力。 河道和溢洪道尾部沒有有效銜接，造成河床明顯低于溢洪道尾部，假若尾部砌護處理存在顯著問題，那么會加大沖刷侵蝕風險，一旦危及整個大壩，其造成的損失將是無法估算的。 還有一些溢洪道被布置在非巖性坡上，反濾襯砌缺乏，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固，從而加劇了滲水滑坡的可能性。 除此之外，在工程橫斷面設計過程中，山坡兩側(cè)的開挖坡度不合理也會造成整個坡度過于陡峭，如果這時未做好襯砌工作，那么就很難滿足抗傾抗滑的標準，塌方和滑坡等災害將隨時發(fā)生。

3對溢洪道的設計進行完善的對策

3.1整體布局

對溢洪道進行設計時需要對實際施工地點的一些地理情況等進行了解，以此為前提再考慮經(jīng)費的投入，并且應盡量利用有利地形地貌。例如有山坳可以為溢洪道的建設所用；若是出口不夠大造成正堰不能布置，那么就應該使用側(cè)槽形式的溢洪道。其規(guī)劃布置的主要原則是：基礎要牢固，線路保證最短，彎路盡可能減少，在出水口附近沒有比較重要的建筑物，不在滑坡處進行施工。

3.2進口段設計

為了使進水渠段的水流順暢，進口處的形狀應該設計為喇叭口，為減小損失其長度不宜過長。若是因地形的需要必須要在進口處有彎道的設計時，一定要保證最大程度的平緩，并且要使彎道和壩體的距離要合理，這樣可以避免對壩體造成影響。對進口段進行設計時，橫斷面的形狀可以采用梯形，若是水流的流速不大于2m3/s，那么就不需要砌護，只需要在距離壩體較近處做好砌護的工作。

3.3堰流段的設計

進口的水流需要注意與控制的建筑物成90度，這樣泄洪才能較為均勻，根據(jù)實際情況以及對出水的要求對斷面堰進行設計，寬度的確定可以以單寬流量為依據(jù)。為了確保水流為平順狀態(tài)，堰口與其上游引流段可采用漸變段連接，其收縮角以12度左右為宜。

3.4泄槽段的設計

對泄洪段進行設計時，應優(yōu)先選擇直線布置，并盡量避免彎道和設置扭坡順，避免流態(tài)急驟變化甚至產(chǎn)生負壓；在陡坡處可以選擇均一比降；由于在泄洪時水流的速度過快，因此需要在較為堅固的地方進行設計，如果條件允許，應盡量使泄槽軸線順直，等寬對稱布置，以降低沖擊波的不利影響。如果沒有條件，那么就需要對砌筑的厚度進行合理的運算，同時還需綜合考慮水力學條件、襯砌材料特性及施工條件等因素。

3.5消能段的設計

常見的挑流、底流和面流消能是借助于各種形式的挑坎、齒坎、及輔助消能工來實現(xiàn)的?？梢圆捎枚嗉壾S水，對躍流段進行設計時必須對泄洪方向進行控制。若基礎為非巖石情況時需要用底流來進行消能，在尾端設計消能池。遠驅(qū)水躍會造成沖刷現(xiàn)象，此時應該使用差動式的消力檻。若是基礎為巖石，那么末端有陡坡出現(xiàn)時就需要設計為挑射消能，這樣可以省去消力池、護坦與海漫等工程，減少資金投入少且工作量不大，在實際的施工中使用較為廣泛。

結(jié)束語：

水庫的溢洪道布置與設計的合理性將直接影響水庫的安全性，所以它的布置和選型都非常重要， 也是水庫工程設計的一個重要環(huán)節(jié)。在設計工作開始前就要收集完備可靠的資料， 合理規(guī)劃整體布局，并進行嚴謹?shù)乃τ嬎愫徒Y(jié)構(gòu)計算，從而保證它的可行性和安全性。

參考文獻：

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