水利水電工程中的水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)研究

易良均　譚興國(guó)

【摘要】文章以水利水電工程的水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，首先以某工程為例對(duì)其工程概況進(jìn)行了分析，隨后對(duì)選擇溢洪道孔口尺寸進(jìn)行了研究分析，最后針對(duì)泄槽水面線進(jìn)行了研究分析以供參考。

【關(guān)鍵詞】水利工程；水庫(kù)；溢洪道設(shè)計(jì)

前言：

某水庫(kù)位于贛江支流，其以供水、灌溉為主，發(fā)電、防洪為輔，水庫(kù)大壩為土石壩，在右岸壩端設(shè)有開挖式溢洪道，該溢洪道由由進(jìn)水渠、控制段、陡槽段及消能段組成，其中進(jìn)水渠底部寬度20m，渠道呈梯形，邊坡比為1：1，漸變段12m長(zhǎng)，并與控制段相連，控制段結(jié)構(gòu)為整體式結(jié)構(gòu)，左右邊墻頂寬相同，寬度均為2m，中墩的寬度也為2m，溢流堰采用的是WES實(shí)用堰，斗槽的尾部具有挑流消能功效，縱向邊坡比為1：3.88。，水庫(kù)校核洪水位（P=0.1%）下泄流量為 941m3/s、設(shè)計(jì)洪水位（P=2%）下泄流量為 579m3/s，挑流鼻坎角度為27.5°，高程為281.5m，在實(shí)現(xiàn)水流消能后可以將水流挑射至下游河床。

一、選擇溢洪道孔口尺寸

針對(duì)于溢洪道布置有兩種方案可供選擇，方案一的溢洪道堰頂高程、控制段底板高程較高，泄流的凈寬也比較小，由上文可知溢洪道設(shè)置于右岸的壩端，根據(jù)右岸山體地形條件來(lái)分析，雖然開挖量并不大，但壩體相對(duì)較高，堆石量也比較大。該方案校核洪水位（P=0.1%）為344.23m，設(shè)計(jì)洪水位（P=2%）為 341.84m，設(shè)計(jì)壩頂高程為 344.2m。方案二的溢洪道堰頂高程、控制段底板高程較低，泄流的凈寬比較大，根據(jù)右岸山體地形條件來(lái)分析，雖然開挖量比較大，但壩體堆石量較小。該方案設(shè)計(jì)壩頂高程為 342.7m，校核洪水位（P=0.1%）為342.2m，設(shè)計(jì)洪水位（P=2%）為 341.83m。以下表一即為方案一及方案二的項(xiàng)目工程量具體數(shù)據(jù)信息比較：

通過(guò)上述表一可以得知，方案二相對(duì)于方案一來(lái)講更為經(jīng)濟(jì)，并且由于工程所處的區(qū)域?yàn)樯絽^(qū)性洪水，對(duì)洪水位進(jìn)行設(shè)計(jì)到校核洪水位的過(guò)程所經(jīng)歷的時(shí)間較短，并且當(dāng)選擇2×7m溢流孔口時(shí)，由校核水位控制壩頂高程，而當(dāng)選擇2×9m溢流孔口時(shí)，由設(shè)計(jì)水位控制壩頂?shù)母叱?，基于此無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)性考慮，還是從泄洪安全方面考慮，方案二顯然更加合適。

二、計(jì)算泄槽水面線

具體計(jì)算時(shí)應(yīng)根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL253-2000）取方案二校核洪水位（P=0.1%）為342.2m、下泄流量為 941m3/s對(duì)水面線進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算時(shí)采用用 PC1500《D-7 明渠恒定非均勻漸變流水面曲線計(jì)算》程序，計(jì)算公式如下：

假設(shè)起始水深為h1，根據(jù)《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》（A.3.1-3）計(jì)算公式為

結(jié)合計(jì)算公式可以得出彎道的外側(cè)與中心線水面高差為5.95m。泄槽彎道急流段外側(cè)橫向水位差根據(jù)小擾動(dòng)沖擊波理論及經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算可以取其大值為 9.0m，因此，泄槽彎道段墻高應(yīng)不小于 11.76m，最終彎道段外側(cè)墻高取 12m。

總結(jié)：

綜上所述，溢洪道作為水庫(kù)主要的泄水建筑，做好相應(yīng)的設(shè)計(jì)，如設(shè)計(jì)好擇溢流堰段的形式和尺寸，并通過(guò)計(jì)算泄槽水面線，來(lái)選擇最為合適的邊墻高度，為溢洪道設(shè)計(jì)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹志真. 水利工程中水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)研究[J]. 江西建材， 2017（24）：115-115.

[2]洪振國(guó)， 洪振權(quán). 水庫(kù)溢洪道結(jié)構(gòu)及布置設(shè)計(jì)研究[J]. 海河水利， 2016（4）：26-29.