中小型水庫(kù)溢洪道規(guī)劃布局設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題及措施

1、<p>　　中小型水庫(kù)溢洪道規(guī)劃布局設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題及措施</p><p>　　摘要：溢洪道的設(shè)計(jì)和布置合理與否，不僅直接影響到水庫(kù)的安全，而且關(guān)系到整個(gè)工程造價(jià)。土石壩一般中小型溢洪道，約占水庫(kù)樞紐工程造價(jià)的25-30%及勞動(dòng)力的25%，故溢洪道合理的布局和選型，在水庫(kù)工程設(shè)計(jì)中是一個(gè)比較重要的環(huán)節(jié)。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：溢洪道；規(guī)劃布局；問(wèn)題及對(duì)策 </p>

2、<p>　　中圖分類(lèi)號(hào)： TU98文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　溢洪道設(shè)計(jì)具有非常重要的作用，它直接影響著整個(gè)工程的是否能夠用到現(xiàn)實(shí)中，充分發(fā)揮它的防洪減壓作用，溢洪道合理的設(shè)計(jì)能夠提高施工的效率，降低成本，這樣就能控制投資成本，按照預(yù)算的資金進(jìn)行施工。土石壩一般中小型溢洪道，約占水庫(kù)樞紐工程造價(jià)的3

3、0%，故溢洪道合理的布局和選型，在水庫(kù)工程設(shè)計(jì)中是一個(gè)比較重要的環(huán)節(jié)。如果能夠有效地控制成本，這將會(huì)是很大一部分收益，所以堅(jiān)決把好設(shè)計(jì)大關(guān)。 </p><p><b>　　一、常見(jiàn)問(wèn)題 </b></p><p>　　1、溢洪道設(shè)計(jì)的平面彎道半徑過(guò)大和收縮過(guò)劇 </p><p>　　在溢洪道陡坡段布置有彎道時(shí)，由于彎道流態(tài)、流勢(shì)劇烈變化，導(dǎo)致左右

4、岸產(chǎn)生了水面差，這時(shí)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(guò)劇收縮，也會(huì)發(fā)生顯著的壅水和流態(tài)變化，并對(duì)溢洪道襯砌造成沖擊，如砌護(hù)過(guò)高會(huì)增加投資，砌護(hù)過(guò)低了又不安全。 </p><p>　　2、溢洪道縱橫剖面及平面布置設(shè)計(jì)不當(dāng)，是陡坡設(shè)計(jì)比降過(guò)陡 </p><p>　　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

5、水后易產(chǎn)生滑坡；結(jié)構(gòu)上也不穩(wěn)定。在橫斷面設(shè)計(jì)中，有些工程對(duì)兩側(cè)山坡開(kāi)挖坡度注意不夠，有的過(guò)陡，加上襯砌厚度偏薄，不能滿(mǎn)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(dǎo)致有的末端高出河床很多，有的末端未做砌護(hù)處理，常造成嚴(yán)重沖刷，并向上延伸，直至整個(gè)建筑物破壞。 </p><p>　　3、一般水力設(shè)計(jì)方法尚不夠

6、完善 </p><p>　　如果在溢洪道進(jìn)口布置有引洪平流段的情況下，由于水力計(jì)算中忽略了平流段進(jìn)口水位的壅高（即水頭損失）。而實(shí)際壅高有時(shí)較大，不可忽視。有些設(shè)計(jì)對(duì)溢洪道的消能工的設(shè)計(jì)考慮不夠充分，或者型式選擇不當(dāng)，導(dǎo)致消力池長(zhǎng)度和深度均不能滿(mǎn)足需要，消能不夠充分，致使下游河段發(fā)生嚴(yán)重沖刷。 </p><p>　　4、在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中對(duì)泄洪的特點(diǎn)和基礎(chǔ)特性考慮不周 </p>&

7、lt;p>　　溢洪道下泄的高速水流具有很強(qiáng)的沖出力、急流的摻氣和脈動(dòng)現(xiàn)象十分顯著，常會(huì)產(chǎn)生劇烈的震動(dòng)；有些溢洪道采用低標(biāo)號(hào)的漿砌石或砼砌護(hù)，且砌護(hù)厚度與邊坡砌護(hù)高度都不能適應(yīng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定要求，因而不能抵御高流速的沖刷；有些非巖基上的溢洪道設(shè)計(jì)時(shí)，底部幾乎沒(méi)有反濾排水設(shè)備，極易發(fā)生塌滑；有些大面積圬工砼襯砌由于未設(shè)伸縮沉陷縫，致使溢洪道襯砌發(fā)生一些裂縫，總之這些都使工程安全受到影響。 </p><p>　　5、溢

8、洪道彎道半徑設(shè)計(jì)過(guò)大 </p><p>　　溢洪道設(shè)計(jì)的彎道半徑過(guò)大及其收縮過(guò)劇，對(duì)溢洪道的泄流十分不利，尤其在溢洪道陡坡段布置有彎道時(shí)，流勢(shì)劇烈變化、彎道流態(tài)導(dǎo)致兩岸產(chǎn)生了水面差，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，直接影響著泄流能力和效果。陡坡段過(guò)劇收縮，也會(huì)發(fā)生壅水與流態(tài)變化，并對(duì)溢洪道襯砌造成沖擊。 </p><p>　　二、規(guī)劃布局設(shè)計(jì)對(duì)策 </p>

9、<p><b>　　1、規(guī)劃布局 </b></p><p>　　溢洪道工程的規(guī)劃布局應(yīng)盡量利用有利地形地貌，既要經(jīng)濟(jì)合理又要保證安全。如大壩附近有天然山坳可以布設(shè)溢洪道則最為理想，如主壩口子狹窄無(wú)法布置正堰則可考慮選擇側(cè)槽式溢洪道。其規(guī)劃布置的主要原則是：基礎(chǔ)堅(jiān)硬均一，線路短，無(wú)彎道，出口遠(yuǎn)離壩體；工程嚴(yán)禁布置在滑坡或崩塌體地上。溢洪道通常由四個(gè)主要部分組成：引流段（進(jìn)口段）、控

10、制段（堰流段）、泄流段（陡坡、急流段）及消能工。 </p><p>　　2、引流段（進(jìn)口段） </p><p>　　為引流平順其進(jìn)口形狀最好做成喇叭口，為減小損失其長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)。如因地形所限必須在該段內(nèi)設(shè)置彎道時(shí)，則應(yīng)使彎曲段盡量平緩?fù)?、還應(yīng)使彎道與下游銜接段和出口段盡量遠(yuǎn)離壩腳，以免沖刷壩腳。引流段截面一般選用梯形或矩形，當(dāng)流速≤1-2米/秒時(shí)一般可不砌護(hù)，但與壩端鄰近和緊接控制建筑物的

11、范圍內(nèi)應(yīng)砌護(hù)一定長(zhǎng)度，同時(shí)在彎道二側(cè)的凹岸亦應(yīng)砌護(hù)，如為堅(jiān)硬的巖基則可不考慮。 </p><p><b>　　3、控制段 </b></p><p>　　為方便控制段與壩體兩岸建筑物的連接，一般可將其布置在壩肩位置。根據(jù)各工程的水力、地形、地質(zhì)等條件，來(lái)選擇溢洪道的型式。通常，開(kāi)敞式溢洪道則具有一定的超泄能力，也有利于日后的運(yùn)行管理，是進(jìn)行中小型水庫(kù)溢洪道布置中的優(yōu)先考

12、慮方案。為使水流平順，堰口與上游的引流段可用漸變段連接，其邊墻的收縮角度控制在12°以?xún)?nèi)為佳。一般說(shuō)來(lái)，堰體的寬度大于3倍的堰上水頭，且?guī)r基上的最大單寬流量為70 m3/s，土基上則為20m3/s。堰頂如設(shè)工作閘門(mén)，則設(shè)計(jì)閘門(mén)時(shí)，需配有可靠的備用電源或者手動(dòng)裝置，啟閉機(jī)的容量選取時(shí)，也應(yīng)在計(jì)算時(shí)預(yù)留稍大一些的安全余量，避免因樹(shù)枝或垃圾阻塞門(mén)槽時(shí)，閘門(mén)無(wú)法正常啟吊，這點(diǎn)尤其需要引起足夠重視。 </p><p&

13、gt;　　4、泄流段（陡坡、急流段） </p><p>　　該段平面均采用直線布置，并盡量避免彎道和設(shè)置扭坡順引流態(tài)的急驟變化甚至產(chǎn)生負(fù)壓；其縱斷面設(shè)計(jì)應(yīng)因地制宜地根據(jù)地形、地質(zhì)而選用緩坡、陡坡或多級(jí)躍水等多種形式。陡坡段應(yīng)盡量采用均一比降，由于泄水段流速很高，故應(yīng)盡量布置在巖基上。如為非巖基則該段襯砌厚度應(yīng)按允許流速與地質(zhì)條件選擇進(jìn)行設(shè)計(jì)，一般漿砌石用50-100cm，砼20-50cm，鋼筋砼15-30cm（砼

14、與鋼筋砼基部還應(yīng)設(shè)30-50cm厚的漿砌石底砌護(hù)），其坡度一般以≤1/2.5為宜。新鮮巖基上的陡坡段，可不砌護(hù)；如為松軟風(fēng)化巖石仍須用30-50cm的漿砌石或20cm厚的砼作砌護(hù)，并加設(shè)錨固筋；如需大面積砼襯砌則應(yīng)按地質(zhì)情況，結(jié)合溫度變化布置伸縮縫和沉陷縫，兩側(cè)邊坡可僅設(shè)橫縫，底部則應(yīng)設(shè)縱橫縫，間距一般為8-12m，同時(shí)在襯砌底部需敷設(shè)排水的反濾料；考慮高速水流摻氣的特點(diǎn)，邊坡的砌護(hù)高度應(yīng)有適當(dāng)超高。 </p><p

15、>　　5、消能設(shè)施的選擇 </p><p>　　在泄水段末端需設(shè)置消能工，其具體選擇型式可根據(jù)地形、地質(zhì)和水力條件的要求而定，采用多級(jí)躍水或溢洪道末端的躍流段應(yīng)使其泄流方向遠(yuǎn)離壩腳≥100-150m。對(duì)于非巖基上一般均采用底流消能，并在末端設(shè)置消力池。如泄流量不大，亦可考慮消力檻形式；如為遠(yuǎn)驅(qū)式水躍，由于極易造成沖刷，應(yīng)采用消力檻形式；在巖基上，如溢洪道尾端有較陡邊坎時(shí)，采用挑射消能較為有利，由于這種形式可

16、省去消力池、護(hù)坦與海漫等工程，由于其工程量小、造價(jià)低，因而常被采用。鼻坎以上陡坡應(yīng)為矩形斷面，不可作成梯形斷面以免需用扭坡 與鼻坎銜接。 </p><p>　　6、側(cè)槽段（指?jìng)?cè)堰深槽式溢洪道） </p><p>　　該段布置應(yīng)垂直于來(lái)水流向，其長(zhǎng)度可根據(jù)等高線向上游延伸，水流特點(diǎn)是側(cè)向進(jìn)流，縱向泄流。側(cè)堰與深槽連接的漸變過(guò)渡段，其收縮角應(yīng)控制在12°左右，其長(zhǎng)度一般為槽內(nèi)水深的3

17、-5倍，其主要作用是避免槽內(nèi)波動(dòng)和橫向旋滾的水流直接進(jìn)入陡坡段。 </p><p><b>　　結(jié)束語(yǔ) </b></p><p>　　中小型溢洪道的設(shè)計(jì)以及規(guī)劃，在工程規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，要尤其重視工程地形、地質(zhì)、水文、鉆探等基礎(chǔ)資料的成果和結(jié)論，并以此為基礎(chǔ)，提出合理、可行的布局和設(shè)計(jì)，這樣就使工程的結(jié)構(gòu)安全、工程的投資造價(jià)都有了可靠的保障。 </p>&l

18、t;p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1] 王亞?wèn)|.勃利縣九龍水庫(kù)溢洪道數(shù)值模擬試驗(yàn)分析[J].黑龍江水專(zhuān)學(xué)報(bào),2007(4):89. </p><p>　　[2] 夏連富,江新春.小型水庫(kù)溢洪道基礎(chǔ)抗凍措施[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2008(6):493. </p><p>　　[3] 陳芳.水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)計(jì)算的探