中小型水庫溢洪道規(guī)劃布局設計常見問題及措施

1、<p>　　中小型水庫溢洪道規(guī)劃布局設計常見問題及措施</p><p>　　摘要：溢洪道的設計和布置合理與否，不僅直接影響到水庫的安全，而且關系到整個工程造價。土石壩一般中小型溢洪道，約占水庫樞紐工程造價的25-30%及勞動力的25%，故溢洪道合理的布局和選型，在水庫工程設計中是一個比較重要的環(huán)節(jié)。 </p><p>　　關鍵詞：溢洪道；規(guī)劃布局；問題及對策 </p>

2、<p>　　中圖分類號： TU98文獻標識碼： A </p><p><b>　　引言 </b></p><p>　　溢洪道設計具有非常重要的作用，它直接影響著整個工程的是否能夠用到現(xiàn)實中，充分發(fā)揮它的防洪減壓作用，溢洪道合理的設計能夠提高施工的效率，降低成本，這樣就能控制投資成本，按照預算的資金進行施工。土石壩一般中小型溢洪道，約占水庫樞紐工程造價的3

3、0%，故溢洪道合理的布局和選型，在水庫工程設計中是一個比較重要的環(huán)節(jié)。如果能夠有效地控制成本，這將會是很大一部分收益，所以堅決把好設計大關。 </p><p><b>　　一、常見問題 </b></p><p>　　1、溢洪道設計的平面彎道半徑過大和收縮過劇 </p><p>　　在溢洪道陡坡段布置有彎道時，由于彎道流態(tài)、流勢劇烈變化，導致左右

4、岸產(chǎn)生了水面差，這時凹岸水面壅高，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劇收縮，也會發(fā)生顯著的壅水和流態(tài)變化，并對溢洪道襯砌造成沖擊，如砌護過高會增加投資，砌護過低了又不安全。 </p><p>　　2、溢洪道縱橫剖面及平面布置設計不當，是陡坡設計比降過陡 </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；結構上也不穩(wěn)定。在橫斷面設計中，有些工程對兩側(cè)山坡開挖坡度注意不夠，有的過陡，加上襯砌厚度偏薄，不能滿足抗滑抗傾穩(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，導致有的末端高出河床很多，有的末端未做砌護處理，常造成嚴重沖刷，并向上延伸，直至整個建筑物破壞。 </p><p>　　3、一般水力設計方法尚不夠

6、完善 </p><p>　　如果在溢洪道進口布置有引洪平流段的情況下，由于水力計算中忽略了平流段進口水位的壅高（即水頭損失）。而實際壅高有時較大，不可忽視。有些設計對溢洪道的消能工的設計考慮不夠充分，或者型式選擇不當，導致消力池長度和深度均不能滿足需要，消能不夠充分，致使下游河段發(fā)生嚴重沖刷。 </p><p>　　4、在結構設計中對泄洪的特點和基礎特性考慮不周 </p>&

7、lt;p>　　溢洪道下泄的高速水流具有很強的沖出力、急流的摻氣和脈動現(xiàn)象十分顯著，常會產(chǎn)生劇烈的震動；有些溢洪道采用低標號的漿砌石或砼砌護，且砌護厚度與邊坡砌護高度都不能適應結構穩(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計時，底部幾乎沒有反濾排水設備，極易發(fā)生塌滑；有些大面積圬工砼襯砌由于未設伸縮沉陷縫，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、洪道彎道半徑設計過大 </p><p>　　溢洪道設計的彎道半徑過大及其收縮過劇，對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，流勢劇烈變化、彎道流態(tài)導致兩岸產(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。陡坡段過劇收縮，也會發(fā)生壅水與流態(tài)變化，并對溢洪道襯砌造成沖擊。 </p><p>　　二、規(guī)劃布局設計對策 </p>

9、<p><b>　　1、規(guī)劃布局 </b></p><p>　　溢洪道工程的規(guī)劃布局應盡量利用有利地形地貌，既要經(jīng)濟合理又要保證安全。如大壩附近有天然山坳可以布設溢洪道則最為理想，如主壩口子狹窄無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：基礎堅硬均一，線路短，無彎道，出口遠離壩體；工程嚴禁布置在滑坡或崩塌體地上。溢洪道通常由四個主要部分組成：引流段（進口段）、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（進口段） </p><p>　　為引流平順其進口形狀最好做成喇叭口，為減小損失其長度不宜過長。如因地形所限必須在該段內(nèi)設置彎道時，則應使彎曲段盡量平緩外、還應使彎道與下游銜接段和出口段盡量遠離壩腳，以免沖刷壩腳。引流段截面一般選用梯形或矩形，當流速≤1-2米/秒時一般可不砌護，但與壩端鄰近和緊接控制建筑物的

11、范圍內(nèi)應砌護一定長度，同時在彎道二側(cè)的凹岸亦應砌護，如為堅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，來選擇溢洪道的型式。通常，開敞式溢洪道則具有一定的超泄能力，也有利于日后的運行管理，是進行中小型水庫溢洪道布置中的優(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°以內(nèi)為佳。一般說來，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。堰頂如設工作閘門，則設計閘門時，需配有可靠的備用電源或者手動裝置，啟閉機的容量選取時，也應在計算時預留稍大一些的安全余量，避免因樹枝或垃圾阻塞門槽時，閘門無法正常啟吊，這點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置扭坡順引流態(tài)的急驟變化甚至產(chǎn)生負壓；其縱斷面設計應因地制宜地根據(jù)地形、地質(zhì)而選用緩坡、陡坡或多級躍水等多種形式。陡坡段應盡量采用均一比降，由于泄水段流速很高，故應盡量布置在巖基上。如為非巖基則該段襯砌厚度應按允許流速與地質(zhì)條件選擇進行設計，一般漿砌石用50-100cm，砼20-50cm，鋼筋砼15-30cm（砼

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

15、>　　5、消能設施的選擇 </p><p>　　在泄水段末端需設置消能工，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，采用多級躍水或溢洪道末端的躍流段應使其泄流方向遠離壩腳≥100-150m。對于非巖基上一般均采用底流消能，并在末端設置消力池。如泄流量不大，亦可考慮消力檻形式；如為遠驅(qū)式水躍，由于極易造成沖刷，應采用消力檻形式；在巖基上，如溢洪道尾端有較陡邊坎時，采用挑射消能較為有利，由于這種形式可

16、省去消力池、護坦與海漫等工程，由于其工程量小、造價低，因而常被采用。鼻坎以上陡坡應為矩形斷面，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（指側(cè)堰深槽式溢洪道） </p><p>　　該段布置應垂直于來水流向，其長度可根據(jù)等高線向上游延伸，水流特點是側(cè)向進流，縱向泄流。側(cè)堰與深槽連接的漸變過渡段，其收縮角應控制在12°左右，其長度一般為槽內(nèi)水深的3

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

18、t;p><b>　　參考文獻 </b></p><p>　　[1] 王亞東.勃利縣九龍水庫溢洪道數(shù)值模擬試驗分析[J].黑龍江水專學報,2007(4):89. </p><p>　　[2] 夏連富,江新春.小型水庫溢洪道基礎抗凍措施[J].水利科技與經(jīng)濟,2008(6):493. </p><p>　　[3] 陳芳.水庫溢洪道設計計算的探