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文檔簡介
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
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