張守平

摘要溢洪道泄洪能力不足導致許多水庫垮壩,文章就溢洪道的泄流能力的復核及泄流能力不足的原因進行了分析,并提出增大溢洪道泄洪能力的處理措施。

關鍵詞溢洪道泄洪能力措施

中圖分類號:TV65文獻標識碼:A

溢洪道泄洪能力不足,是導致許多水庫垮壩的一個重要原因。根據我國編制的《全國水庫垮壩登記冊》的資料統(tǒng)計,在垮壩的總數(shù)中,漫壩占51.5%,其中因泄洪能力不足,漫壩失事的占42%?，F(xiàn)在各水庫管理者都非常重視這個問題,對溢洪道的泄流能力進行復核,分析泄流能力不足的原因,并提出相應的處理意見。

1 造成溢洪道泄洪能力不足的主要原因分析

(1)原始資料不可靠。有的水庫集雨面積的計算值遠小于實際來水面積;有的水庫降雨資料不準,與實際不符;有的水庫容積關系曲線不對,實際的庫容比設計的小等。(2)水庫的設計防洪標準偏低,設計洪水偏小。(3)溢洪道開挖斷面不足,未達到設計要求的寬度和高程等。(4)溢洪道控制段前淤積及設置攔魚設施等礙洪設施。(5)在計算中未考慮溢洪道控制段前較長引水渠的水頭損失。(6)在施工放樣時過水斷面尺寸不夠,施工質量不滿足設計要求等。

2 復核溢洪道過水斷面的泄流能力

溢洪道的泄流能力主要取決于控制段能否通過設計流量,根據控制段的堰頂高程,溢流前緣總長,溢流時堰頂水頭用一般水力學的堰流或孔流公式進行復核。為了全面掌握準確的水庫集水面積、庫容、地形、地質條件和來水來沙量等基本資料,在復核泄流能力前必須復核以下資料。

(1)水庫上下游情況,上游的淹沒情況,下游河道的泄流能力,下游有無重要城鎮(zhèn)、廠礦、鐵路等,它們是否有防洪要求,萬一發(fā)生超標準特大洪水時,可能造成的淹沒損失等。

(2)集水面積。是指壩址以上分水嶺界限內所包括的面積。集水面積和降雨量是計算上游來水的主要依據。

(3)庫容。一般說水庫庫容是指校核洪水位以下的庫容,在水庫管理過程中可從水位與庫容、水位與水庫面積的關系曲線中查得。故對水位一庫容曲線也要經常進行復核。

(4)降雨量。降雨量是確定水庫洪水的主要資料,是確定防洪標準的主要依據。確定本地區(qū)可能最大降雨時,應根據我國長期積累的氣象資料,做好歷史暴雨和歷史洪水的調查考證工作,配合一定的分析計算,使最大降雨值合理可靠。

(5)地形地質。從降雨量推算洪峰流量時,還要考慮集水面積內的地形、地質、土壤和植被等因素,因它們直接影響產流條件和匯流時間,是決定洪峰、洪量和洪水過程線及其類型的重要因素。另外,要增建或擴建溢洪道時,也要考慮地形地質條件。

3 增大溢洪道泄流能力的措施

溢洪道的泄洪能力主要取決于控制段。因溢洪道控制段的大多水流是堰流,因此可用堰流公式分析溢洪道的泄洪能力。公式為Q=%^mB

式中:H為堰頂水頭,m;B為堰頂寬度,m;m為流量系數(shù);%^為側收縮系數(shù);g為重力加速度,g=9.8m/s2;Q為泄洪流量,m3/s。由上述公式可知,要加大溢洪道泄洪能力,可采取以下措施。

3.1 擴建、改建和增設溢洪道

(1)加寬溢洪道,增大堰頂寬度B。若溢洪道岸坡不高,挖方量不大,則應首先考慮加寬溢洪道控制段斷面的方法。若溢洪道是與土壩緊相連接,則加寬斷面只能在靠岸坡的一側進行。(2)降低溢洪道底板高程,增大堰頂水頭H。若溢洪道岸坡較陡,挖方量大,則可考慮加深溢洪道過水斷面的方法。加深過水斷面即需降低堰頂高程,在這種情況下,需增加閘門的高度,在無閘門控制的溢洪道上,降低堰頂高程將使興利水位降低,水庫的興利庫容相應減小,降低水庫效益。因此,有些水庫就考慮在加深后的溢洪道上建閘,以抬高興利水位,解決泄洪和增加水庫效益之間的矛盾。在溢洪道上建閘,必須有專人管理,保證在汛期閘門啟閉靈活方便。(3)改變堰型,提高流量系數(shù)m。不同堰型的流量系數(shù)不同,同種堰型的形狀不同,流量系數(shù)也不一樣。實用堰的流量系數(shù)一般為0.42—0.44,寬頂堰的流量系數(shù)一般為0.32—0.385。因此,當所需增加的泄流能力的幅度不大,擴寬或增建溢洪道有困難時,可將寬頂堰改為流量系數(shù)較大的曲線形實用堰。(4)改善閘墩和邊墩形狀,提高側收縮系數(shù)%^。通過改善閘墩和邊墩的頭部平面形狀可提高側收縮系數(shù),從而提高泄洪能力。(5)在有條件的地方,也可增設新的溢洪道。

3.2 加強溢洪道的日常管理

要經常檢查控制段的斷面、高程是否符合設計要求。對人為封堵縮小溢洪道寬度,在進口處隨意堆放的棄渣,甚至做成的永久性擋水埝,應及時處理,防止汛期出險情。此外,還應注意攔魚柵和交通橋等建筑物對溢洪道過水能力的影響,減小閘前泥沙淤積等,增加溢洪道的泄洪能力。

3.3 加大壩高

通過加大壩高,抬高上游庫水位,增大堰頂水頭。這種措施應以滿足大壩本身安全和經濟合理為前提。