鄭紅英

(遼寧省朝陽(yáng)市水利規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院，遼寧 朝陽(yáng) 122000)

雙石橋水庫(kù)溢洪道除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)分析

鄭紅英

(遼寧省朝陽(yáng)市水利規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院，遼寧 朝陽(yáng) 122000)

雙石橋水庫(kù)是一座以灌溉為主、兼有養(yǎng)魚(yú)等綜合功能的小(2)型水庫(kù)。溢洪道進(jìn)口段、控制段、陡槽段都沒(méi)有襯砌工程，沒(méi)有消能措施，成為威脅水庫(kù)安全的一個(gè)重要因素。且對(duì)下游農(nóng)田多次沖刷破壞。通過(guò)對(duì)溢洪道堰體、邊墻計(jì)算分析，確定溢洪道設(shè)計(jì)內(nèi)容。

溢洪道；泄量；邊墻；陡槽；消能

1 概 述

雙石橋水庫(kù)位于安縣花荄鎮(zhèn)馬鞍村，距花荄鎮(zhèn)6km，距安縣縣城7km。該水庫(kù)是一座以灌溉為主、兼有養(yǎng)魚(yú)等綜合功能的小(2)型水庫(kù)。水庫(kù)建在涪江水系安縣河的支流上。壩址以上流域面積0.89km2，壩址以上主河道長(zhǎng)0.85km，河槽比降20‰。

水庫(kù)樞紐工程由土壩、溢洪道，放水設(shè)施等組成[1]。

2 溢洪道工程現(xiàn)狀

雙石橋水庫(kù)溢洪道位于大壩左岸，進(jìn)口屬于正槽開(kāi)敞式自由出流，進(jìn)口底高程為543.7m，堰頂凈寬4.0m，最大泄量6.345m3/s，溢洪道無(wú)消能設(shè)施，且未進(jìn)行襯砌。

溢洪道進(jìn)口段、控制段、陡槽段都沒(méi)有襯砌工程，沒(méi)有消能措施，成為威脅水庫(kù)安全的一個(gè)重要因素[2]。且對(duì)下游農(nóng)田多次沖刷破壞。

3 雙石橋水庫(kù)水位泄量關(guān)系

溢洪道位于大壩左岸，進(jìn)口段長(zhǎng) 5m，由 10m漸縮至 4m。堰長(zhǎng) 8m，底寬 4m，堰頂高程 543.7m。

3.1 本次設(shè)計(jì)采用有坎寬頂堰自由溢流的基本公式進(jìn)行計(jì)算

坎寬頂堰自由溢流的基本計(jì)算公式為：

(1)

計(jì)算庫(kù)水位—泄流量關(guān)系成果見(jiàn)表1。

表1 水位—泄流量關(guān)系表

3.2 根據(jù)能量方程式算出流量

計(jì)算公式為：

(2)

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 庫(kù)水位—泄流量計(jì)算表

通過(guò)調(diào)洪演算，得出頻率P=5%的設(shè)計(jì)洪水位為544.93m，相應(yīng)庫(kù)容為25.43萬(wàn) m3，泄量為8.47m3/s；頻率P=0.5%的最高洪水位為545.37m，相應(yīng)庫(kù)容為28.71萬(wàn) m3，最大泄量為13.6m3/s。

3.3 溢洪道陡槽段不同頻率的水面線計(jì)算

利用公式求出陡槽起點(diǎn)水深，作為起點(diǎn)控制斷面水深[3]。計(jì)算公式為：

(3)

P=5%，q=2.118m3/s/m，g=9.81，hk=0.77m，P=0.5%，q=3.400m3/s/ m，g=9.81，hk=1.056m

利用公式計(jì)算臨界坡判斷陡槽流態(tài)，計(jì)算公式為：

(4)

P=5%，ik=0.0048

水面線根據(jù)能量方程，用分段求和法計(jì)算，計(jì)算公式為：

(5)

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 陡槽水面線計(jì)算結(jié)果

3.4 陡槽段水流摻氣水深計(jì)算

計(jì)算公式為：

(6)

陡槽摻氣水深見(jiàn)表4。

表4 陡槽摻氣水深計(jì)算結(jié)果

3.5 挑流消能水力計(jì)算

挑流水舌外緣挑距計(jì)算公式為：

(7)

挑流水舌外緣挑距計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 挑流水舌外緣挑距計(jì)算結(jié)果

沖刷坑最大水墊深度計(jì)算公式為：

(8)

計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 沖刷坑最大的墊深度計(jì)算結(jié)果

3.6 溢洪道堰體及邊墻穩(wěn)定計(jì)算分析

本次設(shè)計(jì)溢洪道矩形槽底寬4m、邊墻采用變截面形式，頂寬40cm，底寬50cm，板厚30cm，槽身采用C25混凝土、Ⅱ級(jí)鋼筋。由計(jì)算得K=3.7>2.5，堰體是穩(wěn)定[4]。

引渠及陡槽邊墻為混凝土重力式擋土墻，擋土墻的結(jié)構(gòu)尺寸為墻高1.0～2.5m，頂寬0.4m，趾高0.4m，趾寬0.4m，踵高0.4m，踵寬0.4m，防滑凸榫高0.2m，寬0.65m，墻底寬1.6～2.2m[5-6]。

計(jì)算采用理正擋土墻計(jì)算軟件，計(jì)算成果見(jiàn)表7、表8。

表7 溢洪道引渠段邊墻穩(wěn)定計(jì)算成果表

表8 溢洪道陡槽段邊墻穩(wěn)定計(jì)算成果表

溢洪道邊墻各工況的穩(wěn)定計(jì)算均滿(mǎn)足規(guī)范要求。以上計(jì)算結(jié)果表明，邊墻抗滑穩(wěn)定計(jì)算滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

3.7 溢洪道陡槽邊墻高程的確定

陡槽邊墻高程計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表9。

表9 陡槽邊墻高程計(jì)算結(jié)果表

注：P=0.5%

根據(jù)上面計(jì)算表格，陡槽起點(diǎn)斷面邊墻高程為545.3m，而寬頂堰兩側(cè)邊墻頂高程為545.70m，考慮到工程的整體性，陡槽起點(diǎn)斷面兩側(cè)邊墻高程取545.70m，陡槽終點(diǎn)斷面兩側(cè)邊墻頂高程取539.90m。

4 結(jié) 論

本次溢洪道位置不變，位于大壩左岸，進(jìn)口段長(zhǎng)5m，底寬由10m縮窄到4m，邊墻C25鋼筋混凝土重力式，底板為40cm厚漿砌石襯砌。控制段長(zhǎng)8m，寬4m，寬頂堰堰頂高程543.7m。堰與邊墻為整體式C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，寬頂堰底板厚度0.4m。陡槽段底寬為4m，坡長(zhǎng)40m，陡坡坡比為1∶8.33，底板為0.4m厚C25鋼筋混凝土，邊墻為C25鋼筋混凝土重力式擋墻。消能措施采用挑流消能，C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

[1]陳卓英，黃智敏，鐘勇明.潮安縣官塘橋閘除險(xiǎn)加固工程水工模型試驗(yàn)研究[J].廣東水利水電，2009(05)：14-16.

[2]劉越.烏金塘水庫(kù)溢洪道除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)[J].東北水利水電，2010(07)：01-03.

[3]李啟振.小型水庫(kù)溢洪道除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)[J].安徽水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2010,13(03)：37-39.

[4]于寧，馬秀鳳，尹志勤.側(cè)槽式溢洪道除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)研究[J].黑龍江水利科技，2008,36(05)：24-25.

[5]李中澤，賈躍東.桐柏縣趙莊水庫(kù)溢洪道除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)[J].河南水利與南水北調(diào)，2012(04)：47-48.

[6]劉智慧，張偉瑩.依蘭縣西湖景水庫(kù)溢洪道除險(xiǎn)加固工程[J].黑龍江水利科技，2012,40(08)：146.

1007-7596(2014)01-0111-03

2013-12-12

鄭紅英(1976-)，女，河北唐山人，工程師。

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