江秀蘭

(重慶市水利電力建筑勘測設(shè)計(jì)研究院，重慶 401121)

0 引 言

在水庫工程中，溢洪道主要承擔(dān)著泄洪任務(wù)，是水庫不可或缺的建筑物。溢洪道設(shè)計(jì)是水庫除險(xiǎn)加固的主要內(nèi)容，在制定除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案時(shí)，需結(jié)合工程造價(jià)、施工難度等因素制定技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)方案。在設(shè)計(jì)方案實(shí)施的過程中，針對水庫溢洪道當(dāng)前存在的問題進(jìn)行有效處理，消除其中影響水庫運(yùn)行安全的因素或隱患，不僅有利于保證水庫工程的安全運(yùn)行，同時(shí)還關(guān)系到下游居民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，故應(yīng)對溢洪道除險(xiǎn)加固方案的實(shí)施予以重視，以確保溢洪道功能的充分發(fā)揮。

1 水庫溢洪道設(shè)計(jì)中存在的問題

1.1 平面布置方案不合理

在地形地質(zhì)、資金投入、施工技術(shù)等條件的制約下，水庫溢洪道在設(shè)計(jì)中多會(huì)采取急流陡坡、急流交叉等布置方案，導(dǎo)致洪水泄流能力下降的同時(shí)，還會(huì)導(dǎo)致未襯砌的土質(zhì)溢洪道出現(xiàn)塌方事故，大大降低了溢洪道的抗沖能力，進(jìn)而對水庫工程的安全、穩(wěn)定運(yùn)行造成負(fù)面影響。

1.2 軸線布置不合理

在溢洪道布置過程中，受到當(dāng)時(shí)施工技術(shù)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、資金投入等因素的影響，設(shè)計(jì)人員多憑借著自身工作經(jīng)驗(yàn)按照地形進(jìn)行布置，未對地質(zhì)條件、下游建筑等因素進(jìn)行考慮，多將溢洪道布設(shè)在土質(zhì)山坡上，這種情況下，若溢洪道底板基礎(chǔ)之間未做好反濾結(jié)構(gòu)的施工工作，溢洪道滲水和地表水滲入后，不僅會(huì)反濾結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，還會(huì)增加山體滑坡現(xiàn)象發(fā)生的可能。

1.3 運(yùn)行和管理工作不到位

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的形勢下，水庫功能逐漸由農(nóng)業(yè)灌溉、發(fā)電等轉(zhuǎn)變?yōu)楣I(yè)供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖及旅游業(yè)發(fā)展等，這就大大增加了水的需求量，而用水戶為了達(dá)到增加蓄水量的目的，在未經(jīng)水行政主管部門許可的情況下，擅自加高溢洪道堰頂高層，導(dǎo)致水庫運(yùn)行工況的改變及水庫調(diào)洪庫容的減少，不利于水庫調(diào)洪、滯洪等作用的發(fā)揮。

同時(shí)，水庫運(yùn)行管理方面還存在嚴(yán)重的重建輕管現(xiàn)象，水庫管理人員由于工資或維護(hù)資金未落實(shí)等原因，比較消極的對待水庫運(yùn)行管理工作，導(dǎo)致溢洪道內(nèi)淤積嚴(yán)重，不利于保證溢洪道的正常行洪。

2 水庫溢洪道設(shè)計(jì)的完善措施

2.1 設(shè)計(jì)洪水及洪水調(diào)節(jié)計(jì)算

針對水庫設(shè)計(jì)洪水通常采用暴雨推求洪水和推理公式進(jìn)行計(jì)算，在計(jì)算前需注意對之前水庫溢洪道設(shè)計(jì)所涉及的暴雨資料進(jìn)行檢查，以判斷溢洪道控制段處堰型的合理性與準(zhǔn)確性，同時(shí)選擇相應(yīng)的出流公式對洪水流量、態(tài)勢等進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對洪水設(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整。

2.2 合理規(guī)劃布置

結(jié)合水庫平面圖、剖面圖等對當(dāng)前溢洪道平面布置中存在的不合理之處進(jìn)行調(diào)整，并在調(diào)整過程中注意控制轉(zhuǎn)彎處的坡度，盡量將坡度控制在合理范圍內(nèi)；確保溢洪道進(jìn)出口在平面上處于一條直線的同時(shí)，并確保其能分別與壩肩、壩腳等保持合理距離；在設(shè)計(jì)溢洪道縱斷面的過程中，將緩坡、多級躍水形式等考慮在內(nèi)。

2.3 除險(xiǎn)加固與擴(kuò)容同步實(shí)施

水庫功能在朝著多樣化發(fā)展的趨勢下，應(yīng)重新對水庫設(shè)計(jì)功能定位和水庫任務(wù)進(jìn)行復(fù)核、調(diào)整。結(jié)合水利部、省水利廳所推行的水庫除險(xiǎn)加固工作，初步設(shè)計(jì)為在保證堰頂高程不變的情況下，實(shí)現(xiàn)水庫供水范圍擴(kuò)大和擴(kuò)容的同步實(shí)施，通過培厚加高、庫容擴(kuò)大等措施實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，以最大程度上保證水庫汛期運(yùn)行的安全性和可靠性。

3 工程實(shí)例

3.1 工程概況

某水庫位于大壩的右側(cè)，長度為60m，屬于開敞式寬頂堰；溢洪道側(cè)墻砌筑材料為漿砌石，表面未使用水泥砂漿進(jìn)行保護(hù)，透過整體而言，其建筑質(zhì)量不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)；經(jīng)過對溢洪道洪峰流量進(jìn)行計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，其過流寬度和側(cè)墻高度不足，在防洪擋洪方面所起到的作用并不理想，甚至?xí)捎谝绾閴毫^大而造成側(cè)墻倒塌事故的出現(xiàn)，對水庫的泄洪安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

3.2 除險(xiǎn)加固的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

該水庫為Ⅴ等小(2)型水庫，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)和校核洪水標(biāo)準(zhǔn)分別為5%、0.5級；有關(guān)溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范中明確指出，基于溢洪道在水庫中的重要地位，其泄洪能力校核洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)為5%，消能防沖設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)達(dá)到10%。故為了達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)，決定對該水庫工程的溢洪道進(jìn)行重新設(shè)計(jì)與建設(shè)。

3.3 加固措施

本工程設(shè)計(jì)最大泄洪流量為每秒56.1m3，為了保證水庫的泄洪安全，需對本工程溢洪道進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，決定其重建后仍屬于開敞式寬頂堰，長度增加了36.25m，共分為以下5個(gè)部分：

①引水段，長7.746m，進(jìn)口寬12.0m，出口寬8.0m；②控制段，長6.5m，采用M7.5漿砌石側(cè)墻；③陡槽段，長38.0m，陡槽段側(cè)墻采用M7.5漿砌石砌筑；④消力池，長18.0m，深2.0m，側(cè)墻用M7.5漿砌石砌筑；⑤海漫段，長25.0m，用0.3m厚干砌石鋪設(shè)。

3.4 溢洪道設(shè)計(jì)相關(guān)計(jì)算

1)溢洪道陡坡水面線。

陡坡的明槽長度為38.0m，坡比為1∶5，結(jié)合水利水電工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，本工程主要采用“恒定非均勻漸變流水面曲線計(jì)算程序D-7”計(jì)算模式，具體結(jié)果見表1。

表1 溢洪道陡坡水面線計(jì)算表

2)側(cè)墻高度計(jì)算。

水庫中溢洪道側(cè)墻的主要作用在于對槽內(nèi)的水流狀態(tài)及方向進(jìn)行約束，確保水流不會(huì)對兩側(cè)山坡造成大面積沖刷。水深、安全超高等指標(biāo)決定了邊墻的高度，具體計(jì)算公式為：

(1)

式中：h1、h分別表示摻氣后的水深和未摻氣的水深；V為未摻氣時(shí)斷面上的水流平均速度；ζ為修正系數(shù)，通常水流流速較低的話，可取其最大值為1.0。

3)消力池段計(jì)算。

消力池的消能防沖設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)通常為每秒40.5m3，具體的計(jì)算結(jié)果如表2所示。

表2 消力池長度和深度計(jì)算結(jié)果

4 結(jié) 語

總而言之，溢洪道作為保障水庫運(yùn)行安全與穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在一定程度上與水庫加固設(shè)計(jì)與優(yōu)化之間存在著相互制約、相互影響的關(guān)系。由于溢洪道除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)直接關(guān)系到水庫工程的加固效果和運(yùn)營效益，故應(yīng)針對水庫工程溢洪道工程的特點(diǎn)，要多方案綜合比較后選擇最佳的除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)方案，以保證水庫的泄洪能力。

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