祁玉蘭 朱磊

【摘要】溢洪道是水庫(kù)工程最重要的泄水建筑物，其設(shè)計(jì)成功與否直接其自身乃至整個(gè)樞紐及其上游庫(kù)區(qū)、下游河床、岸坡和相關(guān)區(qū)域的安全。溢洪道主要用來(lái)排泄水庫(kù)的洪峰流量，從而達(dá)到水庫(kù)的容量平衡，保證水庫(kù)的正常運(yùn)行。本文重點(diǎn)研究溢洪道在設(shè)計(jì)中常出現(xiàn)的問(wèn)題，并提出合理措施。

【關(guān)鍵詞】水庫(kù)；溢洪道；設(shè)計(jì)；工程造價(jià)

引言

溢洪道從上游至下游主要由引渠段、控制段、泄槽段和消能段四部分組成。按照泄洪標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)用情況，分為正常溢洪道和非常溢洪道兩大類(lèi)，前者用于宣泄設(shè)計(jì)洪水，后者用于下泄非常洪水；主要是提高水庫(kù)的防洪能力，有效控制水庫(kù)的水位，一旦水庫(kù)的水位上升至正常蓄水位以上，洪水從溢洪道排泄，從而保證水庫(kù)在汛期處于安全運(yùn)行狀態(tài)，因此溢洪道的設(shè)立一方面提高了水庫(kù)在汛期的安全運(yùn)行，另一方面降低了壩高從而減少了工程投資。

1、溢洪道設(shè)計(jì)的常見(jiàn)問(wèn)題

1.1 溢洪道布置不當(dāng)。對(duì)溢洪道進(jìn)行合理選址是實(shí)施水庫(kù)工程的關(guān)鍵性因素。在實(shí)際設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中，往往由于疏忽與認(rèn)識(shí)不到位，導(dǎo)致溢洪道的選址問(wèn)題出現(xiàn)分歧，因此要對(duì)溢洪道進(jìn)行預(yù)期設(shè)計(jì)，排除不確定性因素及安全隱患。在現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)中，溢洪道的進(jìn)出口位置緊密連接大壩的主要部位壩身，兩者之間山脊較薄，如果護(hù)砌設(shè)備裝置不到位，一旦發(fā)生洪水災(zāi)難，便會(huì)嚴(yán)重威脅到水庫(kù)的安全使用。

1.2 尺寸不符。中小型水庫(kù)溢洪道的工程量約占總量的20%，工程造價(jià)約占整體預(yù)算的25%，因此，整個(gè)水庫(kù)工程的造價(jià)受制于溢洪道的設(shè)計(jì)是否合理及是否符合標(biāo)準(zhǔn)?；谝绾榈揽茖W(xué)設(shè)計(jì)的前提下，要想節(jié)約資金成本，工程設(shè)計(jì)時(shí)一般采用較小的尺寸來(lái)減少工程投資，從而導(dǎo)致溢洪道的洪峰與洪量數(shù)據(jù)發(fā)生異常，影響建筑巖體的穩(wěn)固性，造成溢洪道泄洪能力減小。

1.3 斷面誤差。溢洪道平面設(shè)計(jì)及橫縱剖面設(shè)計(jì)不合理也是水庫(kù)工程較為常見(jiàn)的問(wèn)題之一，在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中最為突出的問(wèn)題是比降過(guò)陡。在設(shè)計(jì)水庫(kù)工程的橫縱斷面過(guò)程中，如果忽略山坡兩側(cè)的挖掘坡度與深度，設(shè)計(jì)坡度過(guò)陡難以支撐坡面的傾斜與抗滑，如果沒(méi)有提前做好襯砌等工作，塌方及滑坡等危害將會(huì)時(shí)刻威脅水庫(kù)的安全。在設(shè)計(jì)溢洪道的平面工作時(shí)，上游斷面不能完全銜接下游斷面，導(dǎo)致溢洪道的泄洪能力出現(xiàn)問(wèn)題。如果溢洪道的底板設(shè)計(jì)在非巖性基礎(chǔ)上，反濾襯砌工作未及時(shí)布置，巖體穩(wěn)固性差，從而增大了水庫(kù)溢洪道滲水滑坡的可能性。考慮到水庫(kù)河道未段與溢洪道尾部緊密銜接，導(dǎo)致河床明顯低于溢洪道末端，如果不及時(shí)采取末端護(hù)砌措施，容易造成水庫(kù)沖刷、遭侵蝕破壞得可能，一旦危及到整個(gè)水庫(kù)工程，其損失將是不可估量的。

1.4 水力影響。通過(guò)近幾年的實(shí)踐證明，計(jì)算程序或軟件在計(jì)算過(guò)程中存在一定的弊端。除此之外，溢洪道的設(shè)計(jì)流量與實(shí)際的泄洪流量系數(shù)存在誤差，偶爾出現(xiàn)側(cè)槽淹沒(méi)現(xiàn)象，從而影響整個(gè)水庫(kù)的安全施工。在進(jìn)行水力計(jì)算時(shí)易忽略溢洪道平流段進(jìn)口水位的壅高現(xiàn)象，如果盲目在泄洪道位置增加引洪平流段，實(shí)際增大了水位壅高的情況。

2、中小型水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 引渠段設(shè)計(jì)。在進(jìn)行水庫(kù)施工的過(guò)程中，要時(shí)刻考慮溢洪道的設(shè)置受地形的影響，為了減少工程損失，必須在進(jìn)口道段內(nèi)設(shè)置引渠段，盡可能順直，并遠(yuǎn)離大壩設(shè)計(jì)，避免受沖刷的影響，進(jìn)口形狀一般設(shè)計(jì)成喇叭形，且控制在一定長(zhǎng)度，不宜過(guò)長(zhǎng)。為了保持適宜的渠中流速，水庫(kù)溢洪道的壩面主要呈現(xiàn)梯形和四邊形，此時(shí)可以省略布置邊墻的襯砌；如果溢洪道與附近的建筑物相連接，要控制好襯砌的長(zhǎng)度以及厚度，尤其是在設(shè)置彎道時(shí)，增加彎道兩旁邊墻的厚度。

2.2 控制段設(shè)計(jì)。溢洪道的主要目的是排泄超蓄洪水，有效促進(jìn)水庫(kù)工程的安全運(yùn)行。為了保證汛期洪水的泄流段水流速度正常，就要使進(jìn)口道段的水流與周?chē)ㄖ锍蚀怪狈植迹藭r(shí)可以根據(jù)地形以及泄流的實(shí)際情況設(shè)置合理的控制斷面，并根據(jù)斷面的寬度控制洪水的流速，常見(jiàn)的巖基單寬流量值控制在每秒50立方米，土基流量值控制在每秒30立方米。在中小型水庫(kù)的進(jìn)口位置設(shè)置漸變段是有效控制水流平穩(wěn)的措施之一，由于水庫(kù)堰口與上游、下游的渠道的平順連接，保證水流均勻，其收縮角控制在12度左右。

2.3 泄槽段設(shè)計(jì)。泄槽段是水庫(kù)溢洪道的主要泄流段，其緩坡段與陡坡段的連接一般采用拋物線(xiàn)連接，盡量避免坡體、彎道發(fā)生流態(tài)負(fù)壓現(xiàn)象，要充分考慮到水庫(kù)周?chē)匦蔚挠绊懸蛩?，因地形、地?shì)以及地質(zhì)的不同而采取相應(yīng)的引流方式，對(duì)于溢洪道的坡體可以采用單一比降的方式。在汛期泄洪期間，洪水流速較快，因此要在巖基設(shè)置的周?chē)哟笞o(hù)砌厚度，砌石的漿液控制在0.5-1.0米，坡體厚度控制在1-3米，混凝土厚度控制在0.2-0.6米。

2.4 消能段設(shè)計(jì)。根據(jù)溢洪道周?chē)牡匦渭八麠l件，在泄槽段的末端設(shè)置合適型式的消能設(shè)施，對(duì)于溢洪道末端非巖基基礎(chǔ)的消能設(shè)施，一般采用底流消能，在末端處設(shè)置一個(gè)合適長(zhǎng)度的消力池來(lái)消能。對(duì)于地形起伏較大的常常用多級(jí)躍流形式，使得水庫(kù)的泄流方向偏離大壩壩腳100-150米。如果汛期洪水流速均勻，泄流量較小，可以采用消能坎模式，起到坎坎消能的作用；如果末端的水流可以形成遠(yuǎn)驅(qū)水流，護(hù)砌設(shè)置極易被沖刷，則考慮采用差動(dòng)式消能坎形式；如果水庫(kù)溢洪道尾端存在陡坡，并且基巖出露，可以采用挑射消能形式，能縮短溢洪道的長(zhǎng)度，從而降低溢洪道的投資成本。

3、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，中小型水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)與布置的科學(xué)性與合理性直接影響到其安全運(yùn)行狀況，同時(shí)也是降低水庫(kù)工程造價(jià)的重要環(huán)節(jié)，為了有效避免溢洪道的設(shè)計(jì)出現(xiàn)問(wèn)題，要提前考慮工程會(huì)出現(xiàn)的所有安全隱患，包括提前做好地質(zhì)構(gòu)造、水文環(huán)境的處理、水力及結(jié)構(gòu)計(jì)算，從而規(guī)劃好溢洪道整體設(shè)計(jì)的布局以及全面控制整個(gè)水庫(kù)的運(yùn)行，才能做到有針對(duì)性地研究設(shè)計(jì)方案，發(fā)揮出溢洪道最大的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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