水利水電工程中的水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)探析

1、    水利水電工程中的水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)探析    譚莎莎摘要：水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)的是否合理，會(huì)對(duì)水庫(kù)的安全和工程造價(jià)帶來較大的影響，因此需要對(duì)溢洪道進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，以此來實(shí)現(xiàn)洪水的安全宣泄。為此，文中分析了水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)中存在的問題，并提出了解決對(duì)策，以供參考。關(guān)鍵詞：水利工程;溢洪道設(shè)計(jì);對(duì)策水利工程中水庫(kù)主要發(fā)揮著攔洪蓄水及調(diào)節(jié)水流的重要作用。在水庫(kù)防洪功能中，水庫(kù)溢洪道作為最為重要的設(shè)施，需要做好溢洪道設(shè)計(jì)工作，通過對(duì)溢洪道設(shè)計(jì)方案進(jìn)行優(yōu)化，以此來全面提高水庫(kù)溢洪道的質(zhì)量。一、溢洪道及其分類溢洪道是水庫(kù)等水利建筑物的防洪設(shè)備，多筑在水壩的一側(cè)，像一個(gè)大槽

2、，當(dāng)水庫(kù)里水位超過安全限度時(shí)，水就從溢洪道向下游流出，防止水壩被毀壞。包括：進(jìn)水渠、控制段、泄槽、出水渠。溢洪道按泄洪標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)用情況，分為正常溢洪道和非常溢洪道。前者用以宣泄設(shè)計(jì)洪水，后者用于宣泄非常洪水。按其所在位置，分為河床式溢洪道和岸邊溢洪道。河床式溢洪道經(jīng)由壩身溢洪。岸邊溢洪道按結(jié)構(gòu)形式可分為：正槽溢洪道。側(cè)槽溢洪道。井式溢洪道。虹吸溢洪道。進(jìn)水渠起進(jìn)水與調(diào)整水流的作用，控制段常用實(shí)用堰或?qū)掜斞?，堰頂可設(shè)或不設(shè)閘門，泄水段有泄槽和隧洞兩種形式。為保護(hù)泄槽免遭沖刷和巖石不被風(fēng)化，一般都用混凝土襯砌。消能段多用挑流消能或水躍消能。當(dāng)下泄水流不能直接歸入原河道時(shí)，還需另設(shè)尾水渠，以便與下游河

3、道妥善銜接。溢洪道的選型和布置，應(yīng)根據(jù)壩址地形、地質(zhì)、樞紐布置及施工條件等，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。二、溢洪道設(shè)計(jì)過程中的常見問題分析（一）溢洪道泄流能力不足一般情況下，在水庫(kù)等水利工程建設(shè)中，溢洪道建設(shè)所占據(jù)的成本比較大，溢洪道的設(shè)計(jì)和施工會(huì)影響到整個(gè)水庫(kù)工程施工建設(shè)的成本造價(jià)，所以在對(duì)溢洪道進(jìn)行設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員必須要充分考慮到溢洪道的施工建設(shè)成本，爭(zhēng)取將溢洪道設(shè)計(jì)成本造價(jià)控制在最小范圍內(nèi)。因此，為了縮小成本，在溢洪道設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員通常會(huì)采用洪峰、洪量都比較小的洪水?dāng)?shù)據(jù)來作為溢洪道設(shè)計(jì)的參考數(shù)據(jù)，于是，設(shè)計(jì)出來的溢洪道尺寸與標(biāo)準(zhǔn)尺寸相比就小很多，外加上溢洪道周邊巖體風(fēng)化坍落也會(huì)對(duì)溢洪道

4、形成一定影響，所以常常會(huì)影響溢洪道的泄洪能力，造成泄流能力不足，不能保證安全泄洪。（二）溢洪道設(shè)計(jì)不合理溢洪道設(shè)計(jì)不合理主要表現(xiàn)在溢洪道進(jìn)出口和陡槽末端位置布置不合理兩個(gè)方面。在溢洪道進(jìn)出口設(shè)計(jì)中，一些水庫(kù)會(huì)將溢洪道進(jìn)出口位置布置在壩身附近，并且沒有在溢洪道進(jìn)出口位置建立護(hù)砌，只依靠單薄的山脊將壩肩和溢洪道隔離，這種布局結(jié)構(gòu)，在溢洪道泄洪過程中十分容易發(fā)生沖蝕，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接影響到壩肩的整體強(qiáng)度和穩(wěn)定性，隱患極大。除此之外，還有一些水庫(kù)在設(shè)計(jì)洪道陡槽末端的時(shí)候?yàn)榱私档褪┕るy度，節(jié)省施工成本，會(huì)直接將陡槽末端布置在壩角附近，這種布局結(jié)構(gòu)，一旦溢洪道泄洪時(shí)泄洪量過大，導(dǎo)致橫流沖刷現(xiàn)象的發(fā)生，就會(huì)危及

5、壩腳安全，影響水庫(kù)大壩的安全運(yùn)行。（三）平面彎道半徑大、收縮劇烈在溢洪道設(shè)計(jì)過程中，平面彎道半徑設(shè)計(jì)的太大以及彎道收縮太過劇烈，都會(huì)影響溢洪道的正常泄洪。比如，在一些水庫(kù)溢洪道的設(shè)計(jì)中，如果在溢洪道的陡坡階段有彎道，而彎道半徑設(shè)計(jì)過大，那在溢洪道泄洪過程中，洪流在彎道處的水流狀態(tài)和形勢(shì)都會(huì)發(fā)生劇烈變化，進(jìn)而導(dǎo)致溢洪道兩岸的水面出現(xiàn)落差，導(dǎo)致凹岸水面奎高，并且，還會(huì)在溢洪道下游銜接段的平直溢洪道內(nèi)產(chǎn)生折沖水流，影響溢洪道的效能效果，降低溢洪道的泄洪能力。除此之外，在溢洪道的設(shè)計(jì)過程中，一旦陡坡段或者是緩流段的收縮設(shè)計(jì)過于劇烈，也會(huì)是溢洪道內(nèi)產(chǎn)生明顯的水流形態(tài)和形勢(shì)的變化，直接沖擊溢洪道的砌護(hù)，威

6、脅溢洪道砌護(hù)的安全性能，影響溢洪道的正常泄洪功能。（四）縱橫剖面以及溢洪道平面布置設(shè)計(jì)不合理水庫(kù)工程中溢洪道的位置大都設(shè)置在土質(zhì)為非巖性的山坡上，如果在溢洪道設(shè)計(jì)施工過程中，沒有對(duì)山坡底部砌筑反濾砌護(hù)，不論是溢洪道還是山體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性都得不到保障。一旦在泄洪過程中，溢洪道出現(xiàn)滲水問題，洪水滲透到山體中，就十分容易發(fā)生山體滑坡現(xiàn)象，威脅極大。另外，在對(duì)溢洪道縱橫剖面進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，如果沒有充分考慮到山體挖掘施工對(duì)溢洪道施工的影響，就會(huì)導(dǎo)致溢洪道陡坡過于陡峭，泄洪過程中就會(huì)加大洪流對(duì)溢洪道砌護(hù)的沖擊力度。而通常情況下，為了能夠降低施工成本，溢洪道砌護(hù)都不會(huì)砌造的太高或者是太厚，這樣，砌護(hù)就很難承

7、受住洪流的沖擊力，容易發(fā)生坍塌。而在溢洪道平面布置上，所存在的主要問題就是為了降低成本，溢洪道上下游的連接斷面會(huì)存在一定的不協(xié)調(diào)性，施工標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)不一樣，甚至，在一些溢洪道下游端口處不做砌護(hù)處理，使山體長(zhǎng)期暴露在洪流的沖刷范圍內(nèi)，長(zhǎng)此以往，就會(huì)造成水土的嚴(yán)重流失并不斷向上蔓延，最終影響到整個(gè)溢洪道建筑結(jié)構(gòu)的安全性。三、水利工程中水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)方案的優(yōu)化措施（一） 要形成清晰的整體布局思路溢洪道的設(shè)計(jì)包括5個(gè)關(guān)鍵的構(gòu)成部分，他們之間的合理布置需要綜合工程所在的地理位置，綜合考慮地形、地質(zhì)、工程特點(diǎn)、樞紐布置、壩型、施工及運(yùn)用條件、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素可能帶來的影響，形成清晰的整體布局思路。當(dāng)壩體附近具有

8、良好的自然環(huán)境可以得到有效利用?？紤]整體布局的過程中要堅(jiān)持基礎(chǔ)牢固、線路短、彎道少，出水口開闊無建筑物等總體原則。（二） 溢洪道各結(jié)構(gòu)段的優(yōu)化設(shè)計(jì)1、進(jìn)水渠段。進(jìn)水渠段的設(shè)計(jì)應(yīng)充分利用壩體周圍的地理環(huán)境，據(jù)因地制宜原則實(shí)現(xiàn)水流的平順入渠，結(jié)構(gòu)上應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，平面上盡量保持直線狀態(tài)，斷面上要降低坡度，當(dāng)受到地形的嚴(yán)格限定時(shí)，可采用多段的階梯式緩降形式。2、控制段?？刂贫蔚闹饕獦?gòu)成是閘及兩側(cè)連接建筑物，特別需要強(qiáng)調(diào)的是閘軸線的選定應(yīng)滿足規(guī)范要求。此外，控制堰的型式可根據(jù)地形、地質(zhì)及水力條件等，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較選定?？刂贫螢閷?shí)現(xiàn)水流速度的均勻性，對(duì)進(jìn)水渠過來的水流要進(jìn)行垂直處理，按照控制斷

9、面的寬度選定洪流值?？刂蒲叩难呖趯?duì)上、下游起到的是變化鏈接作用，要使水流平穩(wěn)，設(shè)計(jì)時(shí)要控制好收縮角的角度，對(duì)于斷面較寬的情況，要合理控制布設(shè)的間距。3、泄流段。泄槽軸線保持平直，縱坡、平面及橫斷面需綜合地形、地質(zhì)及水力條件等因素進(jìn)行合理布置，不得不設(shè)置彎道時(shí)，應(yīng)設(shè)置在流速相對(duì)較小、水流相對(duì)平穩(wěn)且槽底較平緩的部分，對(duì)于泄量大、流速高的泄槽設(shè)置彎道時(shí)必須通過水工模型試驗(yàn)確定相關(guān)參數(shù)。4、消能防沖設(shè)施段。泄流段是屬于溢洪道的急流段，為降低水流的沖擊能力需要在泄流段尾端設(shè)置消能防沖設(shè)施，其型式應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)及泄流條件等來進(jìn)行確定。一般情況下對(duì)于非巖基上的消能設(shè)施采用底流消能方式，并在最末端設(shè)置消能池，若洪流期間流量也不大則可以使用消能檻方式。5、出水渠段。雖然消能防沖設(shè)施對(duì)水流的動(dòng)能與勢(shì)能已將達(dá)到了一定的削弱效果，但還需要設(shè)置出水渠，出水渠的軸線設(shè)計(jì)要順應(yīng)下游河道的流勢(shì)，寬度相對(duì)較大以使水流不會(huì)顯得過分集中。四、結(jié)語(yǔ)：總之，在對(duì)水庫(kù)溢洪道進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，一定要合理解決設(shè)計(jì)中存在的常見問題