興寧市上坑小型水庫溢洪道設計中存在的問題和策略

【摘 要】本文將分析興寧市上坑小型水庫溢洪道設計中存在的問題，并且采取加固溢洪道整治措施，確保上坑小型水庫溢洪道的安全有序運行。

【關鍵詞】上坑小型水庫；溢洪道設計；問題；策略

前言

隨著我國經濟的飛速發展，國家大量對水利基礎設施投資建設。由于經濟預算錯誤、技術經驗少，對一些問題研究不夠，使得一批批病態小水庫建立，嚴重影響了水利工程運行安全和水庫防洪興利效益的有效發揮。近年來，發現水庫出現的問題多數出在“三大件”中（即：主壩、溢洪道、輸水涵），而溢洪道卻是水庫工程的關鍵組成部分。溢洪道起著排除水庫存超蓄洪水的重要作用，水流通過明槽水流或者是自由溢流下泄，把水流中的大部分動能釋放掉，使水庫能夠在汛期泄洪期間處于安全狀態。否則溢流就會危及下游、周圍堤壩、甚至大壩本身的完整。本文結合興寧市上坑小型水庫溢洪道設計中存在的問題進行認識討論，并且通件分析、以及多方面的技術、施工等方面比選，提出有效合理的建設策略，起著借鑒參考的作用。

1 上坑小型水庫概況

興寧市現有水庫工程143宗，其中大（二）型合水水庫1宗，中型（溫公、石壁、和山巖）水庫3宗，?。ㄒ唬┬?9宗，?。ǘ┬?00宗，總庫容28023.37萬立米，總集雨面積1284.05平方公里，設計灌溉面積22.18萬畝，實際灌溉面積22.02萬畝，共有灌溉渠道867條，長2489.3公里，均分布在我市17個鎮1個街道辦事處。擔負著國防興寧機場、廣梅汕鐵路興寧段和60多萬人口的防洪安全以及生產生活用水需要。對我市國民經濟和工農業生產的發展，起著極其重要作用。

其中上坑水庫位于興寧市西北部的葉塘鎮湯湖村，距興城約23公里，距葉塘鎮7.5公里， 經復查，水庫集雨面積2.0平方公里，干流河長2.133公里，河流比降0.0266。水庫由主壩、溢洪道和輸水涵組成。現狀最大壩高18.5米，壩頂高程68.50米（高程為假設），壩頂寬3.63米，壩頂長107.5米，死水位52.50米，相應庫容1.7萬立方米，正常水位（堰頂）64.33米，相應庫容46.8萬立米，迎水坡坡比1:2.06，背水坡坡比分別為1:2.09、1:2.445、1:1.66，溢洪道位于主壩左岸山體處，堰頂高程64.33米，堰頂為復式矩形斷面，泄槽過流凈寬2~2.6米，堰后接一級陡坡，陡坡斜長43.2米，平均坡度為1:2.92，陡坡末端未設消能設施。上坑水庫是一座以防洪為主，結合灌溉、養殖的?、嫘退畮?。上坑水庫建成以來，對葉塘鎮內湯湖村的2000畝農田和沿岸經濟作物的灌溉提供了可靠的水源保證，同時還解決了沿岸人民群眾的日常生活用水和工礦企業用水，捍衛著下游居民5500人、耕地2500畝以及省道S226線、學校、通訊、電力等設施的安全，為該鎮工農業生產發展和解決人民生活用水，保障人民的生命財產安全，振興經濟起到了極其重要的作用。

2 上坑小型水庫溢洪道設計存在的問題

2.1 溢洪道為原山體開挖砌筑而成，為低標號漿石，經近50年運行，風化、破碎嚴重，底板凹凸不平，泄槽內淤積嚴重，植物滋生，收縮變得忽小忽大，對于泄流起著阻礙作用。在遇到溢洪道陡坡段布置發生異常后，就會被彎道流態、流勢等各種因素干擾而出現變動，使得兩岸出現水面差及下游銜接的平直段出現折沖水流現象，造成泄流的能力削弱。

2.2 溢洪道縱剖面坡度變化多。溢洪道縱剖面平均坡度為1:2.93，橫斷面寬窄不一，堰頂段為復式矩形斷面，造成槽內水流紊亂，易對建筑物形成破壞。部分溢洪道被設置在非巖性的山坡之上，陡坡末端沒有設消能防沖設施，其底部難以采取科學的反濾襯砌，一旦滲水后下泄水流直沖下游河床很容易出現滑坡現象，這就降低建筑結構的穩定性。

2.3 溢洪道的設計不合理。上坑小型水庫沒有從專業的角度研究，進行科學的設計方案，使得該水庫的設計結果和方案沒有很好的達到實際工程需要，給工程項目造成很大的隱患。

3 上坑小型水庫溢洪道設計策略

上坑小型水庫溢洪道問題的調整，應該從地形、地貌、環境、工程地質等相關因素考慮，才能進行一個合理的工程布局調整和復建。

3.1 上坑小型水庫溢洪道合理地調整布局。在控制段將泄流保持在均衡狀態，使得進口水流垂直于控制段的建筑物，并根據上坑小型水庫具體的情況與泄流要求對寬頂堰或斷面堰合理安排，而堰的寬度大小應該參照允許單寬流量進行調整。在引流段設計為喇叭口是最理想的，才能夠使得引流能夠順利進行。對非巖基采取的最為普遍的方法是進行地段處理，才能夠把消力池安置在末端處。在泄流段采取直線布置方法， 設計縱斷面過程中采取用現實的地質為基礎，并且對緩坡、陡坡或多級躍水等進行科學的選擇，達到避免彎道和設置扭坡中發揮了重要的作用。

3.2 上坑小型水庫溢洪道結構的計算。

一是水面曲線計算溢洪道水面曲線計算，采用廣東省水利廳發布的“陡坡水面曲線DP-3（1993.9）GD”計算程序計算。溢洪道側墻高度計算：溢洪道加固后，堰頂高程64.33米不變，泄槽為2.0m等寬矩形河槽，陡坡段為一級陡坡，坡度i1=1:3，斜長45.3米，根據P=0.2%的水面曲線，計算各段側墻高度。

二是消力池水力計算陡坡末端寬度B=2.0米，下游河道銜接段為等寬矩形槽，十年一遇洪水時下游水深t=1.73米，利用電算程序“XL-1”（93.8GD）進行斜坡消力池水力計算，通過計算，選取消力池尺寸為：長×寬×深=14.2×2.0×1.75米。海漫長度計算式中： ，其中：q—消力池出口處的單寬流量，m3/s；H—上、下游水位差，m；k2—河床土質系數，風化硬土取6.0；結合現狀地形，取海漫長度L=24.0米。

三是溢洪道側墻結構計算因溢洪道各處水深不同，側墻所需高度也不相同，根據溢洪道側墻控制表，分別進行計算堰頂側墻斷面，陡坡段側墻斷面和消力池側墻斷面。墻后回填砂壤土，填土濕容重r土=1.9T/m3，浮容重r浮=1.0T/m3，地基承載力[R]=30T/m3，填土內摩擦角ф=21.5°，磨擦系數f=0.4，砼容重r砼=2.4T/m3，漿砌石容重r石=2.3T/m3，抗傾覆系數[k]=1.35，抗滑安全系數[kc]=1.05，取單位長度（m）進行計算。

參考文獻：

[1]林俊昌. 陸豐市牛角牯水庫溢洪道設計中幾個值得注意的問題[J]. 科技資訊. 2010（26）

[2]劉韓生，李廣來，安夢雄. 溢洪道空化特性試驗研究[J]. 水力發電學報. 2010（06）