淺談小型水庫溢洪道設(shè)計中存在的問題及應(yīng)對措施

寇傳和

摘 要：溢洪道設(shè)計在小型水庫的建設(shè)中意義重大，關(guān)系到水庫的造價、安全及運行狀況。本文首先通過調(diào)研某市小型水庫中存在的安全問題，分析并總結(jié)出目前小型水庫中的溢洪道設(shè)計中存在的問題并給出相應(yīng)的應(yīng)對措施。

關(guān)鍵詞：溢洪道設(shè)計；水庫；問題；應(yīng)對措施

溢洪道設(shè)計目的為排除水庫中超蓄洪水，為最常見的水利工程建筑之一，對保障水庫的安全意義重大。作用為確保大壩安全、防止水漫堤頂、宣泄洪水等，使水庫能夠在汛期、泄洪期能夠處于可靠的安全狀態(tài)。溢洪道的設(shè)計不僅對工程造價有影響（小型水庫中占25%-30%），對水庫的正常運行也影響重大。從整個水利工程狀況來看，溢洪道設(shè)計的優(yōu)劣對水庫安全狀況有著直接的影響。

1 調(diào)研概況

市水庫總數(shù)為208座，其中38座小（一）型水庫，占總數(shù)的18.27%，170座小（二）型水庫，占總數(shù)的81.73%。勘察所有水庫時重點詳細檢查并分析水庫中出現(xiàn)的各種安全問題，并總結(jié)出小型水庫中存在的問題及其相應(yīng)的修整方法。研究結(jié)果可見該市共存在54座險庫和43座病庫。對于水庫中存在的大量問題應(yīng)予以重視，詳細分析其原因，并給出相應(yīng)的應(yīng)對措施。不然水利工程不但不能發(fā)揮其應(yīng)有作用，還可能引發(fā)安全事故。因此，溢洪道的設(shè)計與檢查至關(guān)重要，調(diào)研結(jié)果顯示許多小型水庫的溢洪道設(shè)計存在問題，現(xiàn)將問題總結(jié)如下。

2 小型水庫溢洪道設(shè)計中的常見問題

2.1 溢洪道的進出口和壩身間相隔的距離太短

對各水庫的檢查過程中發(fā)現(xiàn)許多水庫的溢洪道的進出口和壩身之間的間距存在一些問題，大多為間隔過短，溢洪道和壩肩僅用簡單的山脊相隔離。若進口段未采取足夠的保護措施（特別是護砌措施），那么泄洪后則可能引起沖刷而危害到壩肩的安全。

2.2 溢洪道設(shè)計的尺寸太小

小型水庫設(shè)計過程中應(yīng)充分考慮工程資金的消耗，且需達到建筑工程設(shè)計的標準，因為在設(shè)計標準和資金限額的壓力下，許多設(shè)計工程師會選擇改小尺寸，這將導致參考洪量和洪峰等數(shù)據(jù)將出現(xiàn)異常變化。溢洪道的尺寸設(shè)計也相應(yīng)減小，尤其是在建筑巖體發(fā)生風化坍落之后，將大大增加泄洪渠淤積的幾率，影響到水庫的正常泄流。

2.3 溢洪道的平面彎曲半徑的大小不夠穩(wěn)定

溢洪道的設(shè)計中，平面彎道的半徑為一較為隱蔽的不穩(wěn)定因素，隨時間的推移其收縮出現(xiàn)忽大忽小的情況，影響到泄流的正常運行。在溢洪道的陡坡段出現(xiàn)異常后可能因彎道流勢、流態(tài)等干擾而發(fā)生變動，而引起兩岸出現(xiàn)水面差，引發(fā)凹岸水面壅高，易使得下游的平直段內(nèi)引發(fā)折沖水流，降低泄流能力。

2.4 水力設(shè)計的方法不夠合理

水利設(shè)計者沒能從專業(yè)的設(shè)計角度出發(fā)進行溢洪道的設(shè)計，設(shè)計出科學合理的實施方案，而使得設(shè)計方案與設(shè)計結(jié)果未能滿足實際工程需要，不合理的水利設(shè)計將嚴重阻礙到工程項目。

2.5 溢洪道的陡坡比降過大

此類問題時溢洪道的設(shè)計中非常重要的問題之一，一些溢洪道的陡坡部分設(shè)置于非巖性的山坡上，陡坡底部難以進行科學合理的反濾襯砌，因此可能引發(fā)滲水而出現(xiàn)滑坡，極大的影響到建筑的穩(wěn)定性。

3 應(yīng)對措施

3.1 溢洪道設(shè)計時科學合理的調(diào)整布局

小型水庫溢洪道工程設(shè)計過程中，應(yīng)實事求是，充分考慮水利工程當?shù)氐沫h(huán)境、地貌、地形等特征因素。從而適當?shù)恼{(diào)整整個水利工程布局，以確保設(shè)計結(jié)果能夠符合標準要求。

3.1.1 控制段

設(shè)計時應(yīng)使泄流保持在平衡狀態(tài)，使進出口的水流與控制端建筑物相垂直，結(jié)合泄流要求與工程實際情況，合理安排斷面堰或?qū)掜斞撸倚韪鶕?jù)允許單寬流量調(diào)整堰寬度和大小。

3.1.2 引流段

為了便于引流的順利進行，設(shè)計時常將其作為喇叭口，且應(yīng)盡量控制住其損失大小，以確保長度處于有效狀態(tài)。

3.1.3 消能工

在溢洪道的末端躍流或多級躍水時應(yīng)確保泄流方向與壩腳相距100米以上。對于非巖基來說，最常用的方式為地段處理，并將消力池安放于末端。若泄流量較小，則可采用消力坎方式來進行。若出現(xiàn)遠驅(qū)式水躍現(xiàn)象，應(yīng)從多個角度來避免沖刷現(xiàn)象的發(fā)生，此時可使用差動式消力坎方式來進行。若溢洪道尾端有較陡邊坎德存在，應(yīng)采取挑射消能的方式進行，也是最常用與最有效的方式。

3.1.4 泄流段

此段常使用直線布置的方案，利于設(shè)置扭坡和避免彎道。縱斷面的設(shè)計中應(yīng)以實際地質(zhì)為出發(fā)點，對多級躍水、緩坡或陡坡等情況進行科學合理的選擇。

3.2 各結(jié)構(gòu)的計算

3.2.1 消力池的底板厚度應(yīng)符合抗浮標準

地板周邊邊界具有約束作用而易于出現(xiàn)滑動現(xiàn)象，因而需進行合理的抗浮措施。抗浮力方式為對底板的水重和浮重進行計算，若抗浮安全系數(shù)大于或等于1.3～1.5，則表示安全。

3.2.2 陡坡護砌的厚度應(yīng)符合滑動安全的標準

一般來說，抗滑安全系數(shù)大于或等于1.3～1.5，則表示安全。

3.2.3 挑流鼻坎尺寸應(yīng)符合各種穩(wěn)定要求

結(jié)合力學的方法進行計算，在計算過程中應(yīng)選擇正確合理的計算工時，確保水利計算和工程特性相符合。抗傾的安全系數(shù)大于或等于1.5，抗滑的安全系數(shù)大于或等于1.3-1.5。計算合力，并確保最大應(yīng)力與最小應(yīng)力的比值小于等于≤3～5，以免出現(xiàn)沉陷。

4 結(jié)語

總之，目前小型水庫的溢洪道設(shè)計中還存在一些問題，對水庫自身的安全及其功能影響重大，因而應(yīng)針對這些問題采取相應(yīng)的處理措施，以確保水利工程能夠充分發(fā)揮其功能作用，并處理好水文資料和地質(zhì)構(gòu)造以便擬定相應(yīng)的處理方案，確保水利工程能夠高效發(fā)揮其功能。

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