小型水庫溢洪道控制段寬頂堰水力計算圖解法

王文昌

（普洱市江城哈尼族彝族自治縣水利水電勘測設計室，云南 普洱 665900）

小型水庫溢洪道控制段寬頂堰水力計算圖解法

王文昌

（普洱市江城哈尼族彝族自治縣水利水電勘測設計室，云南 普洱 665900）

溢洪道是水利樞紐工程中的重要泄水建筑物，其設計方案影響著水庫樞紐建筑物的投資合理性，合理的確定水庫泄水建筑物溢洪道的過流尺寸是溢洪道水力計算的重要內容，本文結合多年來小型水庫溢洪道的設計經驗，采用水力計算圖解法，總結出了一些確定小型水庫溢洪道控制段寬頂堰寬度及堰長的實用經驗，推薦從事水利設計工作的技術人員借鑒。

溢洪道 寬頂堰 控制段 圖解法

溢洪道是水利樞紐工程中的重要泄水建筑物，在水庫樞紐建筑物設計時，首先就要確定泄水建筑物的尺寸，進而才能確定主要建筑物攔河壩的壩頂高度。而水庫攔河壩是整個樞紐工程的重點，關系著整個樞紐工程的投資合理性，因此，合理的確定水庫泄水建筑物溢洪道的過流尺寸也是溢洪道水力計算的重要內容。在小型水庫樞紐建筑設計中，由于水庫庫容有限，一般小型水庫不承擔下游的防洪任務，泄洪建筑物通常采用開敞式無閘門控制的溢洪道，溢洪道控制段也多采用便于施工的寬頂堰，本文結合多年來小型水庫溢洪道的設計經驗，總結了一些溢洪道控制段寬頂堰水力計算圖解法的的實用經驗，內容如下：

1寬頂堰控制段寬度b的選擇

開敞式無閘溢洪道不能控制水庫的下泄量，所以溢洪道的堰頂高程不能低于正常蓄水位，否則將影響興利效益。一般情況下，無閘溢洪道的堰頂高程與正常蓄水位齊平，且汛前限制水位（又稱為防洪限制水位、汛前水位或調洪起始水位等）也與正常蓄水位齊平。這種開敞式無閘門控制溢洪道水庫，不承擔水庫下游防洪任務。

無閘寬頂堰控制段寬度b的確定方法如下：

（1）根據水庫溢洪道處的地質、地形條件，假設幾個可能的溢洪道控制段寬度b，利用已求得的設計洪水過程線對不同堰寬方案進行調洪計算，求得各堰寬方案的最大下泄流量qm和調洪庫容V調；

（2）根據以上調洪演算結果繪制b～qm與b～V調兩條曲線，如圖1所示；

（3）進行方案比較：由圖1可知，b越大，qm也越大，而所需的調洪庫容V調則越小，很明顯，水庫的壩高也相應可以降低，投資減少，但溢洪道建筑的投資也隨寬度b和下泄流量qm的增加而增大。反之，b越小，qm也越小，而所需的調洪庫容V調則越大，水庫的壩高也相應增高，投資增加，但溢洪道建筑的也投資隨寬度和下泄流量qm而減小而減少。因此，需要對各方案進行平衡比較，從圖1中可以看出，兩曲線會有一交點，在一般小型水庫工程中，此交點對應的b～qm和b～V調參數即為水力計算條件的平衡點。當然，由于各水庫工程的地質、地形條件不會一致，圖解法得出的寬度僅為水力計算條件下的合理寬度，還應從工程的地質、地形條件及技術經濟、效益方面著手，確定最優方案的溢洪道寬度b。

2寬頂堰控制段長度δ的選擇

在控制段寬度確定后，根據水力學計算手冊，寬頂堰流的堰長范圍是2.5H＜δ＜10H ，

根據水庫各個頻率調洪計算成果，可以繪制出堰長δ和堰上水頭H的上限曲線及下限曲線，如如圖2所示，堰長δ的取值范圍應該在下限曲線的頂端δmin和上限曲線的起始端δmax之間，結合工程地質、地形布置條件就可以在范圍值內擬定溢洪道寬頂堰控制段的長度δ。

圖1 b～qm曲線、b～V調曲線

圖2 δ～H曲線Ⅰ—b～V調曲線、Ⅱ—b～qm曲線

3結語

溢洪道是水利樞紐工程中的重要泄水建筑物，其設計方案影響著水庫樞紐建筑物的投資合理性，合理的確定水庫泄水建筑物溢洪道的過流尺寸是溢洪道水力計算的重要內容，本文結合多年來小型水庫溢洪道的設計經驗，總結了一些溢洪道控制段寬頂堰水力計算圖解法的的實用經驗，推薦從事水利設計工作的技術人員借鑒。

[1]水利部天津水利水電勘測設計研究院《溢洪道設計規范》SL253-2000［S］北京：中國水利水電出版社，2000.

[2]長江流域規劃辦公室水文處《水利工程實用水文水利計算》北京：水利電力出版社，1983.

TU75

B

1007-6344（2015）05-0172-01