某水庫溢洪道設計中的幾個問題簡述

摘 要：某水庫工程位于贛江支流，水庫總庫容1401×104m3，是一座中型水庫，根據地形地質條件，該水庫大壩采用土石壩，設置岸邊式溢洪道溢流。溢洪道布置于右岸壩端，為開挖式岸邊溢洪道，由進水渠、控制段、陡槽段及消能段組成。對應設計洪水位相應下泄流量579m3/s，對應校核洪水位相應下泄流量941m3/s。通過對溢洪道孔口尺寸進行比選，選擇合適的結構尺寸；通過對泄槽水面線進行計算，選擇合適的邊墻高度；通過對泄槽底板的穩定計算，合理選擇泄槽基礎錨筋的處理范圍。通過解決以上幾方面的問題，保證了水庫溢洪道設計的安全、合理。

關鍵詞：溢洪道；控制段；泄槽

某水庫座落于贛江支流，該水庫是一座以供水、灌溉為主，兼顧防洪、發電等綜合效益的中型水庫。水庫大壩為土石壩[1]，采用岸邊溢洪道溢流，溢洪道布置于右岸壩端，為開挖式岸邊溢洪道，由進水渠、控制段、陡槽段及消能段組成，引水渠為底寬20.0m的梯形渠道，邊坡1：1，通過12m長漸變段與控制段銜接；控制段長19.0m，為兩孔，每孔凈寬9.0m，控制段采用整體式結構，左右邊墻頂寬均為2.0m，中墩寬2.0m，溢流堰采用WES實用堰；陡槽段縱向坡度為1：3.98～1：3.33，陡槽尾部接挑流消能，挑流鼻坎高程為281.45m，挑角27.50°，將水流消能后挑射至下游河床。

1 溢洪道孔口尺寸選擇

根據地形、地質條件，岸邊溢洪道布置于右岸壩端，為開挖式岸邊溢洪道，由進水渠、控制段、陡槽段及消能段組成，水庫校核洪水位（P=0.1%）相應下泄流量為941m3/s、設計洪水位（P=2%）相應下泄流量為579m3/s，根據水文洪水調節計算及溢洪道泄流能力要求，對溢洪道布置選取了方案一：2×7.0m（孔數×單孔寬）、堰頂高程335.0m和方案二：2×9.0m（孔數×單孔寬）、堰頂高程334.0m兩個方案進行比選。

1.1 方案一：2×7.0m（孔數×單孔寬）、堰頂高程335.0m

通過溢洪道過流能力及調洪計算，該方案校核洪水位（P=0.1%）為344.24m、設計洪水位（P=2%）為341.85m，設計壩頂高程為344.30m。

1.2 方案二：2×9.0m（孔數×單孔寬）、堰頂高程334.0m

通過溢洪道過流能力及調洪計算，該方案校核洪水位（P=0.1%）為342.21、設計洪水位（P=2%）為341.84m，設計壩頂高程為342.70m。

1.3 溢洪道方案選擇

方案一溢洪道堰頂高程較高，相應控制段底板高程高，泄流凈寬小，根據右岸山體地形地質條件布置溢洪道，右岸山體開挖量小，但壩體較高，堆石量相對較大；方案二溢洪道堰頂高程低，相應控制段底板高程低，泄流凈寬大，根據溢洪道布置，右岸山體開挖量大，但壩體堆石量相對較小。因此，本階段主要從工程量、泄流條件等方面進行綜合比選。兩方案比選詳見表1。

通過比選可知，方案一比方案二工程投資大157萬元，兩方案工程投資相差不大，考慮到工程所處區域為山區性洪水，設計洪水位至校核洪水位之間歷時較短，當溢流孔口為2×7m時，壩頂高程由校核洪水位控制，當溢流孔口為2×9m時，壩頂高程由設計洪水位控制，因此，從工程運行、安全泄洪及經濟上綜合分析，推薦溢洪道采用大泄量、低堰頂的方案二，即2×9.0m（孔數×單孔寬）、堰頂高程334.0m方案。該方案布置詳見圖1。

2 泄槽水面線計算

通過經驗公式計算，求得彎道外側水面與中心線水面的高差為5.95m。

泄槽彎道急流段外側橫向水位差根據小擾動沖擊波理論及經驗公式計算，取其大值為9.0m，因此，泄槽彎道段墻高應不小于11.76m，最終彎道段外側墻高取12.0m。

3 泄槽底板抗浮計算

3.1 計算公式

3.2 泄槽底板抗浮穩定計算

（1）計算斷面溢0+099.622～0+109.622，先按照工況條件為校核洪水不加錨桿，閘孔B=20m，總泄量941m3/s，上游342.21m時進行計算：Kf=2.32>[Kf]=1.2 滿足要求。

（2）計算斷面溢0+169.622～0+179.622，先按照工況條件為校核洪水不加錨桿，閘孔B=20m，總泄量941m3/s，上游342.21m時進行計算：Kf=0.72<[Kf]=1.2，不滿足要求。

因此，該段泄槽底板需要增設錨桿，錨桿采用φ22鋼筋，間距3m，入巖深4.5m。采取錨固措施時，Kf=1.55>[Kf]=1.2，滿足要求。

4 結束語

溢洪道[2]是水庫中的泄水建筑物，用以宣泄規劃庫容所不能容納的紅石，防止洪水滿溢壩頂，因此溢洪道設計關系到整個水庫樞紐工程的安全。

控制段[3]是水庫下泄洪水的口門，是控制溢洪道泄流能力的關鍵部位，因此必須合理選擇溢流堰段的形式和尺寸，本文通過對溢洪道孔口尺寸進行比選，在滿足泄洪要求的前提下，選擇合適的結構尺寸。泄槽的主要作用是將過堰洪水安全的泄向下游河道，通過對泄槽水面線進行計算，選擇合適的邊墻高度，滿足泄流的要求；并通過對泄槽底板的穩定計算，合理選擇泄槽基礎錨筋的處理范圍。

通過解決溢洪道以上幾方面的問題，保證了該水庫溢洪道設計的安全、合理。

參考文獻

[1]水利部水利水電規劃設計總院.水工設計手冊（第2版）第6卷土石壩[M].北京：中國水利水電出版社，2011.

[2]祁慶和.水工建筑物（第三版）[M].北京：中國水利水電出版社，1997.

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

作者簡介：吳蓋（1982-），男，河北景縣人，工作于江西省水利規劃設計研究院，工程師，碩士，主要從事水工結構方面的研究。

孫敏（1980-），男，江西新干人，工作于江西省水利規劃設計研究院，高級工程師，本科，主要從事水工結構方面的研究。