芻議中小型水庫溢洪道設計

摘 要：我國水力資源豐沛。特別是每年夏季，降雨量加大，抗洪度汛成為全國大多數地區政府日常工作的重要內容。溢洪道作為水庫重要安全措施，對于水庫的正常工作、安全度汛具有著極為重要的作用。我國擁有數量規模龐大的中小型水庫。做好中小型水庫設計工作，提高溢洪道設計指標，確保在洪峰來臨時溢洪道正常、充分發揮作用意義重大。文章圍繞中小型水庫溢洪道設計有關問題進行探討，分析了當前我國中小型水庫溢洪道設計工作中常見問題，并據此提出針對性解決建議和意見，強調了提高溢洪道設計能力，確保溢洪道質量、性能的重要意義。

關鍵詞：中小型水庫；溢洪道設計；問題；對策

引言

水庫是重要的水利設施，在工、農業生產、生活用水、防洪抗旱等方面發揮著重要作用。作為水庫建筑結構中的重要組成部分，溢洪道承擔著宣泄超出水庫容納極限水量的職能，在雨季抗洪防汛時期發揮著極為重要的作用。水庫水量正常情況下，溢洪道往往處于非工作狀態，當雨季降雨量巨大，水庫水位上升，超過水庫容納閥值時，溢洪道才會啟用，用于緩解洪峰壓力，避免因為水量過大造成安全事故。溢洪道工作時間通常較短，根本目的在于對水庫水量的調控，是水庫系統中的重要安全設施，對于水庫的安全運轉具有至關重要的作用。鑒于溢洪道對于水庫設施的重要意義，必須切實做好溢洪道設計、建設工作。作者結合多年工作實踐，就我國水庫中占據比例較大的中小型水庫溢洪道設計工作有關問題試作分析，希望能夠給廣大水利工作者、水庫設計、管理單位以借鑒、參考。

1 我國中小型水庫溢洪道設計中的常見問題

（1）溢洪道設置不恰當，或者溢洪道出口端和壩身間的距離不夠，導致溢洪道進口段受到水流猛烈沖擊，產生沖蝕，給壩肩帶來嚴重威脅。此外，少數設計陡槽末端和壩腳緊緊相連，一旦出現橫流沖刷，會給壩腳結構帶來嚴重損傷。

（2）部分溢洪道平面彎道半徑設計過大，或者急劇收縮，不利泄流平穩流出。特別是部分溢洪道陡坡段的彎道部分，兩岸水面差值明顯，同凹岸水面壅較高，導致下游銜接的平直段內出現折沖水流，降低了溢流道泄流能力和能量釋放效果。如果以后到陡坡段收縮過于劇烈，會導致嚴重的壅水和流態改變，水流對溢洪道襯砌沖擊嚴重，損害建筑結構。而如果提高砌護又會導致建設費用上升，降低砌護又會給建筑安全帶來負面影響。

（3）人為縮減施工費用，導致建筑性能指標下降。作為一項建筑工程，溢洪道建設項目不只受技術條件制約，同時也受到工程造價費用等經濟方面因素的影響。建設單位在實施中小型水庫溢洪道項目時，通常出于經濟成本原因的影響，選擇較低的建設標準和防洪等級。實際上，水庫規模雖然是中小型的，但面對的洪峰壓力未必也是小的。在進行工程設計時，要充分考慮當地實際水文情況，結合近些年來降水量的變化趨勢，科學選擇設計標準，保障溢洪道結構、性能能夠滿足泄洪需求。

（4）溢洪道縱橫剖面和平面設計不科學。這個問題在溢洪道設計中十分常見，其中最明顯的就是陡坡比降超標。有的溢洪道設置在非巖性山坡上，按照標準，這些溢洪道底部應設置反濾襯砌，隔絕地下水浸潤。有的泄洪道沒有做好底部反濾襯砌，致使建筑底部滲水嚴重，甚至形成滑坡，造成結構性破壞。有的溢洪道工程在進行橫斷面設計時，兩側山坡開挖坡度不統一，又沒做好襯砌，建筑抗滑、抗傾性差，結構不夠穩定，從而極易產生滑坡和坍方。在平面設計方面，上下游斷面連接不到位、河道同溢洪道尾端銜接部分不達標等情況存在較多，導致水流對建筑沖刷嚴重，破壞建筑結構。

（5）水力設計出現偏差，設計與實際情況不符。最常見的是平流段進口水位的壅高計算不夠精確甚至受到忽視。此外，溢洪道消能設計不好，消力池長度和深度不符合實際需求，消能作用有限。

2 中小型水庫溢洪道設計建議和意見

2.1 關于引流段的設計策略

在設計引流道時，重點是保障水流在引流道中流動的平穩順暢，因此，要將引流道進口設計成喇叭狀，同時根據當地具體情況，科學設置長度，以將損失降到最低。有時受地形影響，引流道需進行拐彎，設計時要確保彎道內水流平穩，并在壩腳和彎道以及下游銜接段、出口段間保持足夠距離，防治水流對壩腳造成沖刷。引流段的截面一般設計成矩形或梯形，并根據流速采取對應的防護設計。如果水流流速控制在2米/秒附近時可不使用砌護設計，但是在靠近壩端和緊接控制建筑物的范圍內應增加一定的砌護長度，此外，彎道兩側的凹岸要采用砌護設計，如果巖基硬度夠大足可以不用砌護。

2.2 關于堰流段的設計策略

堰流段的意義在于水流的放出，在設計時，應注意讓進入的水流與堰流段建筑相垂直。設計人員要根據當地具體地形、地貌條件和實際泄流條件設計正當、適宜的寬頂堰，確保頂堰寬度滿足單寬流量的需求。一般而言，巖基上單寬流量為40立方米/秒至70立方米/秒，非巖基上單寬流量較小，為20立方米/秒至40立方米/秒，而土基上單寬流量為20立方米/秒。為防止形成湍流，上流引流段和堰扣之間交接部位應采用漸變線設計，收縮角以12度為宜。如果堰體寬度過大，則應在橫向側每隔10米至15米設置沉陷縫與溫度縫。

2.3 關于泄流段的設計策略

一般情況下，泄流段平面要保障水流平穩，多采用直線型設計，盡量不設置弧形線路，同時要在必要的地方設置扭坡，以避免水流流態發送劇烈變換，維持水流穩定。泄流段縱斷面設計要從實際出發，結合現場地形、地質實際特點采用陡坡或緩坡設計，對于采用陡坡設計的流段，應保持陡坡段整體均一比降。需要注意的是，泄流段流速較大，應盡可能在巖基上布置陡坡段。巖基砌護要根據巖基具體情況實施，如果巖體堅固，可不采用砌護設計，反之，如果巖體風化嚴重、質地酥松，則應采用砌護設計。砌護以0.3米至0.5米的漿砌石為主材，同時使用錨固筋進行加固。對于面積較大的砼襯砌，必須根據具體地質情況設計，同時做好伸縮縫和沉陷縫的配套設計，以應對溫度變化，而后按照8至12米的間隔距離，在兩側邊坡設置橫縫，在底部設置縱橫縫，并在襯砌底部設置反排水設備。

3 結束語

抗洪搶險、安全度汛是我國每年夏季社會關注的重點話題。特別是近些年，我國夏季降水增加，全國汛情越發嚴重。加強水利設施建設安全水平，意義重大。溢洪道是中小型水庫工程的重要設施，其設計水平、施工質量、性能指標都與水庫的安全穩定密切相關。水庫建設管理部門要充分認識到溢洪道的重要作用，擇優選擇設計單位。設計人員要認真做好水庫溢洪道設計工作，面對設計階段中遇到的各類問題和困難，深入研究問題產生的機理，開拓創新，拿出針對性強、切實可行的解決辦法，提升工程設計質量，實現水利工程項目社會效益和經濟效益的最優化。

參考文獻

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[2]張沁生.淺談小型水庫溢洪道設計[J].科技資訊，2011.