水利工程中水庫溢洪道設(shè)計問題分析

賈 杰

(重慶市水利電力建筑勘測設(shè)計研究院，重慶 401121)

1 水庫溢洪道設(shè)計概述

在進行水庫工程的施工設(shè)計時，溢洪道主要是用來處理超出水庫安全水位的水分。當(dāng)水庫中的蓄水量超出水庫的安全水位高度時，多余的水分就會通過溢洪道而被引導(dǎo)入水渠的控制段，在進入平底寬頂堰以后，水分會通過泄洪槽向下傾斜，為了避免傾瀉的水分勢能過大造成不利的影響，往往還會設(shè)置相應(yīng)的消能防沖設(shè)施，確保泄洪的安全與可靠。通常情況下，泄洪道根據(jù)其具體的泄洪情況可以將其分為普通溢洪道與非常溢洪道兩種，正常溢洪道主要是用來泄放超出水庫安全水位高度的洪水，而非常溢洪道則主要是用來泄放僅僅情況下的洪水。正常的溢洪道在設(shè)計時通常會分為岸邊溢洪道或者是河床溢洪道兩種，岸邊溢洪道根據(jù)其具體的結(jié)構(gòu)不同，可以將其分為：正槽溢洪道、井式溢洪道、側(cè)槽溢洪道與虹吸溢洪道。非常溢洪道設(shè)施不僅僅局限于溢洪道本事，其還可能是自潰堰或者破副壩泄洪。文章在介紹的過程中主要是以正常溢洪道中岸邊溢洪道的開放式正槽溢洪道為例，具體的分析探討了溢洪道工作過程中的結(jié)構(gòu)狀態(tài)以及整體設(shè)計。一般而言，正槽溢洪道由五個不同的部分組成，其分別是進水渠、控制堰、泄槽、消能防沖設(shè)施以及出水渠，詳見圖1。在這其中，進水渠能夠?qū)⑺畮熘行枰獙?dǎo)出的水流成功的引入控制段中，然后控制堰能夠?qū)崿F(xiàn)對泄流過程的有效控制，確保泄洪過程的可靠性。在經(jīng)過控制端的控制以后，過堰水流會快速的從泄洪槽排出，在排出的過程中消能防沖設(shè)施會對于排泄水分的動能以及勢能進行緩解，確保水流平穩(wěn)的進入河道。

1.進水渠；2.控制堰；3.泄槽；4.消能防沖設(shè)施；5.出水渠；6.非常溢洪道；7.土石壩

2 當(dāng)前水庫溢洪道設(shè)計存在的問題

2.1 洪水期間常出現(xiàn)的問題

溢洪道能夠有效的確保水庫在洪水期間的安全與穩(wěn)定，不會因為水庫內(nèi)水位的過高而出現(xiàn)安全事故。但是近年來，因為我國水利工程施工項目的數(shù)量增加，導(dǎo)致了全國各地出現(xiàn)了一批大大小小的建筑施工隊伍，一些施工隊伍為了能夠提高項目的經(jīng)濟效益，盲目的壓縮工程的投資，導(dǎo)致了項目的施工造價受到了極大的影響，在實際的施工過程中，為了確保在造價內(nèi)完成工程施工不得不降低項目的施工標(biāo)準(zhǔn)，進而導(dǎo)致了工程的施工質(zhì)量與運行性能也急劇下降。除此之外，水庫外的建筑長期在風(fēng)吹日曬下會出現(xiàn)一定的風(fēng)化，然后在水流的沖擊下，極易發(fā)生損壞，進而導(dǎo)致泄洪道的防洪性能受到較大的影響。

2.2 水庫溢洪道的布置和設(shè)計問題

在進行水庫工程的施工設(shè)計時，正槽式溢洪道的布置選址需要考慮很多方面的因素，其中具體的包括了項目的施工環(huán)境、工程的施工要求以及整體的施工工期等。通常情況下，對于正槽式溢洪道的施工原則與一般的泄洪道設(shè)計原則一致，都是為了保證原地的高程與正常蓄水的水位高度相近，除此之外，在施工時，施工人員要盡量選擇一些比較平穩(wěn)的區(qū)域作為項目的施工區(qū)域，并且要盡量減少工程的開挖量，以免因為大量的開挖而導(dǎo)致項目的施工質(zhì)量受到影響。在施工的過程中，應(yīng)當(dāng)對引渠的長度進行控制以此來減小水頭損失，保障洪水最終歸流的穩(wěn)定。目前而言，我國中小型水庫工程在施工設(shè)計時依然存在著一定的不足，比較典型的就是溢洪道設(shè)計與壩體出入口距離過近的問題，導(dǎo)致了壩體肩部與泄洪道之間存在的距離過近。一般而言，盡管進出口位置缺乏相應(yīng)的保護，但是在施工的過程中，一旦遭遇嚴重的洪水災(zāi)害，壩肩會在第一時間出現(xiàn)質(zhì)量問題。在進行溢洪道設(shè)計的過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)泄洪道轉(zhuǎn)彎過大或者是收縮性過強的問題，這對洪澇期間的泄洪工作非常不利。部分水庫的溢洪道布置的彎道一般在較為陡的下坡處，受不斷變化的水流流式和流態(tài)的作用，造成水庫兩岸水面差距的增大，這樣一來會導(dǎo)致水庫中凹進去的水庫面增高，并且向下流沖去，對水庫的泄洪能力產(chǎn)生較大的影響。這里也存在著工程資金的投入與工程安全的矛盾問題，對砌護進行加固加高需要較大的資金投入，反之則會對水庫泄洪安全造成影響。

2.3 溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理

一般而言，在進行溢洪道的施工設(shè)計時，設(shè)計人員會優(yōu)先選擇一些結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定的岸邊或者是埡口作為泄洪道的施工區(qū)域，這樣能夠有效的確保泄洪道泄洪的過程中地基的穩(wěn)定與可靠。除此之外，對于泄洪道各個部位的施工，都要經(jīng)過嚴格的計算，科學(xué)的考慮泄洪道的泄洪量，最終得到科學(xué)準(zhǔn)確的施工參數(shù)，確保泄洪道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與可靠。

3 優(yōu)化水庫溢洪道設(shè)計方案

3.1 整體布局思路

溢洪道是由5個部分組成的，不同的部分承擔(dān)著不同的職責(zé)，因此在實際的工程施工設(shè)計中，必須要結(jié)合水庫的實際狀況，科學(xué)的進行泄洪道的設(shè)計與規(guī)劃，確保泄洪道的設(shè)計能夠充分的滿足工程的泄洪需求。在設(shè)計的過程中，設(shè)計人員一定要有一個清晰的思路，對于工程不同部分的具體施工時間以及施工位置有一個清晰的認識，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)狀況、水文狀況以及工程特點等展開相應(yīng)的設(shè)計，最大程度上確保工程的施工質(zhì)量。

3.2 溢洪道各部分結(jié)構(gòu)段的優(yōu)化設(shè)計

3.2.1 進水渠段

在進行泄洪道的排水渠施工設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)科學(xué)的利用大壩周邊的地形，利用地勢的走向來引導(dǎo)供水，確保洪水能夠順利平穩(wěn)的流入渠道內(nèi)。在進行進水渠的設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)盡量選擇一些比較簡單的施工結(jié)構(gòu)，并且要進行選擇直線施工方案，降低斷面的坡度，確保進水的穩(wěn)定與平和。

3.2.2 控制段

控制段通常是由閘與連接建筑組成的，其中閘主要控制泄洪的水量與流速，在進行閘軸線的選擇時，一定要確保選擇的軸線能夠充分的滿足控制要求。在進行控制段的施工設(shè)計時，應(yīng)當(dāng)盡量結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛策M行施工設(shè)計，確保設(shè)計方案的科學(xué)性與經(jīng)濟性。一般而言，控制段要實現(xiàn)對泄水過程的有效控制，確保水流的快速與穩(wěn)定，對于進入泄水渠的供水進行垂直處理。

3.2.3 泄流段

泄槽的軸線要保持平直，縱坡、平面及和斷面的布置要綜合地形、地質(zhì)以及水力條件等，確保布置的合理性，當(dāng)受到無法避免的因素限制需要設(shè)置彎道時，應(yīng)將彎道設(shè)置在流速相對較小、水流較為平穩(wěn)以及槽底較為平緩的部分。

3.2.4 消能防沖設(shè)施段

在急流段的尾端設(shè)置一個消能防沖設(shè)施用來降低水流的沖擊力，其型式要根據(jù)地形、地質(zhì)及泄流條件等來確定。對于非巖基上的消能設(shè)施一般采用底流消能方式，并且還要在末端設(shè)置消能池。此外，在出水渠的設(shè)計上，要注意出水渠的軸線設(shè)計要順應(yīng)下游河道的流式走向，寬度相對大一點使水流不會因集中而產(chǎn)生折沖現(xiàn)象，造成沖刷危害。

4 結(jié) 語

水庫的溢洪道設(shè)計直接影響著水庫的安全問題，在實際的施工設(shè)計中，設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)工程的實際情況展開科學(xué)的設(shè)計，結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛惨约肮こ绦枨髮σ绾榈赖母鱾€部分進行科學(xué)的設(shè)計與優(yōu)化，最大程度上確保溢洪道設(shè)計的科學(xué)與合理，保證水庫結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與可靠。

[1]胡懋.水利工程中水庫溢洪道設(shè)計問題分析[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報，2016，15(09):48-49.

[2]曾雄智.水利工程中水庫溢洪道設(shè)計問題淺析[J].工程技術(shù):全文版，2016,22(12):238.

[3]蘇德岳，吳濤.水利工程中水庫溢洪道設(shè)計問題與對策[J].工程技術(shù):文摘版，2016,18(08):108.

[4]鐘美玲.論水利工程中水庫溢洪道設(shè)計問題和對策[J].智富時代，2015,16(07)：28-64.