蓮花水庫溢洪道設計分析

任春元

摘 要：在水庫工程建設中，溢洪道是十分重要的水工建筑，因此，溢洪道設計至關重要。文章主要以蓮花水庫工程為研究對象，對溢洪道設計進行詳細探究。根據文章分析，在進行水庫溢洪道設計過程中，首先需要進行水力計算，然后再結合實際情況對蓮花水庫溢洪道結果進行優(yōu)化設計，這樣才能提高溢洪道設計質量。

關鍵詞：蓮花水庫 溢洪道設計 結構設計

1.引言

水庫工程是十分重要的水利設施，在農田灌溉、生活用水以及防洪抗旱方面發(fā)揮著十分重要的作用。在水庫工程中，溢洪道的主要作用是宣泄大于水庫容納極限的水量，從而有效保障水庫大壩安全，溢洪道設計質量會對整個水庫大壩的施工質量以及使用安全造成較大影響。因此，對水庫溢洪道水工建筑設計要點進行詳細探究具有十分重要的現(xiàn)實意義。

2.溢洪道設計在小型水庫建設中的重要性

在水庫工程設計施工過程中，溢洪道的布局形式以及選型至關重要，不僅會影響水庫工程的建設質量，對工程造價造成較大影響，而且還會對水庫工程建設完成并投入運行后的實際運行效果造成較大影響。其中，河岸式溢洪道值得是在水庫大壩之外的河岸上所建設的溢洪道。如果水庫工程采用攔河壩形式，而在大壩施工中采用土石壩施工結構，則必須建設河岸溢洪道。在很多中小型水庫工程實際施工過程中，溢洪道工程建設造價占整個工程造價的26%左右，由此可見，在水庫工程設計建設過程中，溢洪道水工建筑的優(yōu)化設計和施工至關重要。現(xiàn)如今，水利工程建設數量和建設規(guī)模逐漸增加，水利工程的復雜性和多變性也越來越強，這就會造成水利工程設計和建設難度增加。在水利工程溢洪道設計過程中，設計人員不僅需要考慮工程建設實際需要、施工環(huán)境等因素，而且還應該綜合考慮施工技術、施工材料等因素，優(yōu)化工程設計形式，提高施工便捷性。

3.蓮花水庫概況

蓮花水庫屬小（一）型規(guī)模，IV等工程，主要建筑為4級，次要建筑為5級，承擔著其晉城鎮(zhèn)6個村29個社0.86萬畝耕地的灌溉，可免除西南分干渠對縣城構成的洪水威脅，為美化城市發(fā)展旅游業(yè)創(chuàng)造良好的基礎條件。蓮花水庫樞紐工程主要由大壩、溢洪道、放水沖沙設施及溢洪道上交通橋組成。其中，溢洪道布置在大壩左側，為開敞式無閘實用堰，總長159.3米，末端消力池與安漢大道已建泄洪涵洞連接。其中：堰頂長3米、堰寬10.3米，漸變段長40.0米，消力池長22.0米、寬4.0米、深2.4米，陡槽段長123.8米、寬4.0米。經調洪計算，確定溢洪道進口底板高程為338.00m，設計下泄流量為19.0m3/S，校核下泄流量為30.0m3/S。溢洪道邊墻采用M7.5漿砌條石襯砌，底板采用C20砼澆筑。消力池邊墻內側及底板均采用C20鉿澆筑，其余部分用M7.5漿砌條石襯砌。

4.溢洪道水力計算

溢洪道主要用以渲泄超過水庫調蓄能力的洪水，以保證樞紐擋水建筑物的安全；根據樞紐地形、地質情況，結合樞紐整體布置；此溢洪道布置在大壩左側，為開敝式正槽無閘實用堰。溢洪道由進口引水段、控制堰段、陡槽段和消能防沖段組成；消力池末端與安漢大道已建成的泄洪涵洞連接。

4.1溢洪道泄流能力計算

根據水利部《水利水電工程等級劃分及洪水標準》SL252—2000、水利電力部《洪水標準》、水利、能源部《水利水電工程設計洪水計算規(guī)范》SL40—93。按P=3.3%洪水設計，P=0.33%洪水校核，洪峰流量分別為47.3m3/s、75.6m3/s，相應下泄流量分別為19.0m3/s、30.0m3/s。

根據調洪計算結果：3 0年一遇設計、300年一遇校核洪水位分別為338.95m和339.40m，堰頂高程338.00m。通過對溢洪道的布置其控制堰段剖面形式采用折線型，堰頂厚度δ=3.0m，堰頂寬度b=10.3m。

4.2陡槽水力計算

根據溢洪道地形條件，為了減少土石方開挖和襯砌工程量，現(xiàn)將溢洪道矩形陡槽分為兩段；上段為收縮段，底寬由10.3m收縮到4.0m，長度為40m，陡槽底坡i1=0.063；下段為棱柱體，底寬為4.0m，長度為83.8m，陡槽底坡i2=0.138；下接消力池。

4.3消力池水力計算

根據對溢洪道的地形、地質情況進行綜合分析、研究，以及考慮與已建成涵洞的銜接等問題，決定采用底流式銜接消能措施。由溢洪道縱剖面圖得知，以下游河床為準的堰高P1=338.0-326.4=11.6m，經計算下游河道水深t=1.915m。下游河道V=3.92米/秒。已知：Q=30米3/秒，堰上水深H=1.40m。查《水力學》流速系數表8—3得ω=0.9。

5.溢洪道結構設計

通過對溢洪道的水力計算后，溢洪道各段的過水斷面尺寸已經確定；溢洪道陡槽承受高速水流的沖刷，底板襯砌材料采用C20砼現(xiàn)澆，襯厚0.3m；邊墻采用重力式擋土墻，其斷面尺寸通過結構計算后確定，襯砌材料采用M7.5漿砌條石襯砌。消力池邊墻內側及底板均采用C20鋼筋砼澆筑，其余部分采用M7.5漿砌條石襯砌。

5.1邊墻結構計算

5.5墻身強度驗算

墻身內力以墻底處為最大，該處豎向力V=70.18KN/m，力矩M = 2 0 . 5 9 K N·m /m，剪力Eax=21.07KN/m，可以按《砌體結構設計規(guī)范》（GBJ3—88）進行切面強度驗算。計算從略。

6.結語

綜上所述，溢洪道是樞紐工程中十分重要的建筑物，其主要作用是渲泄超過水庫調蓄能力的洪水，以保證樞紐擋水建筑物的安全。本文主要依據國家及部門的有關規(guī)范、規(guī)定、地形圖、《蓮花水庫樞紐工程地質報告》和水文計算成果進行溢洪道設計，通過對溢洪道進行科學合理的設計，能夠為溢洪道施工提供指導，從而保證施工質量。

參考文獻：

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