中小型水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

楊云龍

黑龍江啟恒勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司 黑龍江 哈爾濱150000

溢洪道設(shè)計(jì)作為中小型水庫(kù)設(shè)計(jì)中較為關(guān)鍵的一項(xiàng)內(nèi)容,通過(guò)修建溢洪道,可能防止洪水溢出和泄漏。因此在溢洪道設(shè)計(jì)時(shí),需要保持謹(jǐn)慎和細(xì)致的態(tài)度,有效的消除施工隱患,確保水庫(kù)性能的安全。而且溢洪道設(shè)計(jì)的科學(xué)性和合理性也會(huì)直接關(guān)系到中小型水庫(kù)工程的造價(jià)。因此在中小型水庫(kù)工程設(shè)計(jì)過(guò)程中,需要將溢洪道設(shè)計(jì)作為重點(diǎn)內(nèi)容,全面提高其設(shè)計(jì)質(zhì)量,確保溢洪道作用的充分發(fā)揮。

1 溢洪道概述

在水利建筑物中,溢洪道作為防洪建筑物,多在大壩的岸邊進(jìn)行修建,水庫(kù)中水位超出安全限度時(shí),溢洪道發(fā)揮作用,通過(guò)將庫(kù)內(nèi)的水經(jīng)由溢洪道流向下游,避免大壩被破壞。溢洪道由進(jìn)水渠、控制段、泄槽和出水渠幾部分共同組成。根據(jù)具體泄洪標(biāo)準(zhǔn)和運(yùn)用情況,溢洪道可以劃分為正常溢洪道和非常溢洪道兩類(lèi)。這其中正常溢洪道主要是承擔(dān)著宣泄設(shè)計(jì)洪水的作用,非常溢洪道則承擔(dān)著宣泄非常洪水的作用。根據(jù)其所處位置,還可以將溢洪道劃分為河床式溢洪道和岸邊溢洪道。前者由壩身溢洪,后者根據(jù)具體結(jié)構(gòu)形式劃分為正槽、側(cè)槽、井式、虹吸等溢洪道形式。在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí),具體在進(jìn)行溢洪道選型和布置時(shí),需要綜合考慮壩址地形、地質(zhì)、樞紐及施工條件等,需要進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的比較后才能確定。

2 中小型水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)要點(diǎn)

2.1 進(jìn)口段 在溢洪道進(jìn)口段設(shè)計(jì)時(shí),多將其設(shè)計(jì)成一個(gè)喇叭口的形狀,而且不宜不長(zhǎng)。在實(shí)際溢洪道建設(shè)時(shí),在地形因素制約下段內(nèi)需要設(shè)置彎道時(shí),要求彎道要盡量平緩,且上下游銜接處與出口處需要遠(yuǎn)離壩尾,避免造成不必要的沖刷。一般情況下溢洪道壩面設(shè)計(jì)成為四邊形和梯形,在水流速度相對(duì)較緩的情況下,不需要砌護(hù)墻。但在溢洪道壩面與附近建筑物有連接情況時(shí),則要砌相應(yīng)長(zhǎng)度的護(hù)墻,并在彎道位置處增加兩側(cè)的砌筑厚度。

2.2 控制段 控制段具體以閘和兩側(cè)連接建筑物為主要構(gòu)筑物,在選定閘軸線時(shí),要求與規(guī)范要求相符。根據(jù)具體地形、地質(zhì)和水力條件等因素,并通過(guò)技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較來(lái)選定控制堰的型式。在控制段設(shè)計(jì)時(shí),為了保證洪水泄流時(shí)水流速度的均勻性,要求進(jìn)水渠的水流與建筑物要呈現(xiàn)出垂直狀態(tài),具體要根據(jù)地形和洪水泄流的需要來(lái)設(shè)置控制斷面,并根據(jù)斷面的寬度來(lái)確定洪流值。在進(jìn)水口處設(shè)置控制斷面引流的同時(shí),控制堰的堰口設(shè)計(jì)還需要對(duì)收縮角的角度進(jìn)行控制,對(duì)于斷面較寬的情況,需要確保布設(shè)間距的合理性。

2.3 泄流段 泄流段作為溢洪道的急流段,設(shè)計(jì)時(shí)一般對(duì)于陡坡和急流段采取直線法進(jìn)行布設(shè),具體布設(shè)時(shí)需要有效的規(guī)避坡體或是彎道產(chǎn)生的流態(tài)負(fù)壓?jiǎn)栴}。在具體溢洪道設(shè)計(jì)時(shí),還要因地制宜,根據(jù)具體的地形和地質(zhì)來(lái)確定引流形式,坡體采取均一比降的方式。洪流速度較快,因此在巖基設(shè)置時(shí)需要對(duì)砌護(hù)的寬度進(jìn)行加厚處理。在實(shí)際設(shè)計(jì)工作中,泄槽軸線要保證其平直性,合理布置縱坡、平面和橫斷面,在無(wú)法避免必然要設(shè)置彎道時(shí),則要選擇流速相對(duì)較小、水流平穩(wěn)且槽底平緩部位。對(duì)于泄量大且流速高的泄槽進(jìn)行彎道設(shè)置時(shí),需要實(shí)施水工模型試驗(yàn)來(lái)獲取具體的參數(shù)。

2.4 消能段 消能防沖設(shè)施一般需要設(shè)置在泄流段尾端位置處,具體要結(jié)合地形、地質(zhì)和泄流條件來(lái)確定。通常情況下非巖基上的消能設(shè)施會(huì)采取底流消能方式,將消力池設(shè)置在最末端,對(duì)于洪水流量不大的情況可以采用消能檻方式。對(duì)于洪流較大的情況,由于易對(duì)護(hù)砌造成嚴(yán)重的沖刷,這種情況下,宜利用差動(dòng)式消能檻型式。當(dāng)水庫(kù)溢流道尾端有陡坡時(shí),則采有挑流消能模式,不需要使用消力池,以便降低工程量和工程成本。

3 中小型水庫(kù)溢洪道平面設(shè)計(jì)

3.1 正槽溢洪道 對(duì)于正槽溢洪道設(shè)計(jì)時(shí),具體在地形和地質(zhì)等因素影響下,其不能夠與大壩靠在一起,具體宜在溢流堰前開(kāi)挖引水渠,這樣可以將水庫(kù)內(nèi)的水引向溢流堰。采用喇叭口型式的引水渠進(jìn)口,底板高程為正常蓄水位。進(jìn)口段與控制段相連接,控制段具體包括溢流堰和兩側(cè)連接建筑物,溢流堰的堰型具有多種形式,具體要根據(jù)工程的實(shí)際情況選擇適宜的型式。根據(jù)水力計(jì)算結(jié)果選取寬頂堰長(zhǎng)度和寬度。而且為了能夠進(jìn)一步減少開(kāi)挖工程量,可以使溢流堰后與收縮段相接,再連接等寬泄槽,嚴(yán)格控制收縮段擴(kuò)散角。泄槽段平面布置時(shí)需要采取直線、等寬和對(duì)稱(chēng)等布置方式,通常設(shè)置在挖方地段。在實(shí)際工程設(shè)計(jì)時(shí),消能方式常采用挑流消能。特別是在出口與大壩壩角距離相對(duì)較遠(yuǎn)的情況下,泄槽段也遠(yuǎn)離河床,這種情況下多會(huì)選擇挑流消能,還能夠進(jìn)一步減少開(kāi)挖工程量。

3.2 側(cè)槽溢洪道 在側(cè)槽溢洪道設(shè)計(jì)時(shí),由于其進(jìn)口即為溢流堰,具體布置時(shí)需要沿河岸等高線進(jìn)行布設(shè),水流經(jīng)由溢流堰泄入到與堰平行的側(cè)槽,并在槽內(nèi)轉(zhuǎn)向,由泄槽泄入到下游。目前設(shè)計(jì)時(shí)溢流堰多為實(shí)用堰,堰頂高程通常為正常蓄水位,水流由堰頂泄入到側(cè)槽內(nèi)。在具體工程設(shè)計(jì)時(shí),側(cè)槽一般會(huì)采用窄深式梯形斷面,并與收縮段、泄槽段、消能段相連接。

4 結(jié)束語(yǔ)

在中小型水庫(kù)建設(shè)過(guò)程中,溢洪道的布置與設(shè)計(jì)與水庫(kù)的安全性息息相關(guān),因此在設(shè)計(jì)時(shí)要求合理布置和選型,并將其作為水庫(kù)工程設(shè)計(jì)中的較為重要的一項(xiàng)內(nèi)容。在具體設(shè)計(jì)工作開(kāi)始之前,需要做好資料的收集工作,合理規(guī)劃整體布局,做好水力和結(jié)構(gòu)等的計(jì)算工作,確保設(shè)計(jì)方案的可行性,進(jìn)一步保障水庫(kù)工程運(yùn)行的安全。