水庫溢洪道工程設計思路分析

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摘要:在社會經濟迅猛發展的今天，人均物質生活水平顯著提升，相應對水利工程建設提出了更高的要求。水利工程關乎社會民生，工程規模和數量不斷增長，作為水利工程建設中重要組成部分，水庫溢洪道工程的重要性不言而喻，主要是為將水庫中的多余儲蓄水排出，保證在汛期時水庫安全。但是，縱觀當前我國的水利工程建設現狀來看，很容易受到客觀因素影響，對水庫工程建設質量帶來深遠的影響。其中溢洪道問題最為典型，這就需要在水庫溢洪道工程設計中能夠合理布局設計，把握設計要點的同時，進行水利計算，提升水庫溢洪道工程設計合理性。本文就水庫溢洪道工程設計進行分析，從多種角度客觀闡述設計要點，尋求合理的應對措施。

關鍵詞:水庫;溢洪道工程;設計思路;設計布局

水利工程關乎社會民生，在新時期人均物質生活水平顯著提升背景下，對于工程設計提出了更高的要求。作為水利工程中重要組成部分，水庫溢洪道工程質量高低將直接影響到水庫的安全，尤其是在汛期和泄洪期，盡可能降低安全因素帶來影響。在水庫溢洪道工程設計中，需要充分把握水庫溢洪道的設計布局、水庫溢洪道水力計算和結構計算，提出設計合理性，提升我國水力工程建設質量。由此看來，加強水庫溢洪道工程設計研究十分關鍵，對于后續工作開展具有一定參考價值。

1水庫工程中常見的問題

1．1洪水期間的問題

在水庫溢洪道工程中，洪水期間出現的問題十分嚴重，作為保障水庫安全的基礎設施，水庫溢洪道所起到的作用十分突出。但是由于造價不合理，水庫設施不完善，所以在水庫溢洪道設計標準上存在一定的不合理性，洪水數據偏小，這就導致后續設計的溢洪道尺寸不合理，難以滿足實際要求。尤其是水庫溢洪道運行條件較為惡劣，長期受到水體和風體的影響，巖石風化現象十分嚴重，致使水庫溢洪道的泄洪能力偏低，在洪水期間為水庫安全埋下了嚴重的安全隱患。

1．2水庫溢洪道布置和設計問題

在水庫溢洪道布置和設計方面，由于距離大壩進出口太近，所以壩肩和溢洪道之間的距離過于單薄。加之進出口并未建立專門的護砌，所以一旦發生洪水事故很容易造成壩肩崩塌，埋下嚴重的安全隱患。在水庫溢洪道設計中，由于平面彎道過大，收縮性較強，洪水期間對于水庫的泄洪能力帶來不同程度上的影響，尤其是水庫溢洪道布置的彎道大多數是在下坡處。水流流式不斷變化，兩岸水面差距十分明顯，水庫凹岸的水面不斷提升，并且水流流速較快。這種現象將導致延平直段由于水流流速和沖擊力較大發生拆沖現象，影響到水庫整體的泄洪能力，帶來的影響十分深遠。如果水庫緩流處收縮過于強烈，可能產生較為明顯的流態變化情況，進而對溢洪道砌面產生嚴重的沖擊力，工程施工難度更大。也正是由于水庫投入資金限制性較大，如果砌筑高度較高，相應的需要投入大量的資金費用，在一定程度上對水庫泄洪能力和安全產生直接的影響。

1．3水庫溢洪道工程設計方法不合理

由于水庫溢洪道工程設計涉及內容較廣，在平面和剖面設計中可能存在不同程度上的缺陷，進而影響到溢洪道陡坡設計缺陷和不足的出現。主要是由于水庫溢洪道布設具有非山坡性特點，所以底部并未進行充分的反濾砌筑防護，可能出現不同程度上滲漏水現象，進而發生嚴重的滑坡事故，對水庫安全帶來嚴重的破壞和影響。與此同時，在設計中由于重視程度不高，邊坡的厚度不均勻可能產生嚴重的滑坡事故，進而對水庫泄洪能力產生影響，帶來較大的沖刷力。由此可以看出，當前我國水庫溢洪道工程設計中還存在一系列缺陷和不足，除了上述問題以外，還包括一些結構基礎和泄洪能力上的缺陷，可能出現水流沖擊力較大，水庫砌筑防護裂縫漏水，影響到工程的建設安全，還有待進一步完善和創新。

2水庫溢洪道的設計規劃

2．1水庫溢洪道的設計布局

在水庫溢洪道工程設計中，需要結合當地的地形、地貌和水文條件，保證經濟投入合理性，后續施工活動可以安全有序進行。如果水庫附近有山，建設水庫溢洪道是合理的，如果施工區域較為狹窄，水庫溢洪道可以選擇側槽式進行施工，有助于提升水庫溢洪道泄洪能力。水庫溢洪道設計布置中，主要是在堅硬平面上，盡可能的縮短線路距離，避免彎道的出現。同時，出口與壩體之間的距離越遠越好，這樣可以有效避免后續滑坡或泥石流對水庫溢洪道帶來破壞。(1)進口段。一般情況下，進口段的形狀為喇叭形，這樣是為了降低損失和地形因素限制，根據實際情況適當的設置彎道。設置的彎道盡可能保證平緩，避免受到較強的沖刷影響;溢洪道壩面設計為梯形或是四邊形，水流速度在1s/h以下，可以不適用砌護墻。反之，如果與附近建筑物在一定范圍內連接，可以適當的增加切護長度和厚度。(2)控制段。為了保證洪水期間泄洪能力，水流速度均勻，應該保證進口水流和建筑物保持垂直，根據地形條件有針對性的設置控制斷面，確定泄洪流值。一般情況下，巖基單寬流量大概在50m3/s以上，除了一些小型水庫進水口設置引流以外，水庫溢洪道的寬度應該控制在3h以下。如果斷面寬度較大，布設間距應該控制在10m～15m之間。(3)陡坡和急流段。在陡坡和急流段的設計中，可以選擇直線法，進而避免坡體和彎道產生的流態負壓問題。故此，在水庫溢洪道設計中需要因地制宜，根據具體的地形、地貌和水文條件來確定引流形式。(4)消能段。陡坡和急流段的尾端需要安設一個效能裝置，結合溢洪道地形和地質條件有針對性選擇裝置型號。在溢洪道末端選擇多級躍流形式，促使水庫的泄流方向可以控制在壩角的100m～150m左右。但是，對于消能工具的選擇，如果是非巖基的消能工具，絕大多數情況下是采用底流效能方式.末端配置消能池。水庫洪流階段，池流量處于一個較為平穩的階段，可以選擇消能檻形式來滿足實際需要。水庫洪流是遠驅式，可能對砌護帶來嚴重的沖刷作用。針對此類情況下，可以選擇差動式消能裝置，水庫溢流道末端坡度較陡情況下，應用挑射效能模式作用更為突出，還可以有效避免消能池的使用，降低工程量和資金投入，提升工程建設經濟效益。

2．2水庫溢洪道水力計算

(1)進口段水力計算。進口段水力計算主要是選擇查爾諾門斯基法，從下游控制面反推上游控制斷面的水面曲線變化情況，并且得出具體的數位高度，確保泄洪時水庫的水位計算結果精準度。(2)陡坡和急流段的水力計算。陡坡和急流段的水力計算方法較為多樣化，可以采用b2型降水曲線方法進行計算。(3)消能工具水力計算。在水庫溢洪道底流式效能設備計算時，通過巴什基洛娃圖方法進行計算，步驟簡單，可以更快的得到計算結果，保證計算結果精準度，降低計算時間。一般情況下，在溢洪道建設中，更多的選擇尺寸較大的消費設備，所以想要獲得準確的水利工程效能情況，應該建立模型進行試驗分析，得出更加準確的結果。(4)側槽段的水利計算模式。在溢洪道側槽段水力計算中主要是通過扎馬林法，這個計算模式中將將流假定值是均勻的，但是實際情況下確實動態變化的，所以只能計算得出一個模糊結果，與實際情況存在一定的差異。尤其是近些年來，水利工程的水流量和能量關系的計算不斷深化，計算方法也在不斷創新，在了解池流情況基礎上，由于側槽式溢洪道水流內進沖擊力較大，所以導致水流的流態變得更加復雜，計算難度較高。

2．3水庫的結構計算

為了保證水庫建筑物結構穩定性和安全性，這就需要在結構計算中能夠選擇合理的計算方法，除了對于坡面擋土墻的計算以外，還要對其他方面內容進行詳細計算和分析。在陡坡砌護厚度計算中，主要是為了保證互動安全，設置可伸縮沉陷縫，避免洪水期間砌護體受到影響坡向發生變化，加劇阻力。

3結語

綜上所述，水庫溢洪道工程設計中，作為水利工程中重要組成部分，設計合理與否將直接影響到工程整體建設質量，這就要求設計人員充分把握水庫溢洪道的設計布局、水庫溢洪道水力計算和結構計算，提出設計合理性，提升我國水力工程建設質量。

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作者:劉文靜 單位:青海省水利水電勘測設計研究院