小型水庫溢洪道控制段寬頂堰水力計(jì)算圖解法

王文昌

（普洱市江城哈尼族彝族自治縣水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)室，云南 普洱 665900）

小型水庫溢洪道控制段寬頂堰水力計(jì)算圖解法

王文昌

（普洱市江城哈尼族彝族自治縣水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)室，云南 普洱 665900）

溢洪道是水利樞紐工程中的重要泄水建筑物，其設(shè)計(jì)方案影響著水庫樞紐建筑物的投資合理性，合理的確定水庫泄水建筑物溢洪道的過流尺寸是溢洪道水力計(jì)算的重要內(nèi)容，本文結(jié)合多年來小型水庫溢洪道的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，采用水力計(jì)算圖解法，總結(jié)出了一些確定小型水庫溢洪道控制段寬頂堰寬度及堰長的實(shí)用經(jīng)驗(yàn)，推薦從事水利設(shè)計(jì)工作的技術(shù)人員借鑒。

溢洪道 寬頂堰 控制段 圖解法

溢洪道是水利樞紐工程中的重要泄水建筑物，在水庫樞紐建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，首先就要確定泄水建筑物的尺寸，進(jìn)而才能確定主要建筑物攔河壩的壩頂高度。而水庫攔河壩是整個(gè)樞紐工程的重點(diǎn)，關(guān)系著整個(gè)樞紐工程的投資合理性，因此，合理的確定水庫泄水建筑物溢洪道的過流尺寸也是溢洪道水力計(jì)算的重要內(nèi)容。在小型水庫樞紐建筑設(shè)計(jì)中，由于水庫庫容有限，一般小型水庫不承擔(dān)下游的防洪任務(wù)，泄洪建筑物通常采用開敞式無閘門控制的溢洪道，溢洪道控制段也多采用便于施工的寬頂堰，本文結(jié)合多年來小型水庫溢洪道的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了一些溢洪道控制段寬頂堰水力計(jì)算圖解法的的實(shí)用經(jīng)驗(yàn)，內(nèi)容如下：

1寬頂堰控制段寬度b的選擇

開敞式無閘溢洪道不能控制水庫的下泄量，所以溢洪道的堰頂高程不能低于正常蓄水位，否則將影響興利效益。一般情況下，無閘溢洪道的堰頂高程與正常蓄水位齊平，且汛前限制水位（又稱為防洪限制水位、汛前水位或調(diào)洪起始水位等）也與正常蓄水位齊平。這種開敞式無閘門控制溢洪道水庫，不承擔(dān)水庫下游防洪任務(wù)。

無閘寬頂堰控制段寬度b的確定方法如下：

（1）根據(jù)水庫溢洪道處的地質(zhì)、地形條件，假設(shè)幾個(gè)可能的溢洪道控制段寬度b，利用已求得的設(shè)計(jì)洪水過程線對(duì)不同堰寬方案進(jìn)行調(diào)洪計(jì)算，求得各堰寬方案的最大下泄流量qm和調(diào)洪庫容V調(diào)；

（2）根據(jù)以上調(diào)洪演算結(jié)果繪制b～qm與b～V調(diào)兩條曲線，如圖1所示；

（3）進(jìn)行方案比較：由圖1可知，b越大，qm也越大，而所需的調(diào)洪庫容V調(diào)則越小，很明顯，水庫的壩高也相應(yīng)可以降低，投資減少，但溢洪道建筑的投資也隨寬度b和下泄流量qm的增加而增大。反之，b越小，qm也越小，而所需的調(diào)洪庫容V調(diào)則越大，水庫的壩高也相應(yīng)增高，投資增加，但溢洪道建筑的也投資隨寬度和下泄流量qm而減小而減少。因此，需要對(duì)各方案進(jìn)行平衡比較，從圖1中可以看出，兩曲線會(huì)有一交點(diǎn)，在一般小型水庫工程中，此交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的b～qm和b～V調(diào)參數(shù)即為水力計(jì)算條件的平衡點(diǎn)。當(dāng)然，由于各水庫工程的地質(zhì)、地形條件不會(huì)一致，圖解法得出的寬度僅為水力計(jì)算條件下的合理寬度，還應(yīng)從工程的地質(zhì)、地形條件及技術(shù)經(jīng)濟(jì)、效益方面著手，確定最優(yōu)方案的溢洪道寬度b。

2寬頂堰控制段長度δ的選擇

在控制段寬度確定后，根據(jù)水力學(xué)計(jì)算手冊(cè)，寬頂堰流的堰長范圍是2.5H＜δ＜10H ，

根據(jù)水庫各個(gè)頻率調(diào)洪計(jì)算成果，可以繪制出堰長δ和堰上水頭H的上限曲線及下限曲線，如如圖2所示，堰長δ的取值范圍應(yīng)該在下限曲線的頂端δmin和上限曲線的起始端δmax之間，結(jié)合工程地質(zhì)、地形布置條件就可以在范圍值內(nèi)擬定溢洪道寬頂堰控制段的長度δ。

圖1 b～qm曲線、b～V調(diào)曲線

圖2 δ～H曲線Ⅰ—b～V調(diào)曲線、Ⅱ—b～qm曲線

3結(jié)語

溢洪道是水利樞紐工程中的重要泄水建筑物，其設(shè)計(jì)方案影響著水庫樞紐建筑物的投資合理性，合理的確定水庫泄水建筑物溢洪道的過流尺寸是溢洪道水力計(jì)算的重要內(nèi)容，本文結(jié)合多年來小型水庫溢洪道的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)了一些溢洪道控制段寬頂堰水力計(jì)算圖解法的的實(shí)用經(jīng)驗(yàn)，推薦從事水利設(shè)計(jì)工作的技術(shù)人員借鑒。

[1]水利部天津水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL253-2000［S］北京：中國水利水電出版社，2000.

[2]長江流域規(guī)劃辦公室水文處《水利工程實(shí)用水文水利計(jì)算》北京：水利電力出版社，1983.

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1007-6344（2015）05-0172-01