大口徑虹吸管在小型水庫防洪中的應(yīng)用

·來稿摘錄·

大口徑虹吸管在小型水庫防洪中的應(yīng)用

快活林水庫地處河北省承德市興隆縣與天津市薊縣交界處，泃河支流快活林河上，1975年修建，水庫壩址以上控制面積31 km2，水庫壩長61 m，最大壩高22.5 m，總庫容37.86萬m3，壩頂寬2.5 m，死庫容6.703萬m3，興利庫容31.157萬m3，是一座以防洪、灌溉為主兼顧養(yǎng)殖等綜合利用的?。?）型水庫。2013年進(jìn)行了除險(xiǎn)加固。

水庫現(xiàn)狀：（1）水庫庫容偏小?？旎盍炙畮炜刂屏饔?0%年來水量為617萬m3，興利庫容31.157萬m3，水庫庫容滿足不了50%的年調(diào)節(jié)，興利庫容偏小。由于水庫庫容小，調(diào)節(jié)能力差，水庫防洪功能往往得不到有效發(fā)揮，存在 “小洪水不用，大洪水沒用”的現(xiàn)象。（2）設(shè)計(jì)排、放水能力不足。水庫原設(shè)計(jì)的排水設(shè)施僅為直徑30 cm灌溉用水管，汛前不能及時(shí)排空水庫迎汛，特別是進(jìn)入汛期，短時(shí)間內(nèi)降低水庫水位幾乎不可能，遇較大洪水時(shí)，只得等水庫蓄滿后，多余的洪量通過溢洪道排出，當(dāng)有持續(xù)降雨過程，流域多次出現(xiàn)較大量級的洪水時(shí)，只能聽之任之。（3）河道行洪能力差。由于當(dāng)?shù)剞r(nóng)民防范洪災(zāi)意識淡薄，侵占原始河道現(xiàn)象嚴(yán)重，原來30多m寬的河道被擠占至10多m寬，致使河道行洪能力逐年下降，一旦遭遇較大洪水，下游人民生命財(cái)產(chǎn)將會受到更大威脅和損失。（4）防洪意識有待提高。

針對快活林水庫諸多不足，科學(xué)合理地進(jìn)行附屬設(shè)施配置，可大大提高水庫的防洪、抗旱和供水的調(diào)節(jié)能力，為此，快活林水庫使用安裝了大口徑虹吸管設(shè)備，增加了排泄能力，很好地彌補(bǔ)原設(shè)計(jì)上的不足和缺陷，更好地發(fā)揮其應(yīng)有的作用。

虹吸管排水系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：不改變水庫原始結(jié)構(gòu)；施工工藝簡單易行；經(jīng)濟(jì)實(shí)用，操作安全靈活；無需動力，節(jié)能環(huán)保；間接地增加了水庫的調(diào)節(jié)能力，較好地發(fā)揮了水庫的功效。

虹吸管設(shè)計(jì)制作：（1）根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算選定螺紋鋼管口徑，制作跨越水庫壩體輸水管道；（2）進(jìn)水端設(shè)置安裝止水閥。經(jīng)過理論計(jì)算，水庫里側(cè)即水庫壩頂至進(jìn)水口長度為7.5～8.0 m為宜，是實(shí)現(xiàn)最大出流的理想長度；（3）輸水管即虹吸管的頂部設(shè)置一個(gè)抽、排空氣口；（4）在虹吸管出水口處設(shè)置安裝出水閥門；（5）在真空口處連接排氣閥和真空泵，實(shí)際操作時(shí)，打開排氣閥，關(guān)閉出水口閥門，開啟真空泵，當(dāng)真空泵出水口出水時(shí)，關(guān)閉排氣閥，即完成虹吸管充水；（6）打開出水口閥門，虹吸形成，水流就會噴涌而出。

虹吸管排水系統(tǒng)的安裝要點(diǎn)：（1）結(jié)合水庫控制流域的水文特性和庫容，確定虹吸管的口徑和設(shè)置虹吸管排水系統(tǒng)的組數(shù)；（2）虹吸管排水系統(tǒng)的入水口添加攔污罩，避免雜物堵塞，影響排水效果；（3）應(yīng)確保虹吸管管體密閉性，避免發(fā)生漏水、漏氣現(xiàn)象；（4）虹吸管排水系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募庸烫幚恚鐫{砌石砌托、混凝土灌注和鋼結(jié)構(gòu)焊接加固處理等。

一直以來，小型水庫遭遇洪水時(shí)，首先是蓄滿后開始溢流，然后以來多少就下泄多少的方式運(yùn)行，在一定程度上講，大壩將河道洪水抬高至水庫壩頂高度，意味著將洪水提升至水庫壩頂相同高度，增加了洪水下泄勢能和沖擊力，使洪水的破壞力進(jìn)一步增加。如果有連續(xù)降雨過程出現(xiàn)，隨著洪水兩級的增大，其危害性也將繼續(xù)增大。為了改變洪水入庫后水庫水位快速上漲，通過溢洪道下泄行洪的現(xiàn)狀，水庫安裝虹吸排水系統(tǒng)，可根據(jù)天氣狀況和本地區(qū)天氣預(yù)報(bào)，利用大口徑虹吸管提前預(yù)泄，騰空水庫迎接洪水；當(dāng)洪水入庫時(shí)，繼續(xù)開啟虹吸管，拉長水庫蓄滿時(shí)間，達(dá)到削減洪峰流量的目的。經(jīng)過計(jì)算和實(shí)例印證，排洪能力差的小型水庫，安裝此系統(tǒng)后，虹吸管可吸取溢洪道頂以下8 m之間的水庫蓄水量，可徹底改善水庫的運(yùn)行模式，增大小型水庫的調(diào)節(jié)能力。

（摘自海河水利委員會引灤工程管理局 郭旭峰 “大口徑虹吸管在小型水庫防洪中的應(yīng)用”）