芻議中小型水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)

摘 要：我國(guó)水力資源豐沛。特別是每年夏季，降雨量加大，抗洪度汛成為全國(guó)大多數(shù)地區(qū)政府日常工作的重要內(nèi)容。溢洪道作為水庫(kù)重要安全措施，對(duì)于水庫(kù)的正常工作、安全度汛具有著極為重要的作用。我國(guó)擁有數(shù)量規(guī)模龐大的中小型水庫(kù)。做好中小型水庫(kù)設(shè)計(jì)工作，提高溢洪道設(shè)計(jì)指標(biāo)，確保在洪峰來(lái)臨時(shí)溢洪道正常、充分發(fā)揮作用意義重大。文章圍繞中小型水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)有關(guān)問(wèn)題進(jìn)行探討，分析了當(dāng)前我國(guó)中小型水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)工作中常見(jiàn)問(wèn)題，并據(jù)此提出針對(duì)性解決建議和意見(jiàn)，強(qiáng)調(diào)了提高溢洪道設(shè)計(jì)能力，確保溢洪道質(zhì)量、性能的重要意義。

關(guān)鍵詞：中小型水庫(kù)；溢洪道設(shè)計(jì)；問(wèn)題；對(duì)策

引言

水庫(kù)是重要的水利設(shè)施，在工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活用水、防洪抗旱等方面發(fā)揮著重要作用。作為水庫(kù)建筑結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，溢洪道承擔(dān)著宣泄超出水庫(kù)容納極限水量的職能，在雨季抗洪防汛時(shí)期發(fā)揮著極為重要的作用。水庫(kù)水量正常情況下，溢洪道往往處于非工作狀態(tài)，當(dāng)雨季降雨量巨大，水庫(kù)水位上升，超過(guò)水庫(kù)容納閥值時(shí)，溢洪道才會(huì)啟用，用于緩解洪峰壓力，避免因?yàn)樗窟^(guò)大造成安全事故。溢洪道工作時(shí)間通常較短，根本目的在于對(duì)水庫(kù)水量的調(diào)控，是水庫(kù)系統(tǒng)中的重要安全設(shè)施，對(duì)于水庫(kù)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)具有至關(guān)重要的作用。鑒于溢洪道對(duì)于水庫(kù)設(shè)施的重要意義，必須切實(shí)做好溢洪道設(shè)計(jì)、建設(shè)工作。作者結(jié)合多年工作實(shí)踐，就我國(guó)水庫(kù)中占據(jù)比例較大的中小型水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)工作有關(guān)問(wèn)題試作分析，希望能夠給廣大水利工作者、水庫(kù)設(shè)計(jì)、管理單位以借鑒、參考。

1 我國(guó)中小型水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)中的常見(jiàn)問(wèn)題

（1）溢洪道設(shè)置不恰當(dāng)，或者溢洪道出口端和壩身間的距離不夠，導(dǎo)致溢洪道進(jìn)口段受到水流猛烈沖擊，產(chǎn)生沖蝕，給壩肩帶來(lái)嚴(yán)重威脅。此外，少數(shù)設(shè)計(jì)陡槽末端和壩腳緊緊相連，一旦出現(xiàn)橫流沖刷，會(huì)給壩腳結(jié)構(gòu)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p傷。

（2）部分溢洪道平面彎道半徑設(shè)計(jì)過(guò)大，或者急劇收縮，不利泄流平穩(wěn)流出。特別是部分溢洪道陡坡段的彎道部分，兩岸水面差值明顯，同凹岸水面壅較高，導(dǎo)致下游銜接的平直段內(nèi)出現(xiàn)折沖水流，降低了溢流道泄流能力和能量釋放效果。如果以后到陡坡段收縮過(guò)于劇烈，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的壅水和流態(tài)改變，水流對(duì)溢洪道襯砌沖擊嚴(yán)重，損害建筑結(jié)構(gòu)。而如果提高砌護(hù)又會(huì)導(dǎo)致建設(shè)費(fèi)用上升，降低砌護(hù)又會(huì)給建筑安全帶來(lái)負(fù)面影響。

（3）人為縮減施工費(fèi)用，導(dǎo)致建筑性能指標(biāo)下降。作為一項(xiàng)建筑工程，溢洪道建設(shè)項(xiàng)目不只受技術(shù)條件制約，同時(shí)也受到工程造價(jià)費(fèi)用等經(jīng)濟(jì)方面因素的影響。建設(shè)單位在實(shí)施中小型水庫(kù)溢洪道項(xiàng)目時(shí)，通常出于經(jīng)濟(jì)成本原因的影響，選擇較低的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)和防洪等級(jí)。實(shí)際上，水庫(kù)規(guī)模雖然是中小型的，但面對(duì)的洪峰壓力未必也是小的。在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮當(dāng)?shù)貙?shí)際水文情況，結(jié)合近些年來(lái)降水量的變化趨勢(shì)，科學(xué)選擇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，保障溢洪道結(jié)構(gòu)、性能能夠滿(mǎn)足泄洪需求。

（4）溢洪道縱橫剖面和平面設(shè)計(jì)不科學(xué)。這個(gè)問(wèn)題在溢洪道設(shè)計(jì)中十分常見(jiàn)，其中最明顯的就是陡坡比降超標(biāo)。有的溢洪道設(shè)置在非巖性山坡上，按照標(biāo)準(zhǔn)，這些溢洪道底部應(yīng)設(shè)置反濾襯砌，隔絕地下水浸潤(rùn)。有的泄洪道沒(méi)有做好底部反濾襯砌，致使建筑底部滲水嚴(yán)重，甚至形成滑坡，造成結(jié)構(gòu)性破壞。有的溢洪道工程在進(jìn)行橫斷面設(shè)計(jì)時(shí)，兩側(cè)山坡開(kāi)挖坡度不統(tǒng)一，又沒(méi)做好襯砌，建筑抗滑、抗傾性差，結(jié)構(gòu)不夠穩(wěn)定，從而極易產(chǎn)生滑坡和坍方。在平面設(shè)計(jì)方面，上下游斷面連接不到位、河道同溢洪道尾端銜接部分不達(dá)標(biāo)等情況存在較多，導(dǎo)致水流對(duì)建筑沖刷嚴(yán)重，破壞建筑結(jié)構(gòu)。

（5）水力設(shè)計(jì)出現(xiàn)偏差，設(shè)計(jì)與實(shí)際情況不符。最常見(jiàn)的是平流段進(jìn)口水位的壅高計(jì)算不夠精確甚至受到忽視。此外，溢洪道消能設(shè)計(jì)不好，消力池長(zhǎng)度和深度不符合實(shí)際需求，消能作用有限。

2 中小型水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)建議和意見(jiàn)

2.1 關(guān)于引流段的設(shè)計(jì)策略

在設(shè)計(jì)引流道時(shí)，重點(diǎn)是保障水流在引流道中流動(dòng)的平穩(wěn)順暢，因此，要將引流道進(jìn)口設(shè)計(jì)成喇叭狀，同時(shí)根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w情況，科學(xué)設(shè)置長(zhǎng)度，以將損失降到最低。有時(shí)受地形影響，引流道需進(jìn)行拐彎，設(shè)計(jì)時(shí)要確保彎道內(nèi)水流平穩(wěn)，并在壩腳和彎道以及下游銜接段、出口段間保持足夠距離，防治水流對(duì)壩腳造成沖刷。引流段的截面一般設(shè)計(jì)成矩形或梯形，并根據(jù)流速采取對(duì)應(yīng)的防護(hù)設(shè)計(jì)。如果水流流速控制在2米/秒附近時(shí)可不使用砌護(hù)設(shè)計(jì)，但是在靠近壩端和緊接控制建筑物的范圍內(nèi)應(yīng)增加一定的砌護(hù)長(zhǎng)度，此外，彎道兩側(cè)的凹岸要采用砌護(hù)設(shè)計(jì)，如果巖基硬度夠大足可以不用砌護(hù)。

2.2 關(guān)于堰流段的設(shè)計(jì)策略

堰流段的意義在于水流的放出，在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意讓進(jìn)入的水流與堰流段建筑相垂直。設(shè)計(jì)人員要根據(jù)當(dāng)?shù)鼐唧w地形、地貌條件和實(shí)際泄流條件設(shè)計(jì)正當(dāng)、適宜的寬頂堰，確保頂堰寬度滿(mǎn)足單寬流量的需求。一般而言，巖基上單寬流量為40立方米/秒至70立方米/秒，非巖基上單寬流量較小，為20立方米/秒至40立方米/秒，而土基上單寬流量為20立方米/秒。為防止形成湍流，上流引流段和堰扣之間交接部位應(yīng)采用漸變線(xiàn)設(shè)計(jì)，收縮角以12度為宜。如果堰體寬度過(guò)大，則應(yīng)在橫向側(cè)每隔10米至15米設(shè)置沉陷縫與溫度縫。

2.3 關(guān)于泄流段的設(shè)計(jì)策略

一般情況下，泄流段平面要保障水流平穩(wěn)，多采用直線(xiàn)型設(shè)計(jì)，盡量不設(shè)置弧形線(xiàn)路，同時(shí)要在必要的地方設(shè)置扭坡，以避免水流流態(tài)發(fā)送劇烈變換，維持水流穩(wěn)定。泄流段縱斷面設(shè)計(jì)要從實(shí)際出發(fā)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)地形、地質(zhì)實(shí)際特點(diǎn)采用陡坡或緩坡設(shè)計(jì)，對(duì)于采用陡坡設(shè)計(jì)的流段，應(yīng)保持陡坡段整體均一比降。需要注意的是，泄流段流速較大，應(yīng)盡可能在巖基上布置陡坡段。巖基砌護(hù)要根據(jù)巖基具體情況實(shí)施，如果巖體堅(jiān)固，可不采用砌護(hù)設(shè)計(jì)，反之，如果巖體風(fēng)化嚴(yán)重、質(zhì)地酥松，則應(yīng)采用砌護(hù)設(shè)計(jì)。砌護(hù)以0.3米至0.5米的漿砌石為主材，同時(shí)使用錨固筋進(jìn)行加固。對(duì)于面積較大的砼襯砌，必須根據(jù)具體地質(zhì)情況設(shè)計(jì)，同時(shí)做好伸縮縫和沉陷縫的配套設(shè)計(jì)，以應(yīng)對(duì)溫度變化，而后按照8至12米的間隔距離，在兩側(cè)邊坡設(shè)置橫縫，在底部設(shè)置縱橫縫，并在襯砌底部設(shè)置反排水設(shè)備。

3 結(jié)束語(yǔ)

抗洪搶險(xiǎn)、安全度汛是我國(guó)每年夏季社會(huì)關(guān)注的重點(diǎn)話(huà)題。特別是近些年，我國(guó)夏季降水增加，全國(guó)汛情越發(fā)嚴(yán)重。加強(qiáng)水利設(shè)施建設(shè)安全水平，意義重大。溢洪道是中小型水庫(kù)工程的重要設(shè)施，其設(shè)計(jì)水平、施工質(zhì)量、性能指標(biāo)都與水庫(kù)的安全穩(wěn)定密切相關(guān)。水庫(kù)建設(shè)管理部門(mén)要充分認(rèn)識(shí)到溢洪道的重要作用，擇優(yōu)選擇設(shè)計(jì)單位。設(shè)計(jì)人員要認(rèn)真做好水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)工作，面對(duì)設(shè)計(jì)階段中遇到的各類(lèi)問(wèn)題和困難，深入研究問(wèn)題產(chǎn)生的機(jī)理，開(kāi)拓創(chuàng)新，拿出針對(duì)性強(qiáng)、切實(shí)可行的解決辦法，提升工程設(shè)計(jì)質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)水利工程項(xiàng)目社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的最優(yōu)化。

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