蓮花水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)分析

任春元

摘 要：在水庫(kù)工程建設(shè)中，溢洪道是十分重要的水工建筑，因此，溢洪道設(shè)計(jì)至關(guān)重要。文章主要以蓮花水庫(kù)工程為研究對(duì)象，對(duì)溢洪道設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)探究。根據(jù)文章分析，在進(jìn)行水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先需要進(jìn)行水力計(jì)算，然后再結(jié)合實(shí)際情況對(duì)蓮花水庫(kù)溢洪道結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，這樣才能提高溢洪道設(shè)計(jì)質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：蓮花水庫(kù) 溢洪道設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.引言

水庫(kù)工程是十分重要的水利設(shè)施，在農(nóng)田灌溉、生活用水以及防洪抗旱方面發(fā)揮著十分重要的作用。在水庫(kù)工程中，溢洪道的主要作用是宣泄大于水庫(kù)容納極限的水量，從而有效保障水庫(kù)大壩安全，溢洪道設(shè)計(jì)質(zhì)量會(huì)對(duì)整個(gè)水庫(kù)大壩的施工質(zhì)量以及使用安全造成較大影響。因此，對(duì)水庫(kù)溢洪道水工建筑設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)探究具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2.溢洪道設(shè)計(jì)在小型水庫(kù)建設(shè)中的重要性

在水庫(kù)工程設(shè)計(jì)施工過(guò)程中，溢洪道的布局形式以及選型至關(guān)重要，不僅會(huì)影響水庫(kù)工程的建設(shè)質(zhì)量，對(duì)工程造價(jià)造成較大影響，而且還會(huì)對(duì)水庫(kù)工程建設(shè)完成并投入運(yùn)行后的實(shí)際運(yùn)行效果造成較大影響。其中，河岸式溢洪道值得是在水庫(kù)大壩之外的河岸上所建設(shè)的溢洪道。如果水庫(kù)工程采用攔河壩形式，而在大壩施工中采用土石壩施工結(jié)構(gòu)，則必須建設(shè)河岸溢洪道。在很多中小型水庫(kù)工程實(shí)際施工過(guò)程中，溢洪道工程建設(shè)造價(jià)占整個(gè)工程造價(jià)的26%左右，由此可見(jiàn)，在水庫(kù)工程設(shè)計(jì)建設(shè)過(guò)程中，溢洪道水工建筑的優(yōu)化設(shè)計(jì)和施工至關(guān)重要?，F(xiàn)如今，水利工程建設(shè)數(shù)量和建設(shè)規(guī)模逐漸增加，水利工程的復(fù)雜性和多變性也越來(lái)越強(qiáng)，這就會(huì)造成水利工程設(shè)計(jì)和建設(shè)難度增加。在水利工程溢洪道設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員不僅需要考慮工程建設(shè)實(shí)際需要、施工環(huán)境等因素，而且還應(yīng)該綜合考慮施工技術(shù)、施工材料等因素，優(yōu)化工程設(shè)計(jì)形式，提高施工便捷性。

3.蓮花水庫(kù)概況

蓮花水庫(kù)屬?。ㄒ唬┬鸵?guī)模，IV等工程，主要建筑為4級(jí)，次要建筑為5級(jí)，承擔(dān)著其晉城鎮(zhèn)6個(gè)村29個(gè)社0.86萬(wàn)畝耕地的灌溉，可免除西南分干渠對(duì)縣城構(gòu)成的洪水威脅，為美化城市發(fā)展旅游業(yè)創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)條件。蓮花水庫(kù)樞紐工程主要由大壩、溢洪道、放水沖沙設(shè)施及溢洪道上交通橋組成。其中，溢洪道布置在大壩左側(cè)，為開(kāi)敞式無(wú)閘實(shí)用堰，總長(zhǎng)159.3米，末端消力池與安漢大道已建泄洪涵洞連接。其中：堰頂長(zhǎng)3米、堰寬10.3米，漸變段長(zhǎng)40.0米，消力池長(zhǎng)22.0米、寬4.0米、深2.4米，陡槽段長(zhǎng)123.8米、寬4.0米。經(jīng)調(diào)洪計(jì)算，確定溢洪道進(jìn)口底板高程為338.00m，設(shè)計(jì)下泄流量為19.0m3/S，校核下泄流量為30.0m3/S。溢洪道邊墻采用M7.5漿砌條石襯砌，底板采用C20砼澆筑。消力池邊墻內(nèi)側(cè)及底板均采用C20鉿澆筑，其余部分用M7.5漿砌條石襯砌。

4.溢洪道水力計(jì)算

溢洪道主要用以渲泄超過(guò)水庫(kù)調(diào)蓄能力的洪水，以保證樞紐擋水建筑物的安全；根據(jù)樞紐地形、地質(zhì)情況，結(jié)合樞紐整體布置；此溢洪道布置在大壩左側(cè)，為開(kāi)敝式正槽無(wú)閘實(shí)用堰。溢洪道由進(jìn)口引水段、控制堰段、陡槽段和消能防沖段組成；消力池末端與安漢大道已建成的泄洪涵洞連接。

4.1溢洪道泄流能力計(jì)算

根據(jù)水利部《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL252—2000、水利電力部《洪水標(biāo)準(zhǔn)》、水利、能源部《水利水電工程設(shè)計(jì)洪水計(jì)算規(guī)范》SL40—93。按P=3.3%洪水設(shè)計(jì)，P=0.33%洪水校核，洪峰流量分別為47.3m3/s、75.6m3/s，相應(yīng)下泄流量分別為19.0m3/s、30.0m3/s。

根據(jù)調(diào)洪計(jì)算結(jié)果：3 0年一遇設(shè)計(jì)、300年一遇校核洪水位分別為338.95m和339.40m，堰頂高程338.00m。通過(guò)對(duì)溢洪道的布置其控制堰段剖面形式采用折線型，堰頂厚度δ=3.0m，堰頂寬度b=10.3m。

4.2陡槽水力計(jì)算

根據(jù)溢洪道地形條件，為了減少土石方開(kāi)挖和襯砌工程量，現(xiàn)將溢洪道矩形陡槽分為兩段；上段為收縮段，底寬由10.3m收縮到4.0m，長(zhǎng)度為40m，陡槽底坡i1=0.063；下段為棱柱體，底寬為4.0m，長(zhǎng)度為83.8m，陡槽底坡i2=0.138；下接消力池。

4.3消力池水力計(jì)算

根據(jù)對(duì)溢洪道的地形、地質(zhì)情況進(jìn)行綜合分析、研究，以及考慮與已建成涵洞的銜接等問(wèn)題，決定采用底流式銜接消能措施。由溢洪道縱剖面圖得知，以下游河床為準(zhǔn)的堰高P1=338.0-326.4=11.6m，經(jīng)計(jì)算下游河道水深t=1.915m。下游河道V=3.92米/秒。已知：Q=30米3/秒，堰上水深H=1.40m。查《水力學(xué)》流速系數(shù)表8—3得ω=0.9。

5.溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)溢洪道的水力計(jì)算后，溢洪道各段的過(guò)水?dāng)嗝娉叽缫呀?jīng)確定；溢洪道陡槽承受高速水流的沖刷，底板襯砌材料采用C20砼現(xiàn)澆，襯厚0.3m；邊墻采用重力式擋土墻，其斷面尺寸通過(guò)結(jié)構(gòu)計(jì)算后確定，襯砌材料采用M7.5漿砌條石襯砌。消力池邊墻內(nèi)側(cè)及底板均采用C20鋼筋砼澆筑，其余部分采用M7.5漿砌條石襯砌。

5.1邊墻結(jié)構(gòu)計(jì)算

5.5墻身強(qiáng)度驗(yàn)算

墻身內(nèi)力以墻底處為最大，該處豎向力V=70.18KN/m，力矩M = 2 0 . 5 9 K N·m /m，剪力Eax=21.07KN/m，可以按《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GBJ3—88）進(jìn)行切面強(qiáng)度驗(yàn)算。計(jì)算從略。

6.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，溢洪道是樞紐工程中十分重要的建筑物，其主要作用是渲泄超過(guò)水庫(kù)調(diào)蓄能力的洪水，以保證樞紐擋水建筑物的安全。本文主要依據(jù)國(guó)家及部門(mén)的有關(guān)規(guī)范、規(guī)定、地形圖、《蓮花水庫(kù)樞紐工程地質(zhì)報(bào)告》和水文計(jì)算成果進(jìn)行溢洪道設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)溢洪道進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，能夠?yàn)橐绾榈朗┕ぬ峁┲笇?dǎo)，從而保證施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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