水利工程中水庫溢洪道設(shè)計研究

【摘要】水利工程關(guān)乎社會民生，在新時期人均物質(zhì)生活水平顯著提升背景下，對于工程設(shè)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(zhì)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(shè)計中，需要充分把握水庫溢洪道的設(shè)計布局、水庫溢洪道水力計算和結(jié)構(gòu)計算，提出設(shè)計合理性，提升我國水力工程建設(shè)質(zhì)量。由此看來，加強(qiáng)水庫溢洪道工程設(shè)計研究十分關(guān)鍵，對于后續(xù)工作開展具有一定參考價值。

【關(guān)鍵詞】水利工程；水庫溢洪道；設(shè)計

引言

隨著我國不斷加大對水利工程基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，致力于促進(jìn)傳統(tǒng)水利建筑向著現(xiàn)代化水利設(shè)施轉(zhuǎn)型。其中，水利工程當(dāng)中的水庫防洪設(shè)施溢洪道的作用非常明顯，通常溢洪道都是直接設(shè)置在水庫水壩的側(cè)方，其外形普遍呈現(xiàn)槽狀分布。溢洪道的作用非常明顯，主要是在發(fā)生洪澇災(zāi)害時，一旦水庫內(nèi)的水位超過相應(yīng)的安全限度時，則溢洪道可直接宣泄水庫當(dāng)中無法繼續(xù)容納的洪水，只有這樣才能真正有效的保障水庫壩體本身的安全性。而其中的溢洪道通常是由進(jìn)口段、控制段、泄槽段以及消能防沖設(shè)施和水渠組合而成。因此溢洪道設(shè)計工作的科學(xué)合理性直接關(guān)系到水庫本身的安全及質(zhì)量，甚至將直接影響工程造價。因此，溢洪道設(shè)計屬于水利工程設(shè)計工作當(dāng)中的重要設(shè)計內(nèi)容。

1、水庫溢洪道設(shè)計分析

在建設(shè)水利工程水庫設(shè)施時，溢洪道的作用非常明顯，甚至直接影響水庫的運行安全及功能性。因此在進(jìn)行水庫設(shè)計建設(shè)時，必須將溢洪道充分考慮其中，主要需設(shè)計溢洪道能夠?qū)ｉT用于處理高于水庫庫容的洪水。具體是將其中多余的水直接引入到水渠當(dāng)中，并由此直接進(jìn)入控制段平底寬頂堰，洪水可直接通過泄槽口流出，并且采用消能防沖設(shè)施來有效的降低與消除洪水的沖勁，促使其平緩的流出水渠。經(jīng)過此項過程的處理后，即可真正實現(xiàn)防洪泄洪的目標(biāo)。在實際的設(shè)計工作中，通常溢洪道的設(shè)計中，正槽溢洪道都是直接由五個部分組合而成，即進(jìn)水渠、控制堰、泄槽、消能防沖裝置、出水渠。其中進(jìn)水渠主要將水庫內(nèi)的水平緩引入到控制堰渠道當(dāng)中，因而控制堰本身具備控制溢洪道泄流的能力。而泄槽則可直接將過堰水流直接引入下游段，再通過消能裝置時，即可直接將泄槽內(nèi)的水流沖勁盡數(shù)消除。這樣才能真正促使其更加平緩的進(jìn)入下游段，而其中出水渠在經(jīng)過消能后，其生成的水流也將逐漸流入河道當(dāng)中。

2、水利工程中水庫溢洪道設(shè)計

2.1 需運用整體布局設(shè)計思路

由于溢洪道的設(shè)計具體包含了五個最為關(guān)鍵的組成部分，因此其相互間的科學(xué)合理布置必須要結(jié)合綜合工程本身所在地理位置來進(jìn)行。具體需要針對其本身的地形地質(zhì)、樞紐布置、工程特點、施工及運用條件，還有相關(guān)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等多方面內(nèi)容可能帶來影響進(jìn)行充分考慮，由此才能真正形成清晰且明確的布局設(shè)計思路。一旦水庫壩體附近存在較為良好的自然環(huán)境，需針對其進(jìn)行有效的利用。在具體的利用方面，應(yīng)當(dāng)選擇相應(yīng)的山坳來作為其溢洪道的主要選址地點。并且在整個布局思考的過程當(dāng)中，還必須充分堅持其線路短、彎路少、基礎(chǔ)牢以及出水口開闊無建筑的原則來進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

2.2 溢洪道結(jié)構(gòu)段優(yōu)化設(shè)計策略

1）進(jìn)口段。一般情況下，進(jìn)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(jù)實際情況適當(dāng)?shù)脑O(shè)置彎道。設(shè)置的彎道盡可能保證平緩，避免受到較強(qiáng)的沖刷影響；溢洪道壩面設(shè)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(hù)墻。反之，如果與附近建筑物在一定范圍內(nèi)連接，可以適當(dāng)?shù)脑黾忧凶o(hù)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(yīng)該保證進(jìn)口水流和建筑物保持垂直，根據(jù)地形條件有針對性的設(shè)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(jìn)水口設(shè)置引流以外，水庫溢洪道的寬度應(yīng)該控制在3h以下。如果斷面寬度較大，布設(shè)間距應(yīng)該控制在10m～15m之間。（3）陡坡和急流段。在陡坡和急流段的設(shè)計中，可以選擇直線法，進(jìn)而避免坡體和彎道產(chǎn)生的流態(tài)負(fù)壓問題。故此，在水庫溢洪道設(shè)計中需要因地制宜，根據(jù)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(shè)一個效能裝置，結(jié)合溢洪道地形和地質(zhì)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(shù)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(wěn)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(yuǎn)驅(qū)式，可能對砌護(hù)帶來嚴(yán)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(yīng)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(shè)經(jīng)濟(jì)效益。（5）出水渠段：雖然消能防沖設(shè)施對水流的動能與勢能已將達(dá)到了一定的削弱效果，但如果下泄水流無法直接泄入原設(shè)計河道則仍可能造成下游生命財產(chǎn)的損失，所以，還需要設(shè)置出水渠。出水渠的軸線設(shè)計要順應(yīng)下游河道的流勢，寬度相對較大以使水流不會顯得過分集中，而造成水流的折沖，對河道兩岸造成沖刷危害。

結(jié)束語：

綜上所述，水利工程中水庫的溢洪道是處理洪水期間的應(yīng)急性設(shè)置，選址的科學(xué)性及結(jié)構(gòu)的合理性是保障其泄洪能力的基礎(chǔ)，需要形成清晰的整體布局思路，保證溢洪道的泄洪效能及水利工程的安全。

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