水利水電工程中溢洪道建設的探索

摘要：水利水電工程采用的防洪建筑物多為溢洪道，其設計與施工的好壞是確保水利水電工程安全的主要環節，所以對溢洪道工程必須有足夠的重視。

關鍵詞：水利水電工程；溢洪道；建設

中圖分類號：F407.9文獻標識碼：A

溢洪道是宣泄洪水、保證水庫安全運行的建筑物。人們常稱溢洪道是水庫的“太平門”，修建大壩攔蓄了河水，使大壩上下游形成了一定的水位差。溢洪道的任務就是在汛期水庫攔蓄不了的多余洪水，從上游安全泄放到下游河床中去的安全通道，它比原河道有較大的落差。

1 泄洪建筑物的型式及其特點

泄洪建筑物的型式基本上可歸納為兩大類，即溢洪道和泄洪洞。它們的根本區別是泄洪時水流形態不同；溢洪道的水流形態一般是開敞式的，即有自由水面，只有有閘門帶胸墻的溢洪道和泄洪洞是屬于孔流，這是就宣泄最大流量時的情況而說的，當通過小流量時，水流形態也可以是無壓明流。開敞式溢洪道泄洪能力大，工作可靠；施工、管理和維修方便，造價低，適應性強；因而是采用最多的泄洪建筑物，特別是在小型水庫中，絕大部分是無閘門控制的開敞式溢洪道，帶有閘門控制的溢洪道一般用在大中型水庫中。泄洪洞的主要特點是它的進口高程可以很低，因而除了擔負泄洪任務外，還可以承擔灌溉放水、施工導流、排泄泥沙和放空水庫等任務，而這些任務都是開敞溢洪道所不能承擔的；因此，雖然泄洪洞由于要設置閘門井、安裝閘門而造價較高，但在泄洪建筑物中還占有很重要地位。

泄洪建筑物還有一些特殊型式，如虹吸溢洪道(它實際上也是一種泄洪洞)，豎井溢洪道(類似泄洪洞，但實際是開敞溢洪道)等，但它們目前在我國采用不多，尤其是小型水庫采用的更少。

2 溢洪道的組成

2.1 進口段

溢洪道的進口段是引導水流平順地由水庫進入控制段，其具體形式取決于地形條件和樞紐布置方案。進口段可以是一段較長的引水明渠，也可以是一個較短的喇叭形的進水口；不論是明渠或是進水口，都必須使水流平順地進入控制段，在平面上應做成平滑的曲線或漸變的折線，力求避免斷面的突然收縮和水流的急劇轉變。

2.2 控制段

控制段控制著溢洪道的過流能力，是溢洪道的咽喉，通常筑成擋水堰形式；水流過堰，水面有明顯的降落。堰的型式根據地形、地質、運行和經濟條件來確定，通常多采用寬頂堰和實用堰型，有時也采用駝峰堰和溢流堰。

寬頂堰的特點是結構簡單、施工方便，但流量系數較低；實用堰的特點是流量系數較寬頂堰大，但溢流面施工較復雜；駝峰堰介于以上兩種堰型之間。溢流孔口可以提高水庫的汛期限制水位，但在高水位時，超泄能力不如開敞式溢洪道的泄流量大。

2.3 泄槽段

溢洪道在控制段后都有一段陡坡(槽)與消能段相接，由于泄槽段中水流速度較高，會產生沖擊波、摻氣和空蝕等問題，故泄槽段要求泄槽底面不允許有局部凹凸不平及突出部分，泄槽邊墻要適當加高；此外，還要做好泄槽的止水和排水設備，以防泄槽底板承受較大的揚壓力。

2.4 消能段和尾水渠

溢洪道的出口消能方式一般采用挑流鼻坎和消力池消能型式。有的情況是流經泄槽的急流經過消能段后，不能直接進入原河道時，需布置一段尾水渠；尾水渠要短、平順，底坡盡量接近下游原河道的平均坡降，使出口水流能平穩、通暢地流入原河道。

3 溢洪道位置的選擇

3.1 要盡量利用天然的有利地形條件，如分水鞍(或山坳)；這樣，就可以節省開挖土石方量，減少工程投資，縮短工期。

3.2 在地質條件上要求溢洪道兩岸山坡比較穩定，防止泄洪時發生滑塌等事故。溢洪道位置最好選擇在巖石和紅膠土上，以耐沖刷，可以降低工程造價；如果做在土基上，應選擇堅實的地基，將溢洪道全部做在挖方的地基上，還必須用漿砌石和混凝土襯砌，防止泄洪時對土基的沖刷。

3.3 在平面布置上，溢洪道盡量做到直線布置，力求泄洪時水流順暢。溢洪道進口離壩端應不小于l0m，出口應遠離下游壩腳至少20m以上。如果由于地形限制，可將進口引水渠采用圓弧形曲線布置，并在彎道凹岸做好護砌工程，而其他部分應盡量做到直線布置。

3.4 溢洪道布置盡可能不和泄水洞放在同一側，以免互相造成水流干擾和影響臥管安全。

4 泄洪建筑物型式的選擇

選擇泄洪建筑物的型式時，要本著安全和經濟的原則，根據水庫的任務和重要性，洪水流量的大小，壩址的地形地質條件，水庫的施工條件和運用管理條件等因素，進行全面綜合的考慮。對于工程量較大的水庫，泄洪建筑物型式應與壩型一起考慮，最好要做方案比較。泄洪建筑物的安全原則，一方面要求能夠安全可靠地宣泄設計最大流量，另一方面還應保證水庫在非常情況下的安全問題。不論是開敞溢洪道，或是泄洪洞，只要布置、設計合理，施工質量和維修管理良好，一般能滿足前一種要求；而對于后一種要求，開敞溢洪道和泄洪洞卻各有其特點，開敞式溢洪道的進口過水斷面隨著水位升高而加大，它的過水能力與堰頂水頭的二分之三次方成正比，而泄洪洞的進口過水斷面是不變的，它的過水能力與進口水頭的平方根成正比，因此，如果從宣泄超標準洪水考慮，開敞式溢洪道的潛力較大，但是如果考慮排沙、備戰、防止地震破壞和檢修大壩工程等要求，則設置能兼做放空水庫的泄洪洞就很有必要了。在有水文預報的條件下，泄洪洞可以提前泄水，騰空庫容，對于保證水庫在遇到超標準洪水襲擊時的安全也是有作用的。

由于開敞式溢洪道和泄洪洞各有特點，因此，對于重要的水庫和擔負防洪任務的水庫，同時設置兩種泄洪建筑物往往是適宜的。

5 溢洪道施工要點

在中小型水庫的施工中，溢洪道是一個施工技術比較復雜，工期比較長，與各方面的配合較多，也是互相干擾比較大的工程；組織好溢洪道的施工，也就為組織好整個水庫的施工打好基礎。

溢洪道的施工程序包括地基開挖，地基處理，進口、邊墻、陡坡、消能工等建筑物砌筑，土方回填，閘門安裝，引水渠和退水渠的開挖等工序。

溢洪道工程進度的安排首先要考慮到水庫安全，同時也要考慮工程質量和節約方面的要求；避免工程只做了一半，遭遇到洪水，有造成失事的危險。在安排工程進度計劃時，從安全上考慮應要求:

在土壩合龍后第二年汛前，溢洪道能過水。如果汛前土壩做不到計劃壩高，而溢洪道上又計劃有閘門或滾水坎則閘門不安裝，或滾水坎不砌筑，以保證汛期溢洪道能順利通過洪水；或在土壩頂加筑擋水埝以臨時擋水。如以上措施還不夠安全時，應事先做好臨時溢洪道。

6 溢洪道的檢查與養護

溢洪道的安全泄洪是確保水庫安全的關鍵。對大多數水庫的溢洪道，泄水機會并不多，宣泄大流量的機會就更少；但為了確保萬無一失，每年汛前都要做好宜泄最大洪水的各種準備。工程管理的重點要放在日常養護上，必須對溢洪道進行經常的檢查和加固、保持溢洪道隨時都能啟用泄水。

結束語

溢洪道的工程特點可以概括為“養護千日，用在一朝”。對于大多數水庫來說，溢洪道的過水機會是不多的，在一年內可能只有幾天到十幾天；溢洪道宣泄大流量的機會更少，可能幾年或十幾年才遇上一次。但是，由于目前我們認識自然規律水平的限制，還無法準確長期預報特大洪水的出現，因此溢洪道就必須每年都要準備宣泄最大洪水。正確認識溢洪道的工作特點，就要把我們的工作重點放在“養”字上，也就是說，既要保證溢洪道有足夠的過水能力，又要做好溢洪道結構本身的經常性安全檢查與加固工作，這樣才能確保水庫大壩的安全。

參考文獻

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[2]北京動力經濟學院[J].水利水電工程管理，1994.

[3]王禮先.水土保持學，2005.