雙石橋水庫溢洪道除險加固設計分析

鄭紅英

(遼寧省朝陽市水利規劃勘測設計院，遼寧 朝陽 122000)

雙石橋水庫溢洪道除險加固設計分析

鄭紅英

(遼寧省朝陽市水利規劃勘測設計院，遼寧 朝陽 122000)

雙石橋水庫是一座以灌溉為主、兼有養魚等綜合功能的小(2)型水庫。溢洪道進口段、控制段、陡槽段都沒有襯砌工程，沒有消能措施，成為威脅水庫安全的一個重要因素。且對下游農田多次沖刷破壞。通過對溢洪道堰體、邊墻計算分析，確定溢洪道設計內容。

溢洪道；泄量；邊墻；陡槽；消能

1 概 述

雙石橋水庫位于安縣花荄鎮馬鞍村，距花荄鎮6km，距安縣縣城7km。該水庫是一座以灌溉為主、兼有養魚等綜合功能的小(2)型水庫。水庫建在涪江水系安縣河的支流上。壩址以上流域面積0.89km2，壩址以上主河道長0.85km，河槽比降20‰。

水庫樞紐工程由土壩、溢洪道，放水設施等組成[1]。

2 溢洪道工程現狀

雙石橋水庫溢洪道位于大壩左岸，進口屬于正槽開敞式自由出流，進口底高程為543.7m，堰頂凈寬4.0m，最大泄量6.345m3/s，溢洪道無消能設施，且未進行襯砌。

溢洪道進口段、控制段、陡槽段都沒有襯砌工程，沒有消能措施，成為威脅水庫安全的一個重要因素[2]。且對下游農田多次沖刷破壞。

3 雙石橋水庫水位泄量關系

溢洪道位于大壩左岸，進口段長 5m，由 10m漸縮至 4m。堰長 8m，底寬 4m，堰頂高程 543.7m。

3.1 本次設計采用有坎寬頂堰自由溢流的基本公式進行計算

坎寬頂堰自由溢流的基本計算公式為：

(1)

計算庫水位—泄流量關系成果見表1。

表1 水位—泄流量關系表

3.2 根據能量方程式算出流量

計算公式為：

(2)

計算結果見表2。

表2 庫水位—泄流量計算表

通過調洪演算，得出頻率P=5%的設計洪水位為544.93m，相應庫容為25.43萬 m3，泄量為8.47m3/s；頻率P=0.5%的最高洪水位為545.37m，相應庫容為28.71萬 m3，最大泄量為13.6m3/s。

3.3 溢洪道陡槽段不同頻率的水面線計算

利用公式求出陡槽起點水深，作為起點控制斷面水深[3]。計算公式為：

(3)

P=5%，q=2.118m3/s/m，g=9.81，hk=0.77m，P=0.5%，q=3.400m3/s/ m，g=9.81，hk=1.056m

利用公式計算臨界坡判斷陡槽流態，計算公式為：

(4)

P=5%，ik=0.0048

水面線根據能量方程，用分段求和法計算，計算公式為：

(5)

計算結果見表3。

表3 陡槽水面線計算結果

3.4 陡槽段水流摻氣水深計算

計算公式為：

(6)

陡槽摻氣水深見表4。

表4 陡槽摻氣水深計算結果

3.5 挑流消能水力計算

挑流水舌外緣挑距計算公式為：

(7)

挑流水舌外緣挑距計算結果見表5。

表5 挑流水舌外緣挑距計算結果

沖刷坑最大水墊深度計算公式為：

(8)

計算結果見表6。

表6 沖刷坑最大的墊深度計算結果

3.6 溢洪道堰體及邊墻穩定計算分析

本次設計溢洪道矩形槽底寬4m、邊墻采用變截面形式，頂寬40cm，底寬50cm，板厚30cm，槽身采用C25混凝土、Ⅱ級鋼筋。由計算得K=3.7>2.5，堰體是穩定[4]。

引渠及陡槽邊墻為混凝土重力式擋土墻，擋土墻的結構尺寸為墻高1.0～2.5m，頂寬0.4m，趾高0.4m，趾寬0.4m，踵高0.4m，踵寬0.4m，防滑凸榫高0.2m，寬0.65m，墻底寬1.6～2.2m[5-6]。

計算采用理正擋土墻計算軟件，計算成果見表7、表8。

表7 溢洪道引渠段邊墻穩定計算成果表

表8 溢洪道陡槽段邊墻穩定計算成果表

溢洪道邊墻各工況的穩定計算均滿足規范要求。以上計算結果表明，邊墻抗滑穩定計算滿足設計要求。

3.7 溢洪道陡槽邊墻高程的確定

陡槽邊墻高程計算結果見表9。

表9 陡槽邊墻高程計算結果表

注：P=0.5%

根據上面計算表格，陡槽起點斷面邊墻高程為545.3m，而寬頂堰兩側邊墻頂高程為545.70m，考慮到工程的整體性，陡槽起點斷面兩側邊墻高程取545.70m，陡槽終點斷面兩側邊墻頂高程取539.90m。

4 結 論

本次溢洪道位置不變，位于大壩左岸，進口段長5m，底寬由10m縮窄到4m，邊墻C25鋼筋混凝土重力式，底板為40cm厚漿砌石襯砌?？刂贫伍L8m，寬4m，寬頂堰堰頂高程543.7m。堰與邊墻為整體式C25鋼筋混凝土結構，寬頂堰底板厚度0.4m。陡槽段底寬為4m，坡長40m，陡坡坡比為1∶8.33，底板為0.4m厚C25鋼筋混凝土，邊墻為C25鋼筋混凝土重力式擋墻。消能措施采用挑流消能，C25鋼筋混凝土結構。

[1]陳卓英，黃智敏，鐘勇明.潮安縣官塘橋閘除險加固工程水工模型試驗研究[J].廣東水利水電，2009(05)：14-16.

[2]劉越.烏金塘水庫溢洪道除險加固設計[J].東北水利水電，2010(07)：01-03.

[3]李啟振.小型水庫溢洪道除險加固工程設計[J].安徽水利水電職業技術學院學報，2010,13(03)：37-39.

[4]于寧，馬秀鳳，尹志勤.側槽式溢洪道除險加固設計研究[J].黑龍江水利科技，2008,36(05)：24-25.

[5]李中澤，賈躍東.桐柏縣趙莊水庫溢洪道除險加固工程設計[J].河南水利與南水北調，2012(04)：47-48.

[6]劉智慧，張偉瑩.依蘭縣西湖景水庫溢洪道除險加固工程[J].黑龍江水利科技，2012,40(08)：146.

1007-7596(2014)01-0111-03

2013-12-12

鄭紅英(1976-)，女，河北唐山人，工程師。

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