中小水庫溢洪道設計中的問題及其措施

李萍萍

摘 要：溢洪道是水庫常見的水工建筑物，主要是用于宣泄水庫所容不下的洪水。溢洪道只是在汛期洪水流量較大時，水量超過水庫的容積，對水庫的量調節，保證水庫的安全運行起著重要的作用，所以溢洪道是水庫中的重要建筑物，溢洪道的泄洪安全十分關鍵。文章針對其設計中存在的問題進行分析，并提出了一些相應對策。

關鍵詞：中小型水庫；溢洪道；設計

引言

溢洪道設計是中小型水庫設計中的重要內容之一，要防止洪水溢出、泄露，最行之有效的辦法就是為中小型水庫修筑溢洪道。所以，在設計施工溢水道時要謹慎、細致，消除可能存在的施工隱患，切實提高水庫安全性能。同時，整個工程造價問題也在一定程度上受制于溢洪道設計是否科學合理，中小型水庫的石壩溢洪道大約占總勞力的20%、整個工程造價的20%-25%，由此可見，在水利工程設計環節中，溢洪道設計是不可忽視的重要一環。

1 當前中小型水庫溢洪道設計中的問題

1.1 溢洪道的選址不恰當

在進行水利施工時，在工程中要對溢洪道進行預期的設計，在設計過程中由于一些工程師的疏忽，并沒有考慮到溢洪道設置的位置是非常關鍵的，所以溢洪道的選址出現了很大的問題，在建設過程中一些溢洪道的進口和出口與大壩的壩身緊緊相連，而壩肩與溢洪道之間所隔山脊非常的單薄，這種現象如果再沒有實施更好的護砌，在水庫投入使用后，如果一旦出現洪水的情況，就造成很大的不利因素，特別是壩身的安全性將受到威脅。除此以外，在一些設計中將壩腳連接到了抖槽的末端，這樣如果出現橫流，就會使壩腳的穩固遭到破壞，最終造成不良因素的發生。

1.2 溢洪道的設計尺寸較小

在進行中小型水庫設計時需要考慮到造價問題，在設計達到標準的前提下，考慮資金問題，在二者雙重壓力之下，許多設計師往往會采用修改設計尺寸，縮小尺寸的方法來降低費用，因而導致洪峰與洪量的數據發現異常變化，建筑巖體發生風化坍落問題，進而導致泄洪渠淤積的概率大幅增加，使水庫泄流難以進行。

1.3 溢洪道平面以及縱橫剖面設計出現問題

在該設計環節中，最突出的問題就是比降過陡，在設計溢洪道平面時，上下游斷面未能有效匹配和銜接，從而限制了溢洪道的泄洪能力。河道和溢洪道尾部沒有有效銜接，造成河床明顯低于溢洪道尾部，假若尾部砌護處理存在顯著問題，那么會加大沖刷侵蝕風險，一旦危及整個大壩，其造成的損失將是無法估算的。還有一些溢洪道被布置在非巖性坡上，反濾襯砌缺乏，結構不穩固，從而加劇了滲水滑坡的可能性。除此之外，在工程橫斷面設計過程中，山坡兩側的開挖坡度不合理也會造成整個坡度過于陡峭，如果這時未做好襯砌工作，那么就很難滿足抗傾抗滑的標準，塌方和滑坡等災害將隨時發生。

1.4 目前的水力設計不夠完善

在過去的溢洪道側槽式設計中，“扎馬林法”是最常見的水力計算方法。但是實踐表明，“扎馬林法”所計算出的水面坡降偏小，從而導致側槽深度不夠，流量系數也相應減小，側堰局部淹沒的現象時有出現，設計流量和實際泄洪流量間存在誤差，這嚴重影響了整體工程質量和安全。平流段進口水位的壅高沒有進行水力計算，然而在溢洪道進口中若布置了引洪平流段，常出現實際壅高較大的情況，這一問題不容忽視。還有一部分設計忽視了消能工且類型選擇存在失誤，導致消力池的長度和深度都無法滿足正常的需求，難以充分消能，這會進一步加劇下游河段的沖刷。

2 中小型水庫溢洪道設計要點

2.1 進口段

進口段的進口形狀一般都做成喇叭口，這樣可以減小損失，所以不易做的過長，如果在建設溢洪道時要受地形因素的限制，必須在段內設置彎道。那么這條彎道一定要盡量平緩，并且在上下游銜接處與出口處遠離壩尾，以免沖刷。溢洪道的壩面一般都成四邊形和梯形，當水流速度小于1～2s/h，砌護墻是可以不用的。但如果它與附近的建筑物在一定范圍上是連接的話，就要相應的切戶一定的長度，如果有彎道則要加強兩旁的切和厚度。

2.2 控制段

要使得洪水期間泄流段的水流速度均勻，就要使進口的水流與建筑物呈垂直狀態，也可根據地形條件和洪水泄流的需要設置相應的控制斷面，并要按照斷面的寬度選定洪流值，一般的巖基單寬流量都在50～0m3/s，工基為30m3/s。除了在小型水庫的進水口處設置水流的引流外，一般的水庫溢洪道的寬度也≤3h。因為堰口與上、下游的引流處采用的是變化鏈接，所以為了使水流平穩≤的收縮角最好是≤12度為最佳。如果，它的斷面比較寬，那么它的布設間距在10～15m為宜。

2.3 泄流段

在陡坡、急流段這兩部分采用的布設方式為直線法，并且要盡量避免坡體或彎道所產生的流態負壓現象。所以，在溢洪道設計的時候要因地而異，根據所選地勢的地形、地質決定建設的引流形式，坡體也可采用均一比降的方式。由于洪流的速度非常的快，所以在設置巖基上要加厚砌護的寬度，一般砌石的漿液在0.5～1.0m，混凝土0.2～0.6m，坡度在1/3m厚最好。

2.4 消能段

在急流段的尾端要設置一個消能的工具，而其選擇型號就要根據溢洪道選擇的地形、地質和水利條件而定。并且，在溢流道的末端多采用多級躍流形式，使水庫的泄流方向離壩角100～150m不等。然而，對于非巖基上的消能工具，一般采用的是底流消能，并且還要在最尾端處放置一個消能池。如果在水庫的洪流期間，池流量不大，那么可以考慮使用消能檻的形式。如果水庫的洪流是遠驅式的就特別容易造成對砌護的沖刷。在這樣的情況下，就要采用差動式的消能檻模式了。如果水庫的溢流道尾端有陡坡時，挑射效能的模式就比較有利了。還可以省去對消能池的使用，并且這種方式會減少工程的工作量和投資資金。

3 中小型水庫溢洪道平面設計

3.1 正槽溢洪道

由于地形、地質條件限制，正槽溢洪道往往不能緊靠大壩，需在溢流堰前開挖引水渠，將庫水平順引向溢流堰，引水渠進口多為喇叭口型式，底板高程為正常蓄水位。進口段后接控制段，控制段包括溢流堰及兩側連接建筑物，溢流堰堰型主要有寬頂堰、實用堰、拆線型低堰、駝峰堰，這幾種型式在工程中都可采用。其中，以無坎寬頂堰型式最為簡單，在工程中為首選堰型，寬頂堰長度和寬度根據水力計算結果選取。為減少開挖，溢流堰后先接漸變段（即收縮段），再接等寬泄槽，漸變段擴散角一般不宜超過6-8度。泄槽段在平面上盡可能采取直線、等寬、對稱布置，一般位于挖方地段。根據地形、地質條件和洪水情況，工程中常用消能方式為消力池消能和挑流消能，當出口距大壩壩角較遠，泄槽段離河床較遠時，為減少開挖，多選挑流消能。

3.2 側槽溢洪道

側槽溢洪道進口即為溢流堰，溢流堰大致沿河岸等高線布置，水流經過溢流堰泄入與堰大致平行的側槽后，在槽內轉向約90°經泄槽泄入下游。溢流堰多采用實用堰，實用堰頂高程一般為正常蓄水位，水流從堰頂泄入側槽內，在工程中，側槽多為窄深式梯形斷面，縱坡多為0.1～0.2。側槽段后接漸變段、泄槽段、消能段，布置型式與正槽溢洪道一致。

4 結束語

水庫的溢洪道布置與設計的合理性將直接影響水庫的安全性，所以它的布置和選型都非常重要，也是水庫工程設計的一個重要環節。在設計工作開始前就要收集完備可靠的資料，合理規劃整體布局，并進行嚴謹的水力計算和結構計算，從而保證它的可行性和安全性。

參考文獻

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