某水庫溢洪道設(shè)計(jì)中的幾個問題簡述

摘 要：某水庫工程位于贛江支流，水庫總庫容1401×104m3，是一座中型水庫，根據(jù)地形地質(zhì)條件，該水庫大壩采用土石壩，設(shè)置岸邊式溢洪道溢流。溢洪道布置于右岸壩端，為開挖式岸邊溢洪道，由進(jìn)水渠、控制段、陡槽段及消能段組成。對應(yīng)設(shè)計(jì)洪水位相應(yīng)下泄流量579m3/s，對應(yīng)校核洪水位相應(yīng)下泄流量941m3/s。通過對溢洪道孔口尺寸進(jìn)行比選，選擇合適的結(jié)構(gòu)尺寸；通過對泄槽水面線進(jìn)行計(jì)算，選擇合適的邊墻高度；通過對泄槽底板的穩(wěn)定計(jì)算，合理選擇泄槽基礎(chǔ)錨筋的處理范圍。通過解決以上幾方面的問題，保證了水庫溢洪道設(shè)計(jì)的安全、合理。

關(guān)鍵詞：溢洪道；控制段；泄槽

某水庫座落于贛江支流，該水庫是一座以供水、灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電等綜合效益的中型水庫。水庫大壩為土石壩[1]，采用岸邊溢洪道溢流，溢洪道布置于右岸壩端，為開挖式岸邊溢洪道，由進(jìn)水渠、控制段、陡槽段及消能段組成，引水渠為底寬20.0m的梯形渠道，邊坡1：1，通過12m長漸變段與控制段銜接；控制段長19.0m，為兩孔，每孔凈寬9.0m，控制段采用整體式結(jié)構(gòu)，左右邊墻頂寬均為2.0m，中墩寬2.0m，溢流堰采用WES實(shí)用堰；陡槽段縱向坡度為1：3.98～1：3.33，陡槽尾部接挑流消能，挑流鼻坎高程為281.45m，挑角27.50°，將水流消能后挑射至下游河床。

1 溢洪道孔口尺寸選擇

根據(jù)地形、地質(zhì)條件，岸邊溢洪道布置于右岸壩端，為開挖式岸邊溢洪道，由進(jìn)水渠、控制段、陡槽段及消能段組成，水庫校核洪水位（P=0.1%）相應(yīng)下泄流量為941m3/s、設(shè)計(jì)洪水位（P=2%）相應(yīng)下泄流量為579m3/s，根據(jù)水文洪水調(diào)節(jié)計(jì)算及溢洪道泄流能力要求，對溢洪道布置選取了方案一：2×7.0m（孔數(shù)×單孔寬）、堰頂高程335.0m和方案二：2×9.0m（孔數(shù)×單孔寬）、堰頂高程334.0m兩個方案進(jìn)行比選。

1.1 方案一：2×7.0m（孔數(shù)×單孔寬）、堰頂高程335.0m

通過溢洪道過流能力及調(diào)洪計(jì)算，該方案校核洪水位（P=0.1%）為344.24m、設(shè)計(jì)洪水位（P=2%）為341.85m，設(shè)計(jì)壩頂高程為344.30m。

1.2 方案二：2×9.0m（孔數(shù)×單孔寬）、堰頂高程334.0m

通過溢洪道過流能力及調(diào)洪計(jì)算，該方案校核洪水位（P=0.1%）為342.21、設(shè)計(jì)洪水位（P=2%）為341.84m，設(shè)計(jì)壩頂高程為342.70m。

1.3 溢洪道方案選擇

方案一溢洪道堰頂高程較高，相應(yīng)控制段底板高程高，泄流凈寬小，根據(jù)右岸山體地形地質(zhì)條件布置溢洪道，右岸山體開挖量小，但壩體較高，堆石量相對較大；方案二溢洪道堰頂高程低，相應(yīng)控制段底板高程低，泄流凈寬大，根據(jù)溢洪道布置，右岸山體開挖量大，但壩體堆石量相對較小。因此，本階段主要從工程量、泄流條件等方面進(jìn)行綜合比選。兩方案比選詳見表1。

通過比選可知，方案一比方案二工程投資大157萬元，兩方案工程投資相差不大，考慮到工程所處區(qū)域?yàn)樯絽^(qū)性洪水，設(shè)計(jì)洪水位至校核洪水位之間歷時較短，當(dāng)溢流孔口為2×7m時，壩頂高程由校核洪水位控制，當(dāng)溢流孔口為2×9m時，壩頂高程由設(shè)計(jì)洪水位控制，因此，從工程運(yùn)行、安全泄洪及經(jīng)濟(jì)上綜合分析，推薦溢洪道采用大泄量、低堰頂?shù)姆桨付?×9.0m（孔數(shù)×單孔寬）、堰頂高程334.0m方案。該方案布置詳見圖1。

2 泄槽水面線計(jì)算

通過經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，求得彎道外側(cè)水面與中心線水面的高差為5.95m。

泄槽彎道急流段外側(cè)橫向水位差根據(jù)小擾動沖擊波理論及經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，取其大值為9.0m，因此，泄槽彎道段墻高應(yīng)不小于11.76m，最終彎道段外側(cè)墻高取12.0m。

3 泄槽底板抗浮計(jì)算

3.1 計(jì)算公式

3.2 泄槽底板抗浮穩(wěn)定計(jì)算

（1）計(jì)算斷面溢0+099.622～0+109.622，先按照工況條件為校核洪水不加錨桿，閘孔B=20m，總泄量941m3/s，上游342.21m時進(jìn)行計(jì)算：Kf=2.32>[Kf]=1.2 滿足要求。

（2）計(jì)算斷面溢0+169.622～0+179.622，先按照工況條件為校核洪水不加錨桿，閘孔B=20m，總泄量941m3/s，上游342.21m時進(jìn)行計(jì)算：Kf=0.72<[Kf]=1.2，不滿足要求。

因此，該段泄槽底板需要增設(shè)錨桿，錨桿采用φ22鋼筋，間距3m，入巖深4.5m。采取錨固措施時，Kf=1.55>[Kf]=1.2，滿足要求。

4 結(jié)束語

溢洪道[2]是水庫中的泄水建筑物，用以宣泄規(guī)劃庫容所不能容納的紅石，防止洪水滿溢壩頂，因此溢洪道設(shè)計(jì)關(guān)系到整個水庫樞紐工程的安全。

控制段[3]是水庫下泄洪水的口門，是控制溢洪道泄流能力的關(guān)鍵部位，因此必須合理選擇溢流堰段的形式和尺寸，本文通過對溢洪道孔口尺寸進(jìn)行比選，在滿足泄洪要求的前提下，選擇合適的結(jié)構(gòu)尺寸。泄槽的主要作用是將過堰洪水安全的泄向下游河道，通過對泄槽水面線進(jìn)行計(jì)算，選擇合適的邊墻高度，滿足泄流的要求；并通過對泄槽底板的穩(wěn)定計(jì)算，合理選擇泄槽基礎(chǔ)錨筋的處理范圍。

通過解決溢洪道以上幾方面的問題，保證了該水庫溢洪道設(shè)計(jì)的安全、合理。

參考文獻(xiàn)

[1]水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.水工設(shè)計(jì)手冊（第2版）第6卷土石壩[M].北京：中國水利水電出版社，2011.

[2]祁慶和.水工建筑物（第三版）[M].北京：中國水利水電出版社，1997.

[3]SL253-2000.水利部天津水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院.溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2000.

作者簡介：吳蓋（1982-），男，河北景縣人，工作于江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，工程師，碩士，主要從事水工結(jié)構(gòu)方面的研究。

孫敏（1980-），男，江西新干人，工作于江西省水利規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，高級工程師，本科，主要從事水工結(jié)構(gòu)方面的研究。