水利工程中水庫溢洪道設計研究

【摘要】水利工程關乎社會民生，在新時期人均物質生活水平顯著提升背景下，對于工程設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計中，需要充分把握水庫溢洪道的設計布局、水庫溢洪道水力計算和結構計算，提出設計合理性，提升我國水力工程建設質量。由此看來，加強水庫溢洪道工程設計研究十分關鍵，對于后續工作開展具有一定參考價值。

【關鍵詞】水利工程；水庫溢洪道；設計

引言

隨著我國不斷加大對水利工程基礎設施建設的投入，致力于促進傳統水利建筑向著現代化水利設施轉型。其中，水利工程當中的水庫防洪設施溢洪道的作用非常明顯，通常溢洪道都是直接設置在水庫水壩的側方，其外形普遍呈現槽狀分布。溢洪道的作用非常明顯，主要是在發生洪澇災害時，一旦水庫內的水位超過相應的安全限度時，則溢洪道可直接宣泄水庫當中無法繼續容納的洪水，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口段、控制段、泄槽段以及消能防沖設施和水渠組合而成。因此溢洪道設計工作的科學合理性直接關系到水庫本身的安全及質量，甚至將直接影響工程造價。因此，溢洪道設計屬于水利工程設計工作當中的重要設計內容。

1、水庫溢洪道設計分析

在建設水利工程水庫設施時，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。因此在進行水庫設計建設時，必須將溢洪道充分考慮其中，主要需設計溢洪道能夠專門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中，并由此直接進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。經過此項過程的處理后，即可真正實現防洪泄洪的目標。在實際的設計工作中，通常溢洪道的設計中，正槽溢洪道都是直接由五個部分組合而成，即進水渠、控制堰、泄槽、消能防沖裝置、出水渠。其中進水渠主要將水庫內的水平緩引入到控制堰渠道當中，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，即可直接將泄槽內的水流沖勁盡數消除。這樣才能真正促使其更加平緩的進入下游段，而其中出水渠在經過消能后，其生成的水流也將逐漸流入河道當中。

2、水利工程中水庫溢洪道設計

2.1 需運用整體布局設計思路

由于溢洪道的設計具體包含了五個最為關鍵的組成部分，因此其相互間的科學合理布置必須要結合綜合工程本身所在地理位置來進行。具體需要針對其本身的地形地質、樞紐布置、工程特點、施工及運用條件，還有相關經濟指標等多方面內容可能帶來影響進行充分考慮，由此才能真正形成清晰且明確的布局設計思路。一旦水庫壩體附近存在較為良好的自然環境，需針對其進行有效的利用。在具體的利用方面，應當選擇相應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中，還必須充分堅持其線路短、彎路少、基礎牢以及出水口開闊無建筑的原則來進行優化設計。

2.2 溢洪道結構段優化設計策略

1）進口段。一般情況下，進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，根據實際情況適當的設置彎道。設置的彎道盡可能保證平緩，避免受到較強的沖刷影響；溢洪道壩面設計為梯形或是四邊形，水流速度在1s/h以下，可以不適用砌護墻。反之，如果與附近建筑物在一定范圍內連接，可以適當的增加切護長度和厚度。（2）控制段。為了保證洪水期間泄洪能力，水流速度均勻，應該保證進口水流和建筑物保持垂直，根據地形條件有針對性的設置控制斷面，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水口設置引流以外，水庫溢洪道的寬度應該控制在3h以下。如果斷面寬度較大，布設間距應該控制在10m～15m之間。（3）陡坡和急流段。在陡坡和急流段的設計中，可以選擇直線法，進而避免坡體和彎道產生的流態負壓問題。故此，在水庫溢洪道設計中需要因地制宜，根據具體的地形、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一個效能裝置，結合溢洪道地形和地質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。水庫洪流是遠驅式，可能對砌護帶來嚴重的沖刷作用。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，提升工程建設經濟效益。（5）出水渠段：雖然消能防沖設施對水流的動能與勢能已將達到了一定的削弱效果，但如果下泄水流無法直接泄入原設計河道則仍可能造成下游生命財產的損失，所以，還需要設置出水渠。出水渠的軸線設計要順應下游河道的流勢，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急性設置，選址的科學性及結構的合理性是保障其泄洪能力的基礎，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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