淺析中小型水庫溢洪道結構設計中存在的一些常見問題及處理措施

　　摘 要: 作為水庫的三大建筑物之一 ------ 溢洪道，在水庫的運行中，發(fā)揮著必不可少的作用，具有十分重要的意義。本文作者依照自己的工作經驗，又結合相關資料，首先詳細分析了中小型水庫溢洪道結構設計中存在的一些常見問題，然后又針對這些問題分析給出了相應的對措，希望能夠保證工程安全、經濟的運行。

　　關鍵詞: 中小型水庫;溢洪道;結構設計;施工問題;常見問題

　　引言:

　　關于中小型水庫溢洪道結構的設計，一方面關系著工程的的質量安全以及工程效益，更為重要的是關系著周邊百姓的生活安全�？茖W、合理的溢洪道結構設計，在設計中占據(jù)著十分重要的地位。

　　一、中小型水庫溢洪道結構設計中存在的常見問題分析

　　1、在洪水期間，溢洪道能夠及時的排水，緩解水庫大壩的壓力，保證水庫安全。但是，中小型水庫在工程造價方面存在限制，使得設計采用的洪水標準不規(guī)范，偏低，同時，選用的洪水數(shù)據(jù)也偏小，最終導致溢洪道設計尺寸偏小。而且由于溢洪道周邊巖體容易風化坍落，降低了溢洪道的泄流能力。另一方面，溢洪道在布置上，因為工程設計的進出口距離壩身太近，導致進口段沒有護砌，而且壩肩和溢洪道之間的間隔薄弱，在泄洪時容易發(fā)生沖蝕現(xiàn)象，威脅壩肩的安全。還有的溢洪道設計中，徒槽末端緊貼壩腳，這樣在發(fā)生橫流沖刷時，對壩腳的威脅更嚴重，不利于大壩的安全運行[1]。

　　2、在對溢洪道平面彎道進行設計的時候，避免出現(xiàn)半徑過大或者收縮過度的情況，不利于泄流。因為彎道處，洪水的流態(tài)以及流勢變化劇烈，不容易控制，容易形成兩岸水面差，最終產生折沖水流，降低泄流能力和效果。同時，彎道處也容易發(fā)生壅水以及流態(tài)變化，沖擊溢洪道。另外，在對溢洪道的縱橫剖面進行設計的時候，陡坡設計比降過陡，同時一些溢洪道處在非巖性山坡上，而且在溢洪道底部也沒有有效的反濾襯砌，這樣在遇見大雨的時候，容易因為滲水產生滑坡，降低結構的穩(wěn)定性。在對溢洪道的橫斷面進行設計的時候，由于沒有注意兩側山坡開挖坡度，導致陡坡設計比降過陡，而且由于襯砌太薄，容易出現(xiàn)坍方和滑坡。在對溢洪道的平面布置時，因為上下游斷面的連接不當，出現(xiàn)“瓶頸”現(xiàn)象，也能夠降低泄洪能力[2]。除此之外，如果不注意溢洪道末端的高低情況以及與河道銜接部分的砌護處理，則很容易造成嚴重沖刷，并且隨著時間的推移向上延伸，最終破壞整個建筑物。

　　3、現(xiàn)階段，我國的水力設計方法仍不完善。例如：在溢洪道的進口處布置引洪平流段的時候，水力計算沒有關注水頭損失，而且在水頭損失較大的情況下，這部分損失也要在計算的范圍之內。還有，對溢洪道的消能工設計不恰當，忽視型式選擇，造成消力墻的長度和深度不夠，降低消能力度，導致下游河段沖刷嚴重。另外，一些工程設計沒有考慮溢洪道在泄洪時的工程特性，泄洪時的高速水流具有強大的沖擊力，會產生劇烈的震動;還有一些溢洪道因為使用的漿砌石強度低，導致砌護的厚度以及高度不能夠抵御高流速的沖刷，降低了結構穩(wěn)定性;還有一些溢洪道設計在非巖基上，因為底部沒有反濾排水設備，容易造成塌滑[3]�？傊�，這些問題都將嚴重影響工程質量。

　　二、針對中小型水庫溢洪道結構中存在問題，采用的具體方法對措

　　在溢洪道的設計中，首先要充分掌握各種資料，同時結合工程安全以及經濟效益，檢測設計標準的規(guī)范性。下面是作者依照自己的工作實踐和經驗，總結出來的具體的應對措施。

　　1、 合理、科學的規(guī)劃布局

　　在對溢洪道的布局進行規(guī)劃時，要充分利用地形地貌，盡可能的使設計經濟合理又安全。例如：當主壩口子狹窄時，可以布置側槽式溢洪道;在天然山坳中布置溢洪道等。關于溢洪道的規(guī)劃布局要遵從以下原則：線路短且沒有彎道，同時保證基礎堅硬均勻，溢洪道的出口不能夠距離壩體太近;在滑坡或者是崩塌地段，由于容易發(fā)生災害，嚴格禁止布置工程。關于溢洪道主要有四大部分組成，各部分的要求如下所示：

　�、� 引流段。 引流段也就是近口段，喇叭口的進口形狀可以促進引流平順，同時長短不能夠太長，這樣可以降低損失。盡可能的避免設置彎道，如果受到地形限制，不可避免時，則要保證彎道的設置遠離壩腳，同時設置的彎曲段要平緩，這樣就能夠防止壩腳被沖刷。另外，在引流段要采用矩形或者是梯形的截面。

　�、� 控制段。 控制段也就是堰流段，一方面要讓近口水流和控制段的建筑物相垂直，同時也要依照地形條件以及設計要求，設置控制段，這樣才能夠保證水流平穩(wěn)。一段情況下，堰頂寬度不能低于三倍的堰上水頭，在堰口處要利用漸變段連接的方式連接上流引流段，保證收縮角在12°左右;在堰體較寬的情況下，溫度縫和沉陷縫之間的間距在10---15m之內[4]。

　　③ 泄流段。 泄流段也就是陡坡或者是急流段。在進行工程設計時，這一部分的平面要利用直線布置，避免出現(xiàn)因為流態(tài)的變化而形成的負壓;另外，縱斷面的設計要結合低地理形勢采用多種方式;在陡坡段的設計要有統(tǒng)一的比降;泄水段因為流速高，為了保證安全，可以布置在巖基上，對于新鮮巖基上的泄水道，不需要進行砌護。

　�、� 消能工。 消能工一般情況下設置在泄水段末端，但是關于它具體的型式選擇則要考慮到各種因素條件，采用多級躍水，同時保證末端的躍流段距離壩腳100---150m。如果對于非巖基，則要利用底流消能，同時在末端要設置消力池。關于消力檻的形式主要運用在泄流量不大的情況下，例如在遠驅式水躍上的應用[5]。

　�、� 側槽段。 一般的工程設計中，側槽段的布置要垂直于水流向，同時，側槽段的長度依照具體情況而定。

　　2、 正確的水力計算方法以及結構計算

　　在中小型水庫的溢洪道結構設計中，水力計算關系著工程設計的精確性，直接影響著工程的質量。對于溢洪道不同的部分，都有規(guī)定的計算方式，在選擇的時候一定要結合實際情況，按照規(guī)定要求進行選擇。例如，關于引流段的水力計算，要利用查爾諾門斯基方法。

　　結構計算關系著建筑物的安全穩(wěn)定性能。對于一般的護坡或者是擋土墻可以利用一般的方法進行計算其穩(wěn)定性，但是關于陡坡面的砌護厚度在進行結構計算的時候，一定要滿足滑動安全，關于滑動穩(wěn)定的控制十分重要，這時就要計算護面上的滑動力，主要包括水流靜壓力，滲透壓力等。在進行消力池底板厚度的結構計算時，一定要滿足抗浮穩(wěn)定性的要求。因為，消力池的底板四周受到了邊界的約束，不存在滑動問題，這時就需要關注其抗浮穩(wěn)定性的計算�？垢×χ饕�有底板水重以及浮重這兩種力量，安全系數(shù)在1.3---1.5之間。

　　3、 有效監(jiān)控施工質量，保證工程運行維護和管理

　　溢洪道的主要功能就是泄洪，因此，必須保證溢洪道能夠安全排泄各種洪水。在設計施工的時候，業(yè)主一

　　定要遵守國家相關法規(guī)和制度，選擇實力和質量信譽高的施工單位，同時施工單位在設計施工的時候，一定要有完善的內部監(jiān)控管理方法，實行施工現(xiàn)場監(jiān)理，避免出現(xiàn)上文中的各種質量缺陷。另外，關于溢洪道工程在運行的過程中，要加強維修和管理。在泄洪之后要及時的檢查建筑物和相關設施的運行狀況，及時處理各種問題，做好維護工作，保證工程安全運行。

　　三、小結：

　　綜上所述，本文主要分析了中小型水庫溢洪道的結構設計中存在的問題，同時也提出了具體的方法對措，希望能夠保證工程運行安全、經濟。但是關于溢洪道結構設計仍有一些問題，需要設計者和施工者不斷的研究探索。

　　參考文獻：

　　[1] 潘保存. 小型水庫水文計算與溢洪道控制段加固方案關系探討[J]. 水科學與工程技術, 2010(6)：116—118.

　　[2] 彭囡. 彭麗萍. 溢洪道除險加固設計中存在的問題及解決方案[J]. 萍鄉(xiāng)高等專科學校學報, 2008,25(6) ：101—103.

　　[3] 于麗華. 穆秋冬. 陳宇巴. 彥縣東風水庫有閘溢洪道設計實例[J]. 黑龍江水利科技, 2008,36(2)：121—124.

　　[4] 何善國. 中型水庫溢洪道病險致災成因分析及防治措施[J]. 水利建設與管理, 2009,26(4)：68—71.

　　[5] 李元杰. 郭太軍. 黔西沙壩河水庫工程溢洪道設計[J]. 中國科技博覽, 2010(32)：100—103.