水库溢洪道设计的问题及对策探索

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摘要：以工程实例为分析资料,总结小型水库溢洪道设计中出现的问题,并提出有效的处理措施,以为水库安全提供参考。

关键词：小型水库;溢洪道设计;存在的问题;对策

溢洪道在我国水利工程建设中是最为常见的建筑,在工程项目中能够发挥出排除水库存超蓄洪水的作用,使得水库在汛期泄洪期间处于安全状态。从完整的工程状况看,溢洪道设计的好坏能够直接影响水库的安全状况。

1调研概况

某市现有水库188座,其中32座小(一)型水库,156座小(二)型水库。在勘察水库时对各个水库出现的安全问题进行详细地检查分析,总结小型水库存在的问题及修整的方法。研究调查的结果显示,该市的水库中共存在45座病库和37座险库。面对存在的诸多问题,应给予足够的重视,对导致问题的原因进行分析,并拟定有效的处理措施。否则,不但建筑工程发挥不了应有的作用,还会引起诸多的安全事故。技术人员在检查水库运用状况时,对溢洪道的安全问题进行详细的调研,以保证其使用的安全性。

2小型水库溢洪道设计出现的问题

2.1溢洪道进出口段与坝身距离短

检查中发现有较多的小型水利工程的溢洪道进出口段与坝身的间隔距离存在一定的问题[1],主要是间隔过短,坝肩和溢洪道只有单薄的山脊互相隔离。当进口段没有使用相应的保护措施时尤其是护砌措施,泄洪后则会引起冲刷,给坝肩的安全造成巨大的伤害[2]。

2.2溢洪道设计尺寸较小

在设计小型水库时常常要考虑到工程的资金消耗,而又必须要使得设计达到建筑工程的标准,在资金和标准的双重压力下,很多设计师常常会将设计尺寸进行改动,缩短尺寸大小,随之引起参考的洪峰与洪量等洪水数据发生异常变化[3]。这些造成溢洪道设计的尺寸也相应减小,在建筑的岩体出现风化坍落后,发生泄洪渠淤积的概率则大大增加,让水库泄流难以正常进行。

2.3溢洪道平面弯道半径大小不稳定

平面弯道半径对溢洪道在设计而言,是一个隐藏的不稳定因素,随着时间的变化,收缩忽小忽大,对于泄流的完成起阻碍作用。在遇到溢洪道陡坡段布置发生异常后会被弯道流态、流势等因素干扰而出现变动,最终带来的结果是出现两岸的水面差,造成凹岸的水面壅高,很容易造成下游衔接的平直段内出现折冲水流,大大削弱泄流的能力。

2.4水力设计方法不合理

设计者在溢洪道的设计过程中没有从专业的角度出发,研制出科学的设计方案,这就让设计结果与方案难以达到实际工程的需要,水力设计方式不合理会给工程项目造成很大的阻碍。

2.5溢洪道陡坡比降过陡

陡坡比降过大对于溢洪道设计是极为重要的问题。部分溢洪道被设置在非岩性的山坡之上,其底部难以采取科学的反滤衬砌,一旦渗水后很容易出现滑坡现象,这会大大降低建筑结构的稳定性。

3处理小型水库溢洪道设计问题的有效措施

3.1在溢洪道设计中合理地调整布局

在设计小型水库的溢洪道工程过程中,应该坚持实事求是的原则,充分考虑到工程所在地的地形、地貌、环境等相关因素。从而对整个工程布局进行适当的调整,以保证设计结果达到标准要求。

3.1.1控制段。设计时需将泄流维持在均衡状态,让进口水流垂直于控制段的建筑物,并根据具体的情况与泄流要求,对宽顶堰或断面堰合理安排,而堰的宽度大小需参照允许单宽流量进行调整。

3.1.2引流段。为使得引流能够顺利进行,通常设计时将其作为喇叭口是最佳效果,并尽可能的控制住损失大小,保持长度在有效状态。

3.1.3消能工。选择多级跃水或溢洪道末端跃流时需保持泄流方向远离坝脚距离≥100~150m。对非岩基而言,最为普遍的方法是进行地段处理,并把消力池安置在末端处。对泄流量很小的情况,应该利用消力坎的方式进行。遇到远驱式水跃后要从多个角度避免出现冲刷现象,这就需要采取差动式消力坎的方案[4]。在岩基上,当溢洪道的尾端存在较陡的边坎,通常使用挑射消能是最有效的方法。

3.1.4泄流段。泄流段常采取直线布置方法,这就在避免弯道与设置扭坡中发挥了重要的作用。在设计纵断面过程中必须以现实的地质为基础,对缓坡、陡坡或多级跃水等情况做出科学的选择。

3.2各结构的计算

3.2.1消力池底板厚度满足抗浮标准。因为底板周围的边界存在约束作用,使得滑动现象较为普遍,这就需要采取有效的措施进行抗浮。抗浮力的方式主要是对底板的浮重、水重进行计算,控制抗浮安全系数≥1.3~1.5,则为安全。

3.2.2陡坡护砌厚度满足滑动安全标准。抗滑的安全系数在≥1.3~1.5范围,则为安全。

3.2.3挑流鼻坎的尺寸满足各种稳定需要。在计算时需要结合力学方法进行,抗滑安全系数为≥1.3~1.5,抗倾安全系数≥1.5。并对形成的合力进行计算,保持最大和最小应力比值在≤3~5之间,以防止出现沉陷[5]。

4结语

总而言之,针对小型水库溢洪道设计中存在的问题采取有效地处理措施是必不可少的工作,这不仅使水利工程使用功能得到有效发挥,在拟定处理方案时应该对地质构造、水文资料做好处理,这样才能保证工程的功能得到发挥。

5参考文献

[1]王亚东.勃利县九龙水库溢洪道数值模拟试验分析[J].黑龙江水专学报,2007(4):89.

[2]夏连富,江新春.小型水库溢洪道基础抗冻措施[J].水利科技与经济,2008(6):493.

[3]陈芳.水库溢洪道设计计算的探讨[J].水利科技与经济,2009(7):568-569.

[4]马丹.水库溢洪道除险加固工程设计思路[J].水利科技与经济,2010(2):157-158.

[5]郝成东.增城市山角水库溢洪道水力计算[J].黑龙江水利科技,2010(2):77-78.