小型水库溢洪道加固优化设计论文

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1小型水库溢洪道设计中存在的普遍问题

1.1溢洪道泄流量设计的计算问题

在小型水库溢洪道设计的过程中，溢洪道流量的计算十分重要。由于在不同的水库中，溢流堰的结构形式存在着区别，导致在溢洪道流量计算过程中，所采用的流量系数不尽相同。因此，这就容易使设计人员在溢洪道流量计算的过程中出现差错，从而导致水库的泄洪能力和水库的设计标准不相符。

1.2布置不合理

在对小型水库溢洪道加固设计的过程中，由于其地质情况可能存在不同，有时会出现溢洪道布置不合理的情况，使溢洪道在使用过程中，容易受到周围地质情况的影响，从而出现质量问题。这不仅对水库的正常使用造成了严重的影响，还存在着一定的安全隐患。

1.3水力计算方法不合理

目前，在我国大多数小型水库除险加固设计的过程中，设计人员并没有采用科学的设计方法和专业的设计手段进行设计，这就容易导致设计成果不符合水利工程相关标准，严重影响水库工程设施的正常运行。而在溢洪道运行的过程中，由于影响溢洪道结构质量的因素很多，如果设计人员在对其进行设计的过程中，考虑得不够充分，那么就会使得溢洪道在水力冲击和周围环境的影响下出现问题。

1.4泄槽（陡坡）段存在问题

在对溢洪道泄槽段进行设计的过程中，主要存在两个方面的问题：一是泄槽段的坡度问题，二是泄槽段的转弯问题。这两个方面的问题，如果在溢洪道设计的过程中没有进行有效的处理，那么就会加大水流对溢洪道边界的冲击，使得溢洪道在水力冲击的影响下，其泄槽段存在问题，从而影响水库的正常运行。

1.5消力池问题

由于历史原因，受水库修建时的资金和技术条件限制，相当数量的小型水库都没有消能防冲设施，导致几乎每年汛期都会有溢洪道水毁事故发生。有溢洪道消力池的水库主要存在以下问题：

①消力池出口水流受阻或受陡坡段弯道影响，水流条件恶化，导致消力池破坏。有的消力池太短、太浅，水流在池内消能不充分，淘刷底板，致使消力池破坏；有的消力墩设置不当，水流紊乱，流速大时，在消力墩上会产生气蚀。

②消力池下游尾水位过低，泄洪时可能形成远驱水跃，严重冲刷下游海漫；③消能不充分，下游遭受冲刷，严重时会发展成冲刷坑，影响溢洪道安全。特别当消力池出口离坝脚较近时，水流冲刷坝脚，危及大坝安全。

2溢洪道优化设计策略

2.1在溢洪道泄流量设计计算中

要正确分清宽顶堰、实用堰、明渠三种水流形态和工作条件，这样才能正确计算溢洪道的实际过流能力，以避免造成与设计条件不相符的情况。2.2溢洪道的布置应根据地形、地质、工程特点、枢纽布置、施工及运用条件等综合因素进行全面考虑。如果大坝附近有天然山坳可以布设溢洪道则最为理想，如果地形狭窄无法布置正堰，则可考虑选择侧槽式溢洪道。溢洪道规划布置的主要原则是：基础坚硬均一，线路短，无弯道，出口远离大坝，工程严禁布置在滑坡或崩塌体上。

2.3针对众多小型水库现状，对不满足防洪要求的水库可进行溢洪道拓宽、拓深

对溢洪道拓宽、拓深均有困难的水库，也可考虑加高大坝与拓宽溢洪道相结合的方案进行比较，选取较优方案。此外，在洪水复核中，若为满足防洪要求的泄洪流量与现行泄洪流量相差不大时，也可改变溢洪道形式。

2.4为了使水力计算与工程特性相一致，选择正确的计算公式十分重要

具体如下：进口段的水力计算可采取自下游控制断面向上游反推求水面曲线的方法进行，进口段起始端须先计算水位雍高，才能求得泄洪时的库水位；控制段的泄流计算可根据《溢流堰水力计算设计规范》建议的方法计算，同时正确选用流量系数，使其与实际的堰型相一致；泄槽段水力计算方法较多，如对底宽渐变的陡槽段可用查氏方法分段详算，陡槽底宽固定不变时，可采用B-Ⅱ型降水曲线方法计算；消能设施的水力计算根据不同的消能方式，采用不同的计算方法，在选定消能设施的尺寸时，应该留有余地。对于一些重要的水库，其水力计算成果还应通过模型试验加以验证。侧槽段的水力计算过去常采用“扎马林法”，但由于该法计算时采用了均匀流假定，而实际水流状态是沿程变量流，故不符合适用于均匀流的泄流公式，因而与实际泄流情况有较大出入，根据水流动量或能量关系而采用的水面曲线推算的公式比较符合实际泄流情况。由于侧槽内实际的流态十分复杂，故在堰顶对面的岸坡水面要比平均水位抬高5%～20%，因此其设计的衬砌的高度、厚度要考虑上述影响。

2.5溢洪道末端的消能设施主要有底流消能、面流消能和挑流消能

对消能存在的问题，土石坝大部分采用修建消力池泄能的方式处理。消力池底板厚度应满足抗浮稳定要求，由于底板四周边界的约束作用，一般没有滑动问题，因此仅需对其抗浮要求进行稳定计算。

3结束语

在我国经济发展的过程中，修建了许多小型水库。这些小型水库的建设，不仅可以满足农业灌溉、工业用水和人民生活用水的需求，还有着良好的防洪效果。但是，由于在对溢洪道进行加固设计的过程中，容易受到多方面因素的影响，从而出现质量问题，对水库的正常运行有着一定的影响。因此为了有效的解决在小型水库设计中溢洪道存在的问题，技术人员就要根据工程的实际情况和相关的规范，对其进行优化设计，使其满足工程设计的要求。

作者：彭超 单位：重庆同望水利水电工程设计有限公司