關(guān)于小型水庫溢洪道加固優(yōu)化設(shè)計(jì)論文
1小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)中存在的普遍問題
1.1溢洪道泄流量設(shè)計(jì)的計(jì)算問題
在小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)的過程中，溢洪道流量的計(jì)算十分重要。由于在不同的水庫中，溢流堰的結(jié)構(gòu)形式存在著區(qū)別，導(dǎo)致在溢洪道流量計(jì)算過程中，所采用的流量系數(shù)不盡相同。因此，這就容易使設(shè)計(jì)人員在溢洪道流量計(jì)算的過程中出現(xiàn)差錯(cuò)，從而導(dǎo)致水庫的泄洪能力和水庫的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)不相符。
1.2布置不合理
在對(duì)小型水庫溢洪道加固設(shè)計(jì)的過程中，由于其地質(zhì)情況可能存在不同，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)溢洪道布置不合理的情況，使溢洪道在使用過程中，容易受到周圍地質(zhì)情況的影響，從而出現(xiàn)質(zhì)量問題。這不僅對(duì)水庫的正常使用造成了嚴(yán)重的影響，還存在著一定的安全隱患。
1.3水力計(jì)算方法不合理
目前，在我國大多數(shù)小型水庫除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)的過程中，設(shè)計(jì)人員并沒有采用科學(xué)的設(shè)計(jì)方法和專業(yè)的設(shè)計(jì)手段進(jìn)行設(shè)計(jì)，這就容易導(dǎo)致設(shè)計(jì)成果不符合水利工程相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重影響水庫工程設(shè)施的正常運(yùn)行。而在溢洪道運(yùn)行的過程中，由于影響溢洪道結(jié)構(gòu)質(zhì)量的因素很多，如果設(shè)計(jì)人員在對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，考慮得不夠充分，那么就會(huì)使得溢洪道在水力沖擊和周圍環(huán)境的影響下出現(xiàn)問題。
1.4泄槽（陡坡）段存在問題
在對(duì)溢洪道泄槽段進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，主要存在兩個(gè)方面的問題：一是泄槽段的坡度問題，二是泄槽段的轉(zhuǎn)彎問題。這兩個(gè)方面的問題，如果在溢洪道設(shè)計(jì)的過程中沒有進(jìn)行有效的處理，那么就會(huì)加大水流對(duì)溢洪道邊界的沖擊，使得溢洪道在水力沖擊的影響下，其泄槽段存在問題，從而影響水庫的正常運(yùn)行。
1.5消力池問題
由于歷史原因，受水庫修建時(shí)的資金和技術(shù)條件限制，相當(dāng)數(shù)量的小型水庫都沒有消能防沖設(shè)施，導(dǎo)致幾乎每年汛期都會(huì)有溢洪道水毀事故發(fā)生。有溢洪道消力池的水庫主要存在以下問題：
①消力池出口水流受阻或受陡坡段彎道影響，水流條件惡化，導(dǎo)致消力池破壞。有的消力池太短、太淺，水流在池內(nèi)消能不充分，淘刷底板，致使消力池破壞；有的消力墩設(shè)置不當(dāng)，水流紊亂，流速大時(shí)，在消力墩上會(huì)產(chǎn)生氣蝕。
②消力池下游尾水位過低，泄洪時(shí)可能形成遠(yuǎn)驅(qū)水躍，嚴(yán)重沖刷下游海漫；③消能不充分，下游遭受沖刷，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)展成沖刷坑，影響溢洪道安全。特別當(dāng)消力池出口離壩腳較近時(shí)，水流沖刷壩腳，危及大壩安全。
2溢洪道優(yōu)化設(shè)計(jì)策略
2.1在溢洪道泄流量設(shè)計(jì)計(jì)算中
要正確分清寬頂堰、實(shí)用堰、明渠三種水流形態(tài)和工作條件，這樣才能正確計(jì)算溢洪道的實(shí)際過流能力，以避免造成與設(shè)計(jì)條件不相符的情況。
2.2溢洪道的布置應(yīng)根據(jù)地形、地質(zhì)、工程特點(diǎn)、樞紐布置、施工及運(yùn)用條件等綜合因素進(jìn)行全面考慮。
如果大壩附近有天然山坳可以布設(shè)溢洪道則最為理想，如果地形狹窄無法布置正堰，則可考慮選擇側(cè)槽式溢洪道。溢洪道規(guī)劃布置的主要原則是：基礎(chǔ)堅(jiān)硬均一，線路短，無彎道，出口遠(yuǎn)離大壩，工程嚴(yán)禁布置在滑坡或崩塌體上。
2.3針對(duì)眾多小型水庫現(xiàn)狀，對(duì)不滿足防洪要求的水庫可進(jìn)行溢洪道拓寬、拓深
對(duì)溢洪道拓寬、拓深均有困難的水庫，也可考慮加高大壩與拓寬溢洪道相結(jié)合的方案進(jìn)行比較，選取較優(yōu)方案。此外，在洪水復(fù)核中，若為滿足防洪要求的泄洪流量與現(xiàn)行泄洪流量相差不大時(shí)，也可改變溢洪道形式。
2.4為了使水力計(jì)算與工程特性相一致，選擇正確的計(jì)算公式十分重要
具體如下：進(jìn)口段的水力計(jì)算可采取自下游控制斷面向上游反推求水面曲線的方法進(jìn)行，進(jìn)口段起始端須先計(jì)算水位雍高，才能求得泄洪時(shí)的庫水位；控制段的泄流計(jì)算可根據(jù)《溢流堰水力計(jì)算設(shè)計(jì)規(guī)范》建議的方法計(jì)算，同時(shí)正確選用流量系數(shù)，使其與實(shí)際的堰型相一致；泄槽段水力計(jì)算方法較多，如對(duì)底寬漸變的陡槽段可用查氏方法分段詳算，陡槽底寬固定不變時(shí)，可采用B-Ⅱ型降水曲線方法計(jì)算；消能設(shè)施的水力計(jì)算根據(jù)不同的消能方式，采用不同的計(jì)算方法，在選定消能設(shè)施的尺寸時(shí)，應(yīng)該留有余地。對(duì)于一些重要的水庫，其水力計(jì)算成果還應(yīng)通過模型試驗(yàn)加以驗(yàn)證。側(cè)槽段的水力計(jì)算過去常采用“扎馬林法”，但由于該法計(jì)算時(shí)采用了均勻流假定，而實(shí)際水流狀態(tài)是沿程變量流，故不符合適用于均勻流的`泄流公式，因而與實(shí)際泄流情況有較大出入，根據(jù)水流動(dòng)量或能量關(guān)系而采用的水面曲線推算的公式比較符合實(shí)際泄流情況。由于側(cè)槽內(nèi)實(shí)際的流態(tài)十分復(fù)雜，故在堰頂對(duì)面的岸坡水面要比平均水位抬高5%～20%，因此其設(shè)計(jì)的襯砌的高度、厚度要考慮上述影響。
2.5溢洪道末端的消能設(shè)施主要有底流消能、面流消能和挑流消能
對(duì)消能存在的問題，土石壩大部分采用修建消力池泄能的方式處理。消力池底板厚度應(yīng)滿足抗浮穩(wěn)定要求，由于底板四周邊界的約束作用，一般沒有滑動(dòng)問題，因此僅需對(duì)其抗浮要求進(jìn)行穩(wěn)定計(jì)算。
3結(jié)束語
在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中，修建了許多小型水庫。這些小型水庫的建設(shè)，不僅可以滿足農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)用水和人民生活用水的需求，還有著良好的防洪效果。但是，由于在對(duì)溢洪道進(jìn)行加固設(shè)計(jì)的過程中，容易受到多方面因素的影響，從而出現(xiàn)質(zhì)量問題，對(duì)水庫的正常運(yùn)行有著一定的影響。因此為了有效的解決在小型水庫設(shè)計(jì)中溢洪道存在的問題，技術(shù)人員就要根據(jù)工程的實(shí)際情況和相關(guān)的規(guī)范，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使其滿足工程設(shè)計(jì)的要求。
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