中小型水库溢洪道结构的设计探讨
水利水电工程中的水库溢洪道设计探析

水利水电工程中的水库溢洪道设计探析水库溢洪道是水利水电工程中非常重要的部分,它承担着在水库水位超过设计标准时将溢出的水流安全快速地引导到下游的任务。
水库溢洪道的设计对工程的安全性和效益有着至关重要的影响。
本文将对水库溢洪道的设计进行探析,分析其重要性、设计要点和注意事项。
一、水库溢洪道设计的重要性1.安全性保障水库溢洪道的设计是为了在水库水位超标时,通过溢洪道将水流安全地引导到下游,避免水库坝体发生溃决,从而保障人民生命财产安全。
2.减少水库坝体受压当水库水位超过设计标准时,坝体承受的压力会大幅增加,这时若没有溢洪道,可能导致坝体发生裂缝、渗漏或坍塌等严重后果。
而溢洪道的设计可以将部分水流引导到下游,减轻坝体承受的压力,从而保证水库坝体的安全。
3.节约工程投资在水电工程中,溢洪道设计的合理与否直接关系到投资的节约。
通过合理设计溢洪道,可以减少水电工程的建设成本,提高工程的经济效益。
1.溢洪道的位置溢洪道应该位于水库坝体附近,同时要考虑地形地貌和水库周边的情况,避免因地势低洼而导致洪水排洩不畅。
2.溢洪道的形式溢洪道的形式多种多样,主要分为自由溢流式和控制溢流式。
自由溢流式一般适用于山区、森林地带和人口稀少地区,而控制溢流式适用于较平坦地带、水库容积较大、洪水频繁的地区。
3.溢洪道的尺寸溢洪道的尺寸要根据水库的设计洪水、溢洪道水位标准和下游河道的承水能力来确定,考虑洪水特性和过流能力,尤其要注重对设计洪水面积和溢洪道横截面积的匹配。
4.溢洪道的出口结构溢洪道出口结构是确保洪水安全排洩的关键部分,要考虑出口的稳定性和通水能力,避免出现塞堵和冲刷等问题。
5.溢洪道的通水能力溢洪道要具备足够的通水能力,确保在设计洪水、甚至超过设计洪水的情况下,能够快速安全地将洪水引导到下游,保障水库和周边地区的安全。
6.溢洪道的排洪特性溢洪道的排洪特性包括洪水波过程、排洪冲击和河道冲淤变化等,要对这些特性进行深入的分析,考虑排洪对下游河道和江河的影响,以及可能带来的灾害隐患,加以合理规划和设计。
中小型水库溢洪道设计常见问题及对策

前 横 向坡 降 ,导致 过堰 水流 不均 ,减 较陡 时 ,采 用实 用堰 可 以减少 开挖 方 小 泄 流能力 ,规 范规 定 引渠底 宽 可为 量 ,多 用 于大 中型工 程 。在溢 洪道 上 等 宽 或顺水 流 方 向收缩 ,在 与控制 段 经 常采用 的实用堰型有 WE 型 和驼 峰 S 连 接处应 与溢流前沿等 宽 。 堰 。WE 堰 的流 量 系数 较大 ,堰型 较 S 引水渠 内水 流流速 对工 程量 和水 优 ,推 荐优 先采 用 。驼 峰堰 的堰面 是
速 在 3 / 5 / 之 间 的 共 1 , 占 流量 系数 要 比宽顶 堰大 。而 值得 一提 ms m s ~ 8个
5. %; 计流速 高于 5 / 的共 7 , 的是 ,为 寻找 高水 头溢 洪道 中低 堰用 24 设 9 ms 个 占 2 .9 05 %。彼此相差 也颇 大 ,如西排 的较 理想 体形 ,有 学者 对机 翼形 堰进 子河 水库 的 流速仅 0 3g,而碧 口的 行 了水工 物理模 型 和数 学模 型 的综 合 . rs 7i 流速 在设 计工 况下 为 5 8g,保 坝工 研究 ,结果 表 明机翼 形堰 是很 适 用于 . rs 5i 况下 为 8 3 s . r 。一般 规 定进水 渠设 计 高水 头溢洪 道上 以低堰 状态 工作 的堰 6d 流速不大于 4 / 以控制在 12 / ms ,  ̄ms 为宜。 型 ,而 以尽 可能 大 的流量 系数 和尽 可
一
、
引水 渠 的底宽 和流 速
土基 上 为 2 m3 。 除近 口段 设 有 引流 0 / s
水利水电工程中的水库溢洪道设计探析

水利水电工程中的水库溢洪道设计探析1. 引言1.1 水库溢洪道设计的重要性水库溢洪道设计的重要性在水利水电工程中起着至关重要的作用。
水库溢洪道是指水库溢洪时,为了控制洪水,有效安全地延缓水位上涨,维护水库的安全运行所设计的控制性工程。
水库溢洪道设计的好坏直接关系到水库的安全性和效益,对于水库的正常运行和灾害防治具有重要意义。
水库溢洪道设计可以有效控制洪水,保护人民生命财产安全。
在洪水来临时,水库溢洪道可以通过控制泄流量及泄流方式,降低洪峰流量,减轻洪水对下游地区的冲击,减少洪灾损失,确保人民的生命财产安全。
水库溢洪道设计还可以保护水库工程本身的安全性。
当水位上涨到一定程度时,水库溢洪道可以发挥调节水位、释放压力的作用,有效减轻水库工程的压力,保护水库的稳定运行。
水库溢洪道设计的重要性不可忽视。
仅仅有优秀的水库溢洪道设计方案,才能确保水库水利工程的安全运行,有效防止水灾,为社会经济发展提供可靠的保障。
1.2 水库溢洪道设计的基本原则水库溢洪道设计的基本原则是确保安全可靠和有效运行。
在设计水库溢洪道时,需要遵循以下基本原则:1. 安全性原则:水库溢洪道的设计必须以保障人民生命财产安全为首要目标。
要充分考虑水库溢洪可能带来的灾害风险,确保设计符合安全规范和标准,能够经受住各种自然和人为灾害的考验。
2. 可靠性原则:水库溢洪道的设计要确保在各种情况下都能正常运行,排洪顺畅,无堵塞和泄漏等问题。
要考虑设计寿命、结构稳定性和运行维护等方面,确保水库溢洪道长期可靠运行。
3. 经济性原则:水库溢洪道的设计要在满足安全可靠要求的前提下,尽可能节约工程投资和运行成本。
要合理配置设计方案,选择适当的技术和材料,保证设计方案经济合理。
4. 生态环境友好原则:水库溢洪道设计应当充分考虑生态环境因素,减少对周边环境和生态系统的影响。
要合理规划溢洪过程,减少泥沙和污染物的冲击,保护生态环境的完整性和稳定性。
5. 灵活性原则:水库溢洪道的设计要具有一定的适应性和调整能力,能够应对未来的气候变化、洪水水情变化等不确定性因素。
探讨水利工程中水库溢洪道

T u f e i s h u i l i一、溢洪道及其分类溢洪道是水库等水利建筑物的防洪设备,多筑在水坝的一侧,像一个大槽,当水库里水位超过安全限度时,水就从溢洪道向下游流出,防止水坝被毁坏。
包括:进水渠、制约段、泄槽、出水渠。
溢洪道按泄洪标准和运用情况,分为正常溢洪道和非常溢洪道。
前者用以宣泄设计洪水,后者用于宣泄非常洪水。
按其所在位置,分为河床式溢洪道和岸边溢洪道。
河床式溢洪道经由坝身溢洪。
岸边溢洪道按结构形式可分为: 正槽溢洪道。
侧槽溢洪道。
井式溢洪道。
虹吸溢洪道。
进水渠起进水与调整水流的作用,制约段常用实用堰或宽顶堰,堰顶可设或不设闸门,泄水段有泄槽和隧洞两种形式。
为保护泄槽免遭冲刷和岩石不被风化,一般都用混凝土衬砌。
消能段多用挑流消能或水跃消能。
当下泄水流不能直接归入原河道时,还需另设尾水渠,以便与下游河道妥善衔接。
溢洪道的选型和布置,应根据坝址地形、地质、枢纽布置及施工条件等,通过技术经济比较后确定。
二、水库溢洪道设计施工中存在的基本理由溢洪道是在洪水盛行期间保证水库安全必不可少的建筑设备,某些水库由于当时的设计水平低或工程造价低等的理由,往往其设计的洪水标准相对来说较低、所选用的洪水洪峰、洪量等参数偏小。
以上理由肯定会带来溢洪道的设计尺寸偏小的后果,更有一些小的水库是群众自己的,资金不足,工程质量不过关,再加上长时间的外界环境的影响,周边的岩石风化坍塌,经常导致泄洪的能力不足,不能保证安全无误的泄洪。
在布置上来说,一些工程中设计的溢洪道距离坝身太近,而搁在坝肩和溢洪道之间的只有单薄的山脊,在进口段的位置如果没有安全有效的护砌,只要在泄洪是发生冲蚀现水利工程中就会危及坝肩的安全。
另外还有一些不合理的设计,例如说有些设计的陡槽末端和坝脚紧紧相挨,一旦发生横流冲刷就会危及坝脚的安全,这些情况都对大坝的安全运转有不利的影响。
由于溢洪道设计时平面弯道的半径过大和收缩剧烈等理由,这对泄洪有非常不利的影响。
小型水库溢洪道设计问题探究

小型水库溢洪道设计问题探究发表时间:2020-07-16T16:41:43.653Z 来源:《建筑实践》2020年39卷第6期作者:郝翔飞[导读] 溢洪道作为小型水库工程中的主要建筑物之一,是在洪水期间保障水库安全的重要设施,承担宣泄洪水、防止洪水漫溢堤顶、保证大坝安全等重要角色。
摘要:溢洪道作为小型水库工程中的主要建筑物之一,是在洪水期间保障水库安全的重要设施,承担宣泄洪水、防止洪水漫溢堤顶、保证大坝安全等重要角色。
因为溢洪道的设计,直接影响到水库的安全,因而其设计合理,这一点就显得尤为重要了。
溢洪道在水利工程中的作用是将超出水库容量的蓄存水顺利排出,确保水库在汛期和泄洪期的安全。
但是在我国的水利工程建设,尤其是小型水库建设中,最常出现问题的建筑就是溢洪道。
文章分析了小型水库溢洪道的常见问题,从小型水库溢洪道的设计布局、水力计算、结构计算等方面提出了解决相应问题的合理建议。
关键词:小型水库;溢洪道;工程设计水库的核心部分为溢洪道,其设计方案是否满足合理要求、科学要求,决定了洪水期水库是否安全。
近年来,由于工程造价原因,投资资金无法满足预算,加大了工程实施难度。
通常情况下,为了节省投资,大部分施工队伍以较低的洪水指标来设计溢洪道,导致水库安全无法得到保证。
如何在控制成本的前提下,对溢洪道进行优化设计,成为了当前首要解决问题。
一、小型水库常出现的问题小型水库常出现的问题主要有以下 3 类: 洪水期间常出现的问题、在水库溢洪道的布置和设计上常出现的问题和水库溢洪道工程设计方法不完善。
1.洪水期间常出现的问题。
溢洪道是保证水库安全的重要设施,尤其是在洪水期间,它的作用是非常明显的。
小型水库由于工程设施的不完善,造价方面受限制,在设计洪水的标准上一般偏低,选用洪水的数据也偏小,因此在工程设计溢洪道的尺寸上也就略小。
由于常年的受风体和水体的浸泡,周围的岩石也风化严重,导致泄洪能力不足,造成在洪水期间的不安全隐患。
水利水电工程中的水库溢洪道设计探析

水利水电工程中的水库溢洪道设计探析水库溢洪道是水利水电工程中的重要组成部分,它的设计对于保障水库的安全运行、防洪调洪以及保护下游的安全起着至关重要的作用。
本文将对水库溢洪道设计进行探析。
水库溢洪道的设计应遵循以下几个原则:1.保证洪水安全:水库溢洪道的设计应按照设计洪水位和洪水流量进行计算,以确保其具备足够的通过能力,防止洪水溢出水库,保护水库的安全。
2.排除沟坝顶决口:水库溢洪道的设计还需要考虑沟坝顶决口的可能性。
在低洼地区,洪水可能会在水库顶部形成决口,导致水库溃坝,因此溢洪道的出流点应远离沟坝顶部,以减少决口的风险。
3.保护下游安全:水库溢洪道的出流能力应根据下游的河道情况进行合理设计,以避免由于溢洪道流量过大而导致下游河道决口,从而保护下游的安全。
4.保持决策流量:水库溢洪道的设计还要满足一定的决策流量要求,以保障灌溉、饮水以及环境保护等需求。
2.形状参数:溢洪道的形状参数包括溢洪道的长、宽、高以及类型等。
根据洪水流量大小和河道情况,可以选择不同形状的溢洪道,如V型溢洪道、U型溢洪道等。
3.护坡设计:溢洪道的护坡设计是为了保护溢洪道不受流水侵蚀。
护坡设计应考虑斜坡的坡度、坡面的材料等因素,以确保护坡的稳定性。
4.出流点位置:出流点的选择通常需要考虑决口的可能性以及下游河道情况。
出流点位置的选择要避免对下游河道造成冲击,同时也要考虑决口的风险。
在水库溢洪道的设计中,还需要进行一系列的水动力计算和结构力学计算,以保证溢洪道的安全可靠。
还需要进行合理的建设成本估算和生态环境影响评价,以制定出最合理的设计方案。
水库溢洪道的设计对于水利水电工程的安全运行和社会利益至关重要。
在设计过程中,需要综合考虑流量、洪水、河道情况以及下游安全等因素,以制定出最合理的设计方案。
中小型水库溢洪道设计的研究
中小型水库溢洪道设计的研究摘要:本文以某水利枢纽工程为例,分析了中小型水库溢洪道存在的问题,针对中小型水库溢洪道平面布置设计,以及溢洪道水力计算设计进行详细探讨。
关键词:水库;溢洪道;设计引言溢洪道是一种重要的泄水建筑物,因此要保证中小型水库溢洪道在设计阶段不出现重大差错,防止因设计出现施工隐患,保障水库的安全。
另外,溢洪道设计是否合理还影响到整个工程的造价问题,中小型水库的溢洪道约占整个工程20%-25%的造价,20%的劳动力。
所以溢洪道设计是整个水利工程设计的十分重要的环节之一。
一、工程概况某水利枢纽工程位于某河上游。
控制流域面积94.1km2,水库按50a一遇设计,根据500a一遇校核计算,水库死水位348m,正常蓄水位360.52m,相应库容1423.07万m3;设计洪水位363.62m。
相应库容为1998.36万m3;溢洪道设计泄洪量540万m3/s,泄洪洞设计泄流量为90m3/s;校核洪水位为364.81m,相应库容为2299.68万m3,溢洪道校核泄流量800m3/s,泄洪洞校核泄流量为110m3/s。
二、中小型水库溢洪道存在的问题1、溢洪道平面以及纵横剖面布置出现问题比降过陡是该设计最突出的问题之一,溢洪道在设计平面上,容易存在上下游断面的链接不匹配,影响溢洪道的泄洪能力。
溢洪道尾部和河道的衔接不当,导致溢洪道尾部比河床高出许多,若尾部的砌护处理不到位,容易造成冲刷严重,且延伸至整个堤坝建筑,造成破坏。
一些布置于非岩性坡上的溢洪道,并未在底部砌有效的反滤衬砌,影响结构的稳定,并导致在渗水后容易产生滑坡现象[2]。
此外山坡两侧的开挖坡度不当容易总成坡度过陡,这是工程在横断设计时常忽视的问题。
如果衬砌的厚度不够,无法达到抗倾抗滑的标准,也会容易导致滑坡与塌方[1]。
2、目前的水力设计不够完善“扎马林法”是过去的溢洪道侧槽式设计中采用的水力计算方法。
然而经过水工模型以及多年的实践证明,使用该方法计算出的水面坡降普遍偏小,造成侧槽深度不够,流量的系数减小,导致侧堰出现局部淹没流出的现象,实际的泄洪流量无法达到设计流量的要求,直接影响到工程安全[3]。
水利水电工程中的水库溢洪道设计探析
水利水电工程中的水库溢洪道设计探析水利水电工程是指利用水资源进行工程开发和利用的一种工程领域,其中水库溢洪道设计是水电工程中非常重要的一部分。
溢洪道是为了在水库水位超过设计洪水位时,能够安全地排除过剩的洪水,从而保护水库和下游地区不受洪水侵袭。
在设计水库溢洪道时,需要综合考虑水库的地理条件、水文特性、工程安全等因素,以确保水库溢洪道的设计能够在最大程度上保障人民生命财产安全。
本文将针对水库溢洪道设计进行探析,分析其中的关键设计要素和设计原则。
一、水库溢洪道的功能和意义水库溢洪道是水利水电工程中的一项重要设施,其主要功能是在水库水位超过安全水位时,通过溢洪道将过剩的水流排放出去,以确保水库的安全并减轻洪水对下游地区的影响。
水库溢洪道的设计和建设对于防洪减灾、水资源利用和生态环境保护都具有重要的意义。
1. 防洪减灾:水库溢洪道的存在可以有效减轻洪峰流量,降低洪水对下游地区的冲击力,减少洪灾损失,保护人民的生命和财产安全。
2. 水资源利用:水库溢洪道的设计应当合理利用溢洪水,可以作为农田灌溉、生态环境恢复等用途,提高水资源的利用效率。
3. 生态环境保护:通过合理设计水库溢洪道,可以保护水库生态环境,减少对水生生物的影响,保护水生态系统的完整性。
水库溢洪道的设计不仅仅是为了安全排放洪水,其背后还蕴含着对于防洪减灾、水资源利用和生态环境保护等方面的重要意义。
二、水库溢洪道设计的关键要素水库溢洪道的设计需要综合考虑多个因素,以确保其能够安全有效地运行。
关键要素包括水库规模、洪水特性、地质条件、水文气象条件等。
1. 水库规模:水库的规模决定了溢洪道的尺寸和排洪能力,大型水库需要设计更大尺寸和更高排洪能力的溢洪道,以应对更大的洪水。
2. 洪水特性:对于设计水库溢洪道时,需要综合考虑历史洪水特性、设计洪水标准等因素,确保溢洪道能够安全排放设计洪水,防止出现溢洪道不足的情况。
3. 地质条件:溢洪道的地质条件直接影响了其稳定性和安全性,需要进行详细的地质勘察和分析,确定溢洪道的地质基础条件和地质灾害风险,从而确定合适的溢洪道形式和施工工艺。
中小型水库溢洪道设计中的问题及其应采取措施
中小型水库溢洪道设计中的问题及其应采取措施摘要:溢洪道设计的是否合理直接关系到整个工程的造价,而且也影响到水库的安全问题。
中小型溢洪道的造价占水库枢纽工程总造价的比例较大,所以溢洪道的设计在整个水库工程设计中是一个比较重要的环节。
本文结合现有中小型水库溢洪道布局设计中存在问题及其在实际工作中经验,对其进行探讨及其研究,以便以后具有借鉴之意义。
关键词:中小型水库;溢洪道;问题;措施Abstract: The spillway design is reasonable is directly related to the cost of the whole project, but also affect the safety of reservoirs. The cost of small and medium-sized spillway accounts for a larger proportion of the total cost of the Reservoir Project, the spillway design is an important part in the entire reservoir engineering. In this paper, existing small and medium-sized reservoir spillway layout design problems in practical work experience, to explore and research, in order to draw the meaning later.Keywords: small and medium-sized reservoirs; spillway; problem; measures 引言溢洪道设计具有非常重要的作用,它直接影响着整个工程的是否能够用到现实中,充分发挥它的防洪减压作用,溢洪道合理的设计能够提高施工的效率,降低成本,这样就能控制投资成本,按照预算的资金进行施工。
水利水电工程中的水库溢洪道设计探析
水利水电工程中的水库溢洪道设计探析水库溢洪道是水利水电工程中的一个重要部分,它的设计关乎到水库的安全运行和洪水控制。
本文将从设计要点、设计原则和设计方法等方面进行探析。
设计要点:1. 溢洪道宽度:溢洪道的宽度决定了其能力,一般应根据设计洪水流量确定。
也需要考虑到溢洪道的长期稳定性和抗冲刷能力。
2. 溢洪道长度:溢洪道的长度需要根据实际情况进行设计,一般需要考虑水库的尺寸、地形和水源情况等因素。
也需要考虑到洪峰流量经过溢洪道所需的时间。
3. 溢洪道断面形状:溢洪道的断面形状有多种选择,常见的有三角形、矩形和梯形等。
选择合适的断面形状需要考虑到水流动力学特性和工程经济性。
设计原则:1. 安全可靠:溢洪道的设计应保证在设计洪水和非设计洪水条件下,能够安全排泄洪水,保证水库的安全运行。
设计中需要考虑到各种可能的洪水情况,确保溢洪道足够安全可靠。
2. 经济合理:溢洪道的建设和维护需要耗费大量的资金和人力物力,在设计中要考虑到经济性。
通过合理的设计,减少工程投资和后期维护费用,实现经济效益最大化。
3. 实用有效:溢洪道的设计需要充分考虑实际运行情况,确保其能够实现预期的洪水控制效果。
也需要考虑到工程施工和运行中的便利性和可操作性,尽量避免出现不必要的困难和问题。
设计方法:1. 根据设计洪水流量和水库容积确定溢洪道的尺寸。
一般来说,设计洪水流量越大,溢洪道的尺寸也需要相应增大。
2. 通过水动力学模型仿真分析,确定溢洪道的断面形状和结构参数。
通过对水流特性、冲击力等进行分析,确定最佳的断面形状,确保溢洪道的稳定性和抗冲刷能力。
3. 结合工程经济性考虑,确定溢洪道的材料、施工工艺和维护方案。
通过合理的选择和设计,实现经济性和可操作性的最优化。
水库溢洪道的设计是一个非常复杂和关键的工作,需要充分考虑到水动力学特性、工程经济性和工程实际情况等因素。
通过科学的设计和合理的施工,才能保证水库的安全运行和洪水控制效果的实现。
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中小型水库溢洪道结构的设计探讨
发表时间:
2015-01-07T15:06:40.960Z 来源:《科学与技术》2014年第11期下供稿 作者: 李昌华
[导读] 引水渠的横断面建议选用梯形、矩形,为确保引流的平顺性,进口形状以喇叭口形为宜。
昭通市水利水电勘测设计研究院
李昌华
摘要:溢洪道是中小型水库的重要组成部分,在水利工程建设和应用过程中起到了非常重要的作用。本文将对中小型水库溢洪道的四
个部分,即引流段、控制段以及泄流段和消能段的结构设计问题进行分析,并在此基础上对水力、结构进行计算,以供参考。
关键词:中小型水库;溢洪道;结构设计;研究
在中小型水库溢洪道结构规划设计过程中,应当结合实际条件和水文地质情况,利用有利地形进行布设,既要确保工程项目的科学、
合理,又要保证工程结构设计的经济性。比如,水库附近若有天然的山坳,则溢洪道的布设和应用效果就是非常的理想;若主坝口子过于
狭窄,则就无法布设正堰,建议考虑侧槽式溢洪道的结构设计方案。中小型水库溢洪道的四个部分,即引流段、控制段以及泄流段和消能
段的结构设计方案如下:
1、中小型水库溢洪道主体工程设计
1.1引流段结构设计
引水渠的主要作用在于将水库中存储的水有效地引到控制堰前,设计的主要原则是在合理的开挖方量条件下尽可能低减小水头损失,
增加水库溢洪道泄水能力。在此过程中,引水渠的横断面建议选用梯形、矩形,为确保引流的平顺性,进口形状以喇叭口形为宜;为了有
效减小水头损失,其长度不能太长。实践中,如果受到地形的限制,必须在这一段设弯道,则需使弯曲段尽可能的平缓,而且弯道、下游
之间的衔接段,与出口段应当远离坝脚位置,以免被水冲刷。为了有效防范泄洪过程中引水渠两侧位置出现不对称性回流,或者因旋涡转
向惯性力而导致堰前横向坡降等。
引流段的水渠中,水流流速是设计的重点,而且对水头损失、工程量等,产生的影响比较大。实践中,通过对30多个水库工程建设资
料对比分析得知,溢洪道引流段的水流速度小于
3m/s的共6个;水流速度在3至5m/s的有17个;流速超过5m/s的有7个。上述水库工程之间
相差较大,比如某水库流速只有仅
0.8/s,而另一个水库的水流速度超过了6.5m/s。根据水库设计要求,进水渠水流速度不能超过4m/s,一
般以
1至2m/s为宜。如果水库所处位置地势比较高,而且山坡也比较陡,则溢洪道进水渠设计过程中,水流速度可适当加大一些,但应当尽
可能低缩短进水渠长度,以此来有效减少水头损失。在进水渠进口位置,水流的速度应当小于渠中的水流速度,以
2.5m/s为宜。当水流速
度在
1至2m/s范围以内时,可不必对其进行砌护。
1.2控制段结构设计
中小型水库溢洪道的控制段又称为堰流段,为确保泄流的均匀性,可使进口
与建筑物相互垂直。同时,根据地形环境条件、泄流实际需求,设计宽顶堰,堰宽可根据允许的单宽流量确定,岩基上的单宽流量一
般在每秒
40至70立方米,非岩基上的流量以每秒20至40立方米为宜,土基上的流量每秒20立方米。如果堰体相对较宽,则应当在横向上设
温度缝以及沉陷缝,保持间距
10至15米。
1.3泄流段结构设计
泄流段又称为是陡坡段或者急流段,其平面以直线型布设为主,应当尽可能地避免出现弯道或者扭坡顺引流态急骤变化,更不能产生
负压。纵断面设计过程中,应当坚持因地制宜的原则,结合地形、水文和地质条件,以缓坡、多级跃水形式为宜。在陡坡段,建议采用均
一比降,因泄水段水流速度比较快,所以应当尽量可能的将其设在岩基之上。若为非岩基浆砌石用
0.5至1米、混凝土用0.2至0.5米的材料对
其进行砌护;对于新鲜岩基泄水道而言,可不对进行砌护。实际设计过程中,如果需要进行大面积的混凝土衬砌,则应当严格按照地质条
件,结合拟建地点的温度变化,对伸缩缝、沉陷缝进行设备,并确保两侧边坡位置能够设横缝即可;底部位置应当布设横缝,而且其间距
以
8至12米为宜。同时,在衬砌底部位置,应当敷设适量的排水反滤料;考虑到水流速度太大,会产生掺气现象,因此边坡衬砌高度应当适
当地高一些。
1.4消能段结构设计
在泄槽段末端位置,需设计消能结构,即根据地形条件、水力情况确定采用何种的消能结构。可选的方式主要有多级跃水、溢洪道末
端跃流段等,这样可以使泄流方向远离坝脚。对于非岩基上而言,通常采用底流消能方式,在末端位置布设消力池等。如果泄流量较小,
则建议采用消力槛形式;如果为远驱式水跃方式,则因其容易被冲刷而建议采用差动式消力槛模式。岩基上若溢洪道尾端位置边坎较陡,
则建议采用挑射消能。在此过程中,需要充分考虑高空扩散气流、下游冲刷等,可能对周围环境产生的影响;因该种形式可以有效省去消
力池、以及海漫和护坦等工程建设,所以既可以减小工程量,又可以降低造价,既经济又实用。在消能结构设计过程中,根据工程建设实
践,采用的鼻坎形式建议以矩形差动式,同时鼻坎以上陡坡做成矩形断面形式最好,坚决避免做成梯形断面形式,以免用扭坡和鼻坎进行
衔接,这样就会增大工程量,而且也不经济合理。
2、中小型水库溢洪道结构设计过程中的水力、结构计算
2.水力计算
第一,引流段计算。在此过程中,建议采取自下而上的反推方法,求出水面曲线,然后引流段进口位置须先对水位壅高情况进行计
算,这样才能指导泄洪过程中的正常库水位。
第二,控制段计算。根据溢流堰水力计算设计规范和要求,对控制段的汇流进行计算,正确选用合适的流量系数,使其与选用堰型保
持一致。
第三,泄槽段陡槽计算。在此过程中,若陡槽底部位置的宽度保持不变,则建议采用BⅡ型降水曲线法对其进行计算;陡槽段底宽渐变
时,则建议采用查氏法进行分段计算。
第四,消能段计算。消能段水力计算过程中,可采用巴氏法进行计算,对消能设备计算较为明确而且详细具体。然而,在消能设备尺
寸选定过程中,应当留有一定的余地。比如,对于重要的水库,其水力计算成果应通过模型试验进行验证。
2.2结构计算
中小型水库溢洪道结构设计过程中,为确保建筑物的自身安全稳定性,对溢洪道结构进行计算是非常有必要的。实践中,除了护坡、
挡土墙的稳定性可利用普通的方法进行计算外,还要对陡坡面砌护厚度、消力池底板稳定性进行对比分析,挑射消能则需计算鼻坎的稳
定、基础应力。
第一,陡坡护砌厚度。伸缩缝沉陷缝设计完成后,坡面砌护就像是大面积薄板,因此可不计算基础应力、倾复稳定性,主要控制条件
为滑动稳定。作用于护面之上的相应滑动力包括水流排泄力、伸缩缝以及砌体自重顺坡分力等,抗滑力则主要是指砌体自重垂直坡面产生
的分力、以及水流静压力等,通常情况下抗滑安全系数在
1.3至1.5以上。
第二,消力池底板厚度。在底板周边约束力的影响下,通常不存在滑动问题,所以只需对抗浮稳定进行计算即可。作用于底板之上的
上浮力,主要是指渗透压力、底板上凸力以及脉动压力和下游的消力池水深、水跃段之间的压力差。对于抗浮力而言,其主要是指底板浮
重、板上水重,抗浮安全系数不能小于
1.3。
第三,挑流鼻坎尺寸。作用在鼻坎上的垂直力,主要是指鼻坎自重、水重以及挑流曲面离心力产生的垂直分力等。其中,向上垂直力
主要是指脉动力、鼻坎下游尾部上浮力、渗透力和鼻坎上凸举力等。鼻坎滑动、倾复稳定计算过程中,抗滑安全系数应当在
1.3以上,抗倾
安全系数应当在
1.5以上,并且计算合力,作用点处于基础面三分点之内,以免出现不均匀沉陷现象。
结语:总而言之,中小型水库溢洪道结构设计过程中,应当把握好正文中所述的四个主要部分,从水力、结构计算的合理性、经济性
方面进行全面考虑,只有这样才能确保设计质量,才能确保水库的应用安全可靠性。
参考文献:
[1]杨玉海,李嫣.浅议正槽溢洪道泄槽设计[J].中国水运(下半月刊),2011,31(03):354-361.
[2]陈晓明.中小型水库溢洪道设计常见问题及对策[J].水利天地,2011,43(05):187-196.