水库溢洪道泄洪安全的设计要点

　　1 前言

　　溢洪道是水库枢纽的主要建筑物之一， 它承担着宣泄洪水、保护工程安全的重要作用。 在进行工程加固以及结构改造过程中，对于溢洪道的布局进行合理设计与调整，最大程度地保证了水库汛期运行的安全性与可靠性，是工程设计的重点。

　　2 溢洪道布置基本要求

　　溢洪道设计应符合 SL253-2000（ 或 DL/T5166-2002）《溢洪道设计规范》的要求。 河岸式溢洪道布置可包括进水渠、控制段、泄槽、消能防冲设施及出水渠。 溢洪道的布置应根据地形、地质、工程特点、枢纽布置、坝型、施工及运用条件、经济指标等综合因素进行全面考虑。 溢洪道布置应结合枢纽总体布置全面考虑，避免泄洪、发电、航运及灌溉等建筑物在布置上的相互干扰。 溢洪道的泄量、溢流前缘总宽度及堰顶（或闸底板）高程等应根据的因素通过技术经济比较选定。 当设有正常、非常溢洪道时，正常溢洪道的泄洪能力，不应小于设计洪水标准下所要求的泄量。 正常溢洪道在布置和运用上可分为主、副溢洪道，应根据地形，地质条件、枢纽布置、坝型、洪水特性及对下游的影响等因素研究确定。 溢洪道的位置应选择有利的地形和地质条件布置在岸边或垭口，并宜避免开挖而形成高边坡。 溢洪道应布置在稳定的地基上，并应充分注意建库后水文地质条件的变化对建筑物及边坡稳定的不利影响。 溢洪道进、出口的布置，应使水流顺畅，溢洪道轴线宜取直线，如需转弯时，宜在进水渠或出水渠段内设置弯道。 当溢洪道靠近坝肩布置时，其布置及泄流不得影响坝肩及岸坡的稳定。 在土石坝枢纽中，当溢洪道靠近坝肩时，与大坝连接的接头、导墙、泄槽边墙等必须安全可靠。溢洪道的闸门启闭设备及基础抽排水设备， 应设置备用电源，保证供电可靠。

　　3 水库溢洪道泄洪安全的设计

　　3.1 进口段

　　进水渠道口布置应因地制宜，使水流平顺入渠，体型宜简单。 当进口布置在坝肩时，靠坝一侧应设置顺应水流的曲面导水墙，靠山一侧可开挖或衬护成规则曲面。 当进口布置在垭口面临水库时，宜布置成对称或基本对称的喇叭口形式。

　　如果在建设溢洪道时要受地形因素的限制，必须在段内设置弯道。 这条弯道一定要尽量平缓，并且在上下游衔接处与出口处远离坝尾，以免冲刷。 溢洪道的坝面一般都成四边形和梯形，当水流速度<1~2s/h,砌护墙是可以不用的。 但如果她与附近的建筑物在一定范围上是连接的话，就要相应的切户一定的长度，如果有弯道则要加强两旁的切和厚度。 进水渠的直立式导墙的平面弧线曲率半径不宜小于 2 倍渠道底宽。 导墙顺水流方向的长度宜大于堰前水深的 2 倍，导墙墙顶高程应高于泄洪时最高库水位。

　　3.2 控制段

　　要使得洪水期间泄流段的水流速度均匀，就要使进口的水流与建筑物呈垂直状态，也可根据地形条件和洪水泄流的需要设置相应的控制断面，并要按照断面的宽度选定洪流值。 除了在小型水库的进水口处设置水流的引流外，一般的水库溢洪道的宽度也≤3h. 因为堰口与上、下游的引流处采用的是变化链接，所以为了使水流平稳≤的收缩角最好是≤12 度为最佳。 如果，它的断面比较宽，那么它的布设间距在 10~15m 为宜。

　　3.3 泄槽

　　在选择泄槽轴线时，宜采用直线。 当必须设置弯道时，弯道宜设置在流速较小、水流比较平稳、底坡较缓且无变化的部位。 泄槽在平面上设置弯道时，宜满足下列要求，泄量大、流速高的泄槽，弯道参数宜通过水工模型试验确定。 泄槽的纵坡、 平面及横断面布置，应根据地形、地质条件及水力条件等进行经济技术比较确定。

　　3.4 消能段

　　溢洪道消能防冲设施的型式应根据地形、地质条件、泄流条件、运行方式、下游水深及河床抗冲能力、消能防冲要求、下游水流衔接及对其它建筑物影响等因素，通过技术经济比较选定。 河岸式溢洪道可采用挑流消能或底流消能，亦可采用面流、戽流或其它消能型式。

　　选定的消能设施，应保证在宣泄消能防冲设计洪水流量及以下各级流量，尤其是在宣泄常遇洪水时消能效果良好，结构可靠，并能防空蚀、抗磨损和抗冻害，必要时可采用相应措施。淹没于水下的消能工宜考虑检修条件。

　　3.5 出水渠

　　当溢洪道下泄水流经消能后不能直接泄入河道而造成危害时，应设置出水渠。 选择出水渠线路应经济合理，其轴线方向应顺应下游河势。 出水渠宽度应使水流不过分集中，并应防止折冲水流对河岸有危害性的冲刷。

　　4 水库溢洪道水力计算

　　为了使工程特征与水利计算相一致，所以在工程建设过程中的计算公式运算是非常重要的。（1）进口段的水力计算模式。这个部分可以采用查尔诺门斯基方法，就是从下游得控制面向上游的控制断面反推求水面曲线的方法。 并且，在进口段处要先计算水位的高度， 这样才能正确的计算泄洪时水库的水位。（2）控制断汇流量统计模式。 根据益洪道进口段的水力计算的计算方法，选用正确的流量系数使其选用的控制段坡形一致。 （3）陡坡、急流段的水力计算模式。 其实推算急流段水面的曲线方法非常的多，例如：在溢洪道的陡槽底处，如果底宽是随时变换的，那么就可以采用 b2 型的降水曲线模式或运用进口水段的查尔诺门斯基方法。 如果它的底宽是运用查尔诺门斯基方法算的，就要对各个段落进行详细的分解。 （4）消能工具的水力计算模式。 在计算溢洪道的底流式的消能设备时，可以采用巴什基洛娃图表计算。 由于这种消能的计算方法非常的明显，步骤与计算的目标也非常的明确、详细，所以它又能在精度被保证的情况下，节省计算的时间，一举两得。 但是，在建设溢洪道时，往往选定消费设备都是尺寸稍微大一些的， 所以想要得到准确的小型水库的水利消能结果，就要通过模型的方式加以试验，从而得到验证后的结果。

　　5 结语

　　综上所述，溢洪道是水库枢纽中的重要建筑物，除险加固水库溢洪道工程可以解决水库运行安全的隐患。 因此，要合理加固方案设计，并要具备有效的施工技术，以做好水库溢洪道除险加固的工作，为确保水库发挥最大效益、保障当地的防洪安全和经济发展起重要的作用。

　　参考文献

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