【工程设计论文】水库溢洪道工程设计思路分析

【工程设计论文】水库溢洪道工程设计思路分析

摘要:在社会经济迅猛发展的今天，人均物质生活水平显著提升，相应对水利工程建设提出了更高的要求。水利工程关乎社会民生，工程规模和数量不断增长，作为水利工程建设中重要组成部分，水库溢洪道工程的重要性不言而喻，主要是为将水库中的多余储蓄水排出，保证在汛期时水库安全。但是，纵观当前我国的水利工程建设现状来看，很容易受到客观因素影响，对水库工程建设质量带来深远的影响。其中溢洪道问题最为典型，这就需要在水库溢洪道工程设计中能够合理布局设计，把握设计要点的同时，进行水利计算，提升水库溢洪道工程设计合理性。本文就水库溢洪道工程设计进行分析，从多种角度客观阐述设计要点，寻求合理的应对措施。

关键词:水库;溢洪道工程;设计思路;设计布局

水利工程关乎社会民生，在新时期人均物质生活水平显著提升背景下，对于工程设计提出了更高的要求。作为水利工程中重要组成部分，水库溢洪道工程质量高低将直接影响到水库的安全，尤其是在汛期和泄洪期，尽可能降低安全因素带来影响。在水库溢洪道工程设计中，需要充分把握水库溢洪道的设计布局、水库溢洪道水力计算和结构计算，提出设计合理性，提升我国水力工程建设质量。由此看来，加强水库溢洪道工程设计研究十分关键，对于后续工作开展具有一定参考价值。

1水库工程中常见的问题

1．1洪水期间的问题

在水库溢洪道工程中，洪水期间出现的问题十分严重，作为保障水库安全的基础设施，水库溢洪道所起到的作用十分突出。但是由于造价不合理，水库设施不完善，所以在水库溢洪道设计标准上存在一定的不合理性，洪水数据偏小，这就导致后续设计的溢洪道尺寸不合理，难以满足实际要求。尤其是水库溢洪道运行条件较为恶劣，长期受到水体和风体的影响，岩石风化现象十分严重，致使水库溢洪道的泄洪能力偏低，在洪水期间为水库安全埋下了严重的安全隐患。

1．2水库溢洪道布置和设计问题

在水库溢洪道布置和设计方面，由于距离大坝进出口太近，所以坝肩和溢洪道之间的距离过于单薄。加之进出口并未建立专门的护砌，所以一旦发生洪水事故很容易造成坝肩崩塌，埋下严重的安全隐患。在水库溢洪道设计中，由于平面弯道过大，收缩性较强，洪水期间对于水库的泄洪能力带来不同程度上的影响，尤其是水库溢洪道布置的弯道大多数是在下坡处。水流流式不断变化，两岸水面差距十分明显，水库凹岸的水面不断提升，并且水流流速较快。这种现象将导致延平直段由于水流流速和冲击力较大发生拆冲现象，影响到水库整体的泄洪能力，带来的影响十分深远。如果水库缓流处收缩过于强烈，可能产生较为明显的流态变化情况，进而对溢洪道砌面产生严重的冲击力，工程施工难度更大。也正是由于水库投入资金限制性较大，如果砌筑高度较高，相应的需要投入大量的资金费用，在一定程度上对水库泄洪能力和安全产生直接的影响。

1．3水库溢洪道工程设计方法不合理

由于水库溢洪道工程设计涉及内容较广，在平面和剖面设计中可能存在不同程度上的缺陷，进而影响到溢洪道陡坡设计缺陷和不足的出现。主要是由于水库溢洪道布设具有非山坡性特点，所以底部并未进行充分的反滤砌筑防护，可能出现不同程度上渗漏水现象，进而发生严重的滑坡事故，对水库安全带来严重的破坏和影响。与此同时，在设计中由于重视程度不高，边坡的厚度不均匀可能产生严重的滑坡事故，进而对水库泄洪能力产生影响，带来较大的冲刷力。由此可以看出，当前我国水库溢洪道工程设计中还存在一系列缺陷和不足，除了上述问题以外，还包括一些结构基础和泄洪能力上的缺陷，可能出现水流冲击力较大，水库砌筑防护裂缝漏水，影响到工程的建设安全，还有待进一步完善和创新。

2水库溢洪道的设计规划

2．1水库溢洪道的设计布局

在水库溢洪道工程设计中，需要结合当地的地形、地貌和水文条件，保证经济投入合理性，后续施工活动可以安全有序进行。如果水库附近有山，建设水库溢洪道是合理的，如果施工区域较为狭窄，水库溢洪道可以选择侧槽式进行施工，有助于提升水库溢洪道泄洪能力。水库溢洪道设计布置中，主要是在坚硬平面上，尽可能的缩短线路距离，避免弯道的出现。同时，出口与坝体之间的距离越远越好，这样可以有效避免后续滑坡或泥石流对水库溢洪道

带来破坏。(1)进口段。一般情况下，进口段的形状为喇叭形，这样是为了降低损失和地形因素限制，根据实际情况适当的设置弯道。设置的弯道尽可能保证平缓，避免受到较强的冲刷影响;溢洪道坝面设计为梯形或是四边形，水流速度在1s/h以下，可以不适用砌护墙。反之，如果与附近建筑物在一定范围内连接，可以适当的增加切护长度和厚度。(2)控制段。为了保证洪水期间泄洪能力，水流速度均匀，应该保证进口水流和建筑物保持垂直，根据地形条件有针对性的设置控制断面，确定泄洪流值。一般情况下，岩基单宽流量大概在50m3/s 以上，除了一些小型水库进水口设置引流以外，水库溢洪道的宽度应该控制在3h以下。如果断面宽度较大，布设间距应该控制在10m～15m之间。(3)陡坡和急流段。在陡坡和急流段的设计中，可以选择直线法，进而避免坡体和弯道产生的流态负压问题。故此，在水库溢洪道设计中需要因地制宜，根据具体的地形、地貌和水文条件来确定引流形式。(4)消能段。陡坡和急流段的尾端需要安设一个效能装置，结合溢洪道地形和地质条件有针对性选择装置型号。在溢洪道末端选择多级跃流形式，促使水库的泄流方向可以控制在坝角的100m～150m左右。但是，对于消能工具的选择，如果是非岩基的消能工具，绝大多数情况下是采用底流效能方式.末端配置消能池。水库洪流阶段，池流量处于一个较为平稳的阶段，可以选择消能槛形式来满足实际需要。水库洪流是远驱式，可能对砌护带来严重的冲刷作用。针对此类情况下，可以选择差动式消能装置，水库溢流道末端坡度较陡情况下，应用挑射效能模式作用更为突出，还可以有效避免消能池的使用，降低工程量和资金投入，提升工程建设经济效益。

2．2水库溢洪道水力计算

(1)进口段水力计算。进口段水力计算主要是选择查尔诺门斯基法，从下游控制面反推上游控制断面的水面曲线变化情况，并且得出具体的数位高度，确保泄洪时水库的水位计算结果精准度。(2)陡坡和急流段的水力计算。陡坡和急流段的水力计算方法较为多样化，可以采用b2型降水曲线方法进行计算。(3)消能工具水力计算。在水库溢洪道底流式效能设备计算时，通过巴什基洛娃图方法进行计算，步骤简单，可以更快的得到计算结果，保证计算结果精准度，降低计算时间。一般情况下，在溢洪道建设中，更多的选择尺寸较大的消费设备，所以想要获得准确的水利工程效能情况，应该建立模型进行试验分析，得出更加准确的结果。(4)侧槽段的水利计算模式。在溢洪道侧槽段水力计算中主要是通过扎马林法，这个计算模式中将将流假定值是均匀的，但是实际情况下确实动态变化的，所以只能计算得出一个模糊结果，与实际情况存在一定的差异。尤其是近些年来，水利工程的水流量和能量关系的计算不断深化，计算方法也在不断创新，在了解池流情况基础上，由于侧槽式溢洪道水流内进冲击力较大，所以导致水流的流态变得更加复杂，计算难度较高。

2．3水库的结构计算