中小型水库溢洪道结构的设计

中小型水库溢洪道结构的设计探讨

孙荣1，刘慧梅2，戚正吉3

（1.昆明市水利水电勘测设计院，云南昆明650231；2.云南农业大学水利水电与建筑学院，云南昆明650201；

3.昆明润隆水利水电勘测设计有限公司，云南昆明650201）

摘要：水库溢洪道结构设计、布置的合理度是直接决定水库安全性、经济性的重要指标，同时还影响着洪水防范效果以及造价成本和防洪减压能力，所以为了保证中小型水库进行有效的洪水下泄，就必须对水库的溢洪道设计特别重视。主要从水库的溢洪道结构设计方面进行中小型水库溢洪道结构的设计探讨。

关键词：中小型水库；溢洪道结构；设计探讨

中小型水库溢洪道结构的设计合理与否，对整个工程项目的实用性、安全性以及稳定性起着非常重要的作用，还影响着中小型水库溢洪道结构设计意图能否实现、施工项目的价值能否实现。

1中小型水库溢洪道常见的问题

中小型水库溢洪道是保证水库在洪水期间安全性、稳定性的重要设施，这是因为中小型水库受洪水洪峰量、洪水洪量、洪水标准以及工程造价等影响，使得中小型水库的洪水标准偏低、洪水信息偏少、工程造价偏低、溢洪道偏小。中小型水库溢洪道在布置时需注意不要让坝身与溢洪道的进口、出口间隔距离太小，因为容易引起坝肩坍塌；也不要让坝脚与水库溢洪道的陡槽末端间隔距离太小，离得太近会导致坝脚的横流冲刷。中小型水库溢洪道的平面弯道如果出现收缩过于频繁、弯道半径过大等情况，对泄流十分不利，特别在溢洪道陡坡段布置有弯道时，由于弯道流态，流势剧烈变化，导致两岸产生了水面差，这时凹岸水面壅高，并在下游衔接的平直段内产生折冲水流，严重影响了泄流能力和消能效果。

2中小型水库溢洪道结构的设计探讨

2.1中小型水库溢洪道结构设计的规划布局

中小型水库溢洪道结构的设计主要受地理因素影响，我国的地质分布中山脉占大多数，洪水流经和出现的地方绝大部分是山地，从而导致设计的难度加深。因此在设计时我们需要根据所在地的周围环境和地质信息进行不同情况的不同设计、布局、分布。溢洪道一般是由引渠段、控制段、泄槽段、消能段组成。中小型水库溢洪道结构的设计必须按照顺平为主的理念进行。控制段或者堰流段不仅可以减少水流的汇聚力量，还可以增强水流的流向规律，但是前提是必须控制段或者堰流段的防护措施强，这样才能使水流的张力、不规则形、狂乱性都不同程度的降低。当控制段或者堰流段的泄流不均匀时，就必须让进口水流与控制段或者堰流段的建筑物处于垂直状态。在设置泄流时需要考虑泄流的需要和地形的条件，一般情况下泄流都是选择实用断面堰或者宽顶堰进行设置的，堰的宽度是根据单宽流量选定来进行计算的，实际运用中岩基的单宽流量在40m/s 与70m/s之间，而非岩基的单宽流量在20m/s与40m/s之间，土基的单宽流量为20m/s左右，堰顶的宽度应小于3个堰上水头。

泄流段或者急流段以及陡坡段的设计需要根据地形、走势以及有机来进行，并且在设计时还需要注意力量的平缓、转弯的急剧减少、力量的加大以及增强大坝的冲击力。泄流段或者急流段以及陡坡段的段平面应该采用直线布置的方式进行，并且还需要注意弯道的避免、扭坡的设置、流态的顺引，防止出现因为急剧变化而引起的负压。泄流段或者急流段以及陡坡段的纵断面的应该从地质、地形入手，选择多级跃水、陡坡、缓坡等形式进行设计，其中陡坡段的设计方式用均一比降。泄流段或者急流段以及陡坡段的泄水段速度是非常快的，所以泄水段需要设置在岩基处，浆砌石一般选择0.5~1m之间，混凝土一般选择0.2~0.5m之间，钢筋混凝土一般选择0.15~0.3m之间，并在钢筋混凝土与混凝土之间的基部加设0.3~0.5m之间的浆石砌护。如果泄水道在新鲜的岩基上，就不能采取砌护方式；如果泄水道在松软风化的岩石上，必须采用厚0.2m的混凝土和0.3~ 0.5m之间浆砌石作为砌护，并用锚固筋进行加固。侧槽段或者侧堰深槽溢洪道的水流特点为纵向泄流和侧向泄流，它的分布必须和水流呈现垂直状，而分布长度是通过等高线的向上延伸来进行测量。侧堰与深槽连接的渐变过渡段，其收缩角应控制在12%左右，其长度一般为槽内水深的3～5倍，其主要作用是避免槽内波动和横向旋滚的水流直接进入陡坡段。

消能工只能在泄水末端设置，它是根据水利条件、地质、地形而确定选择形式，一般情况下消能工是采用溢洪道的跃流段或者多级跃水的跃流段，如泄流量不大，亦可考虑消力槛形式；如为远驱式水跃，由于极易造成冲刷，此时可考虑采用差动式消力槛形式。

2.2中小型水库溢洪道结构设计的水力计算

中小型水库溢洪道结构设计的水力计算主要有引流段水力计算、控制段汇流计算、泄流段陡槽水力计算、消能设施水力计算、侧槽段水力计算。引流段水力计算的方式为求水面曲线方法或者查尔诺门斯基方法，它是通过控制断面上游形成的反推计算出来。为了保证计算出来的泄洪库水位是正确的，就需要计算出引流段的进口处水位壅高；控制段汇流计算是通过我国颁布的计算方法来进行的，它需要注意的是流量系数的正确选用和堰型的选用一致；泄流段陡槽水力计算有很多种，当陡槽底部的宽完全不变时，就采用我国颁布的查尔诺门斯基方法或者B2型降水曲线方法，当陡槽底部的宽慢慢变化时，就采用我国颁布的查氏方法；消能设施水力计算一般是用A.C.巴什基洛娃方法，这是因为A.C.巴什基洛娃方法的计算步骤省时、详细、明确以及精度强，在选定消能尺寸要留有中型水库水力计算、模型试验、实验验证的余地；侧槽段水力计算是近几年流行起来的，它是通过能量关系或者水流动量开进行的水面曲线计算，侧槽段水力计算一般采用哈丁方法，这是因为哈丁方法省时、简单。

3结束语

水库溢洪道结构设计合理与否是直接决定水库实用性、安全性的重要指标，同时也是影响整个工程造价的核心。所以为了可以对中小型水库进行有效的洪水泄露防止和洪水溢出防

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水利建设

4五防系统的工作模式（见图3）

5五防系统日常的管理

（1）防误装置是变电站的主要生产设备，其管理应纳入变电站现场运行规程，明确技术要求、运行巡视内容等，并定期维护。

（2）变电运行管理部门应对防误装置的主机中的信息做好备份，当主机信息变更时，应及时更新备份。其备份信息的储存应与主机分离，以满足防误装置的主机故障时恢复信息的要求。

（3）微机型防误装置的主机应专机专用，严禁与英特网互连，严禁兼做他用。

（4）防误装置的运行状态必须与变电站实际运行状态实时对位，值班员必须每天检查防误装置上设备位置是否与现场设备位置相一致。在每次现场操作前，必须核对无误后方可进行模拟操作。

（5）防误闭锁装置的锁具应定期加机油，并检查防雨设施完好，操作灵活、无卡涩；机械编码锁应定期往孔轴注机油，以保持其转动灵活，解锁顺利。户内机械锁应半年一次，户外机械锁应三个月一次。

（6）日常系统维护应设专门的系统管理员（即值班负责人），系统管理员的密码应该注意保密，运行人员严禁超越权限对五防系统参数、逻辑编码进行修改，系统管理员可对五防系统一些基本的设置和操作票表格制作、操作票编号修改、典型操作票的输入等进行维护，对于五防系统出现的无法处理的故障，应通知厂家派专门的维护人员进行处理，不能随意改动设置。6结束语

在线式防误操作系统由于其“实时、在线”的本身技术特征，加上未来智能变电站顺序控制技术的不断完善、成熟，更可以配合远程在线实时自动监视系统，完全取消人工现场操作环节，只需单人在监控主机开票或选择操作模式即可自动实现整个操作流程，既保证了操作人员的安全又大大提高操作效率和可靠性。满足未来变电站视频及环境监控系统远程技术指导、监督的办公模式需要，为变电站实现智能化管理提供强有力的技术保障。随着电网的日新月异，在线式防误操作技术将在智能化变电站中得到越来越广泛的应用。

参考文献：

［1］一种新型的变电站在线式五防系统的实现.中华电源网.

［2］防止电气误操作装置管理规定.国家电网公司.

［3］国家电网公司电力安全工作规定.国家电网公司.

作者简介：陈兆瑜（1978~），女，电气助理工程师，毕业于广东广播电视大学计算机及应用专科，主要从事质量计量管理、电能表安装及高低压线路安装等工程施工管理工作。

图2机械编码锁

图3在线式五防系统操作流程图

止，就必须对水库的洪道设计所在地的周围环境、地质信息、引渠段或者进口段、泄流段或者急流段以及陡坡段、消能工、控制段或者堰流段、侧槽段或者侧堰深槽溢洪道进行不同情况的不同设计、布局、分布。其中引流段或者近口段是最受洪水损伤的堤坝，控制段或者堰流段不仅可以减少水流的汇聚力量，还可以增强水流的流向规律，泄流段或者急流段以及陡坡段的设计需要根据地形、走势、力量的平缓、转弯的急剧减少、力量的加大、增强大坝的冲击力以及有机来进行，侧槽段或者侧堰深槽溢洪道的水流特点为纵向泄流和侧向泄流，它的分布必须和水流呈现垂直状，而分布长度是通过等高线的向上延伸来进行测量，消能工只能在泄水末端设置，它是根据水利条件、地质、地形而确定选择形式。

参考文献：

［1］王雪冬，王子良，黄华.中小型水库溢洪道设计中的常见问题及其对策［J］.水利科技与经济，2009（37）：998~999.

［2］杜岩，秦树柏.中小型水库溢洪道设计中的常见问题及其对策［J］.水利科技与经济，2009（24）：307~313.

［3］戴相彦.中小型水库溢洪道设计中的常见问题及处理方法［J］.工程科技，2012（19）：296~297.

［4］冯威文.中小型水库溢洪道设计中常见的问题及应对措施探讨［J］.规划与设计，2012（13）：143~158.

［5］王振业.浅谈中小型水库的溢洪道设计［J］.建筑科技与管理，2011（2）：14~15.

作者简介：孙荣（1980~），男，本科。刘慧梅，（1981~），女，硕士。戚正吉（1978~），男，本科。

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