管道線路工程

[拼音]:yihongdao

[英文]:spillway

具有開敞式或帶有胸牆進水口的溢流洩水建築物。它可宣洩規劃的庫容所不能容納的洪水,防止洪水漫溢壩頂,保證大壩安全。溢洪道可與壩體結合設定,也可設在壩體以外的地方。其選型和佈置,根據水庫水文、壩址地形地質、水流條件、 樞紐佈置、 施工、管理條件及造價等方面,通過技術經濟比較確定。溢洪道除了應具備足夠的洩流能力外,還要保證在工作期間自身及鄰近建築物的安全,並使下洩水流與原河道水流妥善銜接。溢洪道的使用率,取決於洪水特性、工程開發性質和水庫設計標準,一般不經常工作,但卻是水庫樞紐中重要的建築物。

分類

溢洪道按洩洪標準和運用情況,可分為正常溢洪道和非常溢洪道,前者用以宣洩設計洪水,後者用於宣洩非常洪水。按其所在位置,可分為河床式溢洪道和岸邊溢洪道。河床式溢洪道通常是經壩身溢洪的溢流壩。岸邊溢洪道按結構形式可分為四類。

(1)正槽溢洪道:溢洪道的洩槽與溢流堰軸線正交,過堰水流與洩槽軸線方向一致;

(2)側槽溢洪道:溢流堰大致沿等高線佈置,水流從溢流堰洩入與堰軸線大致平行的側槽後,流向作近90°轉彎(圖1),再經洩槽或隧洞流入下游;

(3)井式溢洪道:進水口在平面上為一環形的溢流堰,水流過堰後,經豎井和隧洞流入下游(圖2);

(4)虹吸溢洪道:利用虹吸作用洩水,水流出虹吸管後,經洩槽流入下游(圖3),它可建在岸邊,也可建在壩體內。

組成

溢洪道通常由進水渠、控制段、洩水段、消能段及尾水渠組成。

(1)進水渠起進水與調整水流作用,前方水域應開闊,進水通暢,平面佈置力求平順,避免斷面突然變化,如需轉彎,其轉彎半徑宜大於5倍渠道水面寬度,渠底高程比堰頂高程低些;渠內水流平順均勻,水面波動小而無旋渦;流速不宜大於2~3m/s;進水渠是否砌護,視地質、渠線長短及流速大小而定。有的溢洪道,由於進水渠短或基本沒有進水渠,應注意合理選擇進口形式,保證進水條件。

(2)控制段是控制溢洪道洩流能力的部分,主要包括溢流堰及連線建築物。溢流堰設計應力求獲得大的流量係數及洩流時不產生空蝕或誘發危險振動的負壓,通常選用寬頂堰、實用堰(見堰流)、駝峰堰(圖4),有時也用帶胸牆的孔口。堰頂可設定或不設閘門。洪水量較小的中、小型工程,溢流堰可不設閘門;設閘門可調節控制庫水位和下洩流量,大中型工程中的溢流堰和帶胸牆的孔口均設有閘門。控制段孔口尺寸,要通過調洪演算,經綜合技術經濟比較選定。側槽溢洪道、井式溢洪道及虹吸溢洪道的控制段各具特點,需要相應考慮側槽、溢流喇叭口、漸變段、豎井和虹吸管的設計。

(3)洩水段是控制段和消能段的連線段,通常有洩槽與洩洪隧洞兩種形式。洩槽在平面上儘可能採用直線、等寬、對稱佈置;在實際工程中,往往因地質、地形,或為減少開挖、有利消能和減輕沖刷等原因,有時需要設定收縮段、擴散段或彎段。洩槽縱坡一般大於臨界坡度,為了減少工程量,洩槽沿程可以隨地形、地質變坡,但變坡次數不宜過多,變坡處宜用曲率半徑較大的平滑曲線連線。洩槽橫剖面在岩基上接近矩形,在土基上常採用1:1~1:2的梯形。洩槽邊牆高度,根據計算水深,並考慮衝擊波、水流摻氣的影響及一定安全超高確定。為了保護洩槽免遭沖刷和岩石不被風化,大中型工程一般都用混凝土襯砌。襯砌接縫表面應平整,要做好接縫止水和底部排水。為增強襯砌穩定,對岩基可用錨筋加固,對土基可採用錨筋樁。對於高水頭、大流量的溢洪道為防範空蝕破壞,可設定摻氣減蝕裝置或控制過水錶面不平整度。

(4)消能段通常採用挑流消能或水躍消能。

(5)尾水渠是當下洩水流不能直接歸入原河道時修建的,要求與下游河道妥善銜接。

佈置和形式選擇

壩址地形、地質、樞紐佈置及施工條件等對溢洪道佈置和選型影響很大。從開挖量大小考慮,當壩址附近有高程接近正常蓄水位的馬鞍形山口,或岸邊平緩,又能很快使下洩洪水歸原河道時,宜採用正槽溢洪道;若兩岸山高坡陡,可考慮採用側槽溢洪道;在過於陡峭的河岸上,宜採用洩洪隧洞或井式溢洪道。要避免將溢洪道佈置在大斷層和滑坡體等地質條件很差的岸坡上。在岩基上,可以修建各種形式溢洪道;在非岩基上,多修正槽溢洪道;當洩槽縱坡較陡時,有時可考慮採用多級跌水。從樞紐佈置方面考慮,溢洪道進、出口應離壩及其他建築物有適當距離,以免水流沖刷或迴流淘刷,影響建築物安全,水位波動不要影響水電站或通航建築物等正常執行。若溢洪道與大壩緊接,應修導水牆將兩者隔開,鄰近壩體要加強保護和做好防滲連線。溢洪道控制段應靠近水庫,以減少水頭損失。在需要隨時間調節和水庫水位變化不大的中小型水利樞紐中,宜採用虹吸溢洪道。在設計洪水和校核洪水水量相差很大的河流上,應考慮正常溢洪道與非常溢洪道分開佈置,以減少投資、加快施工進度。溢洪道佈置還應仔細考慮出碴、堆碴及碴石利用,做到與其他建築物相互協調,避免干擾。

參考書目

天津大學祁慶和主編:《水工建築物》,第2版,水利電力出版社,北京,1986。