關於小型水庫溢洪道加固最佳化設計論文

　　1小型水庫溢洪道設計中存在的普遍問題

　　1.1溢洪道洩流量設計的計算問題

　　在小型水庫溢洪道設計的過程中，溢洪道流量的計算十分重要。由於在不同的水庫中，溢流堰的結構形式存在著區別，導致在溢洪道流量計算過程中，所採用的流量係數不盡相同。因此，這就容易使設計人員在溢洪道流量計算的過程中出現差錯，從而導致水庫的洩洪能力和水庫的設計標準不相符。

　　1.2佈置不合理

　　在對小型水庫溢洪道加固設計的過程中，由於其地質情況可能存在不同，有時會出現溢洪道佈置不合理的情況，使溢洪道在使用過程中，容易受到周圍地質情況的影響，從而出現質量問題。這不僅對水庫的正常使用造成了嚴重的影響，還存在著一定的安全隱患。

　　1.3水力計算方法不合理

　　目前，在我國大多數小型水庫除險加固設計的過程中，設計人員並沒有採用科學的設計方法和專業的設計手段進行設計，這就容易導致設計成果不符合水利工程相關標準，嚴重影響水庫工程設施的正常執行。而在溢洪道執行的過程中，由於影響溢洪道結構質量的因素很多，如果設計人員在對其進行設計的過程中，考慮得不夠充分，那麼就會使得溢洪道在水力衝擊和周圍環境的影響下出現問題。

　　1.4洩槽（陡坡）段存在問題

　　在對溢洪道洩槽段進行設計的過程中，主要存在兩個方面的問題：一是洩槽段的坡度問題，二是洩槽段的轉彎問題。這兩個方面的問題，如果在溢洪道設計的過程中沒有進行有效的處理，那麼就會加大水流對溢洪道邊界的衝擊，使得溢洪道在水力衝擊的影響下，其洩槽段存在問題，從而影響水庫的正常執行。

　　1.5消力池問題

　　由於歷史原因，受水庫修建時的資金和技術條件限制，相當數量的小型水庫都沒有消能防衝設施，導致幾乎每年汛期都會有溢洪道水毀事故發生。有溢洪道消力池的水庫主要存在以下問題：

　　①消力池出口水流受阻或受陡坡段彎道影響，水流條件惡化，導致消力池破壞。有的消力池太短、太淺，水流在池內消能不充分，淘刷底板，致使消力池破壞；有的消力墩設定不當，水流紊亂，流速大時，在消力墩上會產生氣蝕。

　　②消力池下游尾水位過低，洩洪時可能形成遠驅水躍，嚴重沖刷下游海漫；③消能不充分，下游遭受沖刷，嚴重時會發展成沖刷坑，影響溢洪道安全。特別當消力池出口離壩腳較近時，水流沖刷壩腳，危及大壩安全。

　　2溢洪道最佳化設計策略

　　2.1在溢洪道洩流量設計計算中

　　要正確分清寬頂堰、實用堰、明渠三種水流形態和工作條件，這樣才能正確計算溢洪道的實際過流能力，以避免造成與設計條件不相符的情況。

　　2.2溢洪道的佈置應根據地形、地質、工程特點、樞紐佈置、施工及運用條件等綜合因素進行全面考慮。

　　如果大壩附近有天然山坳可以佈設溢洪道則最為理想，如果地形狹窄無法佈置正堰，則可考慮選擇側槽式溢洪道。溢洪道規劃佈置的主要原則是：基礎堅硬均一，線路短，無彎道，出口遠離大壩，工程嚴禁佈置在滑坡或崩塌體上。

　　2.3針對眾多小型水庫現狀，對不滿足防洪要求的水庫可進行溢洪道拓寬、拓深

　　對溢洪道拓寬、拓深均有困難的水庫，也可考慮加高大壩與拓寬溢洪道相結合的方案進行比較，選取較優方案。此外，在洪水複核中，若為滿足防洪要求的洩洪流量與現行洩洪流量相差不大時，也可改變溢洪道形式。

　　2.4為了使水力計算與工程特性相一致，選擇正確的計算公式十分重要

　　具體如下：進口段的水力計算可採取自下游控制斷面向上遊反推求水面曲線的方法進行，進口段起始端須先計算水位雍高，才能求得洩洪時的庫水位；控制段的洩流計算可根據《溢流堰水力計算設計規範》建議的方法計算，同時正確選用流量係數，使其與實際的堰型相一致；洩槽段水力計算方法較多，如對底寬漸變的陡槽段可用查氏方法分段詳算，陡槽底寬固定不變時，可採用B-Ⅱ型降水曲線方法計算；消能設施的水力計算根據不同的消能方式，採用不同的計算方法，在選定消能設施的尺寸時，應該留有餘地。對於一些重要的水庫，其水力計算成果還應透過模型試驗加以驗證。側槽段的水力計算過去常採用“扎馬林法”，但由於該法計算時採用了均勻流假定，而實際水流狀態是沿程變數流，故不符合適用於均勻流的`洩流公式，因而與實際洩流情況有較大出入，根據水流動量或能量關係而採用的水面曲線推算的公式比較符合實際洩流情況。由於側槽內實際的流態十分複雜，故在堰頂對面的岸坡水面要比平均水位抬高5%～20%，因此其設計的襯砌的高度、厚度要考慮上述影響。

　　2.5溢洪道末端的消能設施主要有底流消能、面流消能和挑流消能

　　對消能存在的問題，土石壩大部分採用修建消力池洩能的方式處理。消力池底板厚度應滿足抗浮穩定要求，由於底板四周邊界的約束作用，一般沒有滑動問題，因此僅需對其抗浮要求進行穩定計算。

　　3結束語

　　在我國經濟發展的過程中，修建了許多小型水庫。這些小型水庫的建設，不僅可以滿足農業灌溉、工業用水和人民生活用水的需求，還有著良好的防洪效果。但是，由於在對溢洪道進行加固設計的過程中，容易受到多方面因素的影響，從而出現質量問題，對水庫的正常執行有著一定的影響。因此為了有效的解決在小型水庫設計中溢洪道存在的問題，技術人員就要根據工程的實際情況和相關的規範，對其進行最佳化設計，使其滿足工程設計的要求。