淺析中小型水庫(kù)溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的一些常見(jiàn)問(wèn)題及處理措施
摘 要: 作為水庫(kù)的三大建筑物之一 ------ 溢洪道，在水庫(kù)的運(yùn)行中，發(fā)揮著必不可少的作用，具有十分重要的意義。本文作者依照自己的工作經(jīng)驗(yàn)，又結(jié)合相關(guān)資料，首先詳細(xì)分析了中小型水庫(kù)溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的一些常見(jiàn)問(wèn)題，然后又針對(duì)這些問(wèn)題分析給出了相應(yīng)的對(duì)措，希望能夠保證工程安全、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。
關(guān)鍵詞: 中小型水庫(kù);溢洪道;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);施工問(wèn)題;常見(jiàn)問(wèn)題
引言:
關(guān)于中小型水庫(kù)溢洪道結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，一方面關(guān)系著工程的的質(zhì)量安全以及工程效益，更為重要的是關(guān)系著周邊百姓的生活安全�？茖W(xué)、合理的溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中占據(jù)著十分重要的地位。
一、中小型水庫(kù)溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的常見(jiàn)問(wèn)題分析
1、在洪水期間，溢洪道能夠及時(shí)的排水，緩解水庫(kù)大壩的壓力，保證水庫(kù)安全。但是，中小型水庫(kù)在工程造價(jià)方面存在限制，使得設(shè)計(jì)采用的洪水標(biāo)準(zhǔn)不規(guī)范，偏低，同時(shí)，選用的洪水?dāng)?shù)據(jù)也偏小，最終導(dǎo)致溢洪道設(shè)計(jì)尺寸偏小。而且由于溢洪道周邊巖體容易風(fēng)化坍落，降低了溢洪道的泄流能力。另一方面，溢洪道在布置上，因?yàn)楣こ淘O(shè)計(jì)的進(jìn)出口距離壩身太近，導(dǎo)致進(jìn)口段沒(méi)有護(hù)砌，而且壩肩和溢洪道之間的間隔薄弱，在泄洪時(shí)容易發(fā)生沖蝕現(xiàn)象，威脅壩肩的安全。還有的溢洪道設(shè)計(jì)中，徒槽末端緊貼壩腳，這樣在發(fā)生橫流沖刷時(shí)，對(duì)壩腳的威脅更嚴(yán)重，不利于大壩的安全運(yùn)行[1]。
2、在對(duì)溢洪道平面彎道進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，避免出現(xiàn)半徑過(guò)大或者收縮過(guò)度的情況，不利于泄流。因?yàn)閺澋捞帲樗牧鲬B(tài)以及流勢(shì)變化劇烈，不容易控制，容易形成兩岸水面差，最終產(chǎn)生折沖水流，降低泄流能力和效果。同時(shí)，彎道處也容易發(fā)生壅水以及流態(tài)變化，沖擊溢洪道。另外，在對(duì)溢洪道的縱橫剖面進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，陡坡設(shè)計(jì)比降過(guò)陡，同時(shí)一些溢洪道處在非巖性山坡上，而且在溢洪道底部也沒(méi)有有效的反濾襯砌，這樣在遇見(jiàn)大雨的時(shí)候，容易因?yàn)闈B水產(chǎn)生滑坡，降低結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在對(duì)溢洪道的橫斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，由于沒(méi)有注意兩側(cè)山坡開(kāi)挖坡度，導(dǎo)致陡坡設(shè)計(jì)比降過(guò)陡，而且由于襯砌太薄，容易出現(xiàn)坍方和滑坡。在對(duì)溢洪道的平面布置時(shí)，因?yàn)樯舷掠螖嗝娴倪B接不當(dāng)，出現(xiàn)“瓶頸”現(xiàn)象，也能夠降低泄洪能力[2]。除此之外，如果不注意溢洪道末端的高低情況以及與河道銜接部分的砌護(hù)處理，則很容易造成嚴(yán)重沖刷，并且隨著時(shí)間的推移向上延伸，最終破壞整個(gè)建筑物。
3、現(xiàn)階段，我國(guó)的水力設(shè)計(jì)方法仍不完善。例如：在溢洪道的進(jìn)口處布置引洪平流段的時(shí)候，水力計(jì)算沒(méi)有關(guān)注水頭損失，而且在水頭損失較大的情況下，這部分損失也要在計(jì)算的范圍之內(nèi)。還有，對(duì)溢洪道的消能工設(shè)計(jì)不恰當(dāng)，忽視型式選擇，造成消力墻的長(zhǎng)度和深度不夠，降低消能力度，導(dǎo)致下游河段沖刷嚴(yán)重。另外，一些工程設(shè)計(jì)沒(méi)有考慮溢洪道在泄洪時(shí)的工程特性，泄洪時(shí)的高速水流具有強(qiáng)大的沖擊力，會(huì)產(chǎn)生劇烈的震動(dòng);還有一些溢洪道因?yàn)槭褂玫臐{砌石強(qiáng)度低，導(dǎo)致砌護(hù)的厚度以及高度不能夠抵御高流速的沖刷，降低了結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;還有一些溢洪道設(shè)計(jì)在非巖基上，因?yàn)榈撞繘](méi)有反濾排水設(shè)備，容易造成塌滑[3]�？傊�，這些問(wèn)題都將嚴(yán)重影響工程質(zhì)量。
二、針對(duì)中小型水庫(kù)溢洪道結(jié)構(gòu)中存在問(wèn)題，采用的具體方法對(duì)措
在溢洪道的設(shè)計(jì)中，首先要充分掌握各種資料，同時(shí)結(jié)合工程安全以及經(jīng)濟(jì)效益，檢測(cè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范性。下面是作者依照自己的工作實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)出來(lái)的具體的應(yīng)對(duì)措施。
1、 合理、科學(xué)的規(guī)劃布局
在對(duì)溢洪道的布局進(jìn)行規(guī)劃時(shí)，要充分利用地形地貌，盡可能的使設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)合理又安全。例如：當(dāng)主壩口子狹窄時(shí)，可以布置側(cè)槽式溢洪道;在天然山坳中布置溢洪道等。關(guān)于溢洪道的規(guī)劃布局要遵從以下原則：線(xiàn)路短且沒(méi)有彎道，同時(shí)保證基礎(chǔ)堅(jiān)硬均勻，溢洪道的出口不能夠距離壩體太近;在滑坡或者是崩塌地段，由于容易發(fā)生災(zāi)害，嚴(yán)格禁止布置工程。關(guān)于溢洪道主要有四大部分組成，各部分的要求如下所示：
�、� 引流段。 引流段也就是近口段，喇叭口的進(jìn)口形狀可以促進(jìn)引流平順，同時(shí)長(zhǎng)短不能夠太長(zhǎng)，這樣可以降低損失。盡可能的避免設(shè)置彎道，如果受到地形限制，不可避免時(shí)，則要保證彎道的設(shè)置遠(yuǎn)離壩腳，同時(shí)設(shè)置的彎曲段要平緩，這樣就能夠防止壩腳被沖刷。另外，在引流段要采用矩形或者是梯形的截面。
�、� 控制段。 控制段也就是堰流段，一方面要讓近口水流和控制段的建筑物相垂直，同時(shí)也要依照地形條件以及設(shè)計(jì)要求，設(shè)置控制段，這樣才能夠保證水流平穩(wěn)。一段情況下，堰頂寬度不能低于三倍的堰上水頭，在堰口處要利用漸變段連接的方式連接上流引流段，保證收縮角在12°左右;在堰體較寬的情況下，溫度縫和沉陷縫之間的間距在10---15m之內(nèi)[4]。
�、� 泄流段。 泄流段也就是陡坡或者是急流段。在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，這一部分的平面要利用直線(xiàn)布置，避免出現(xiàn)因?yàn)榱鲬B(tài)的變化而形成的負(fù)壓;另外，縱斷面的設(shè)計(jì)要結(jié)合低地理形勢(shì)采用多種方式;在陡坡段的設(shè)計(jì)要有統(tǒng)一的比降;泄水段因?yàn)榱魉俑撸瑸榱吮ＷC安全，可以布置在巖基上，對(duì)于新鮮巖基上的泄水道，不需要進(jìn)行砌護(hù)。
�、� 消能工。 消能工一般情況下設(shè)置在泄水段末端，但是關(guān)于它具體的型式選擇則要考慮到各種因素條件，采用多級(jí)躍水，同時(shí)保證末端的躍流段距離壩腳100---150m。如果對(duì)于非巖基，則要利用底流消能，同時(shí)在末端要設(shè)置消力池。關(guān)于消力檻的形式主要運(yùn)用在泄流量不大的情況下，例如在遠(yuǎn)驅(qū)式水躍上的應(yīng)用[5]。
⑤ 側(cè)槽段。 一般的工程設(shè)計(jì)中，側(cè)槽段的布置要垂直于水流向，同時(shí)，側(cè)槽段的長(zhǎng)度依照具體情況而定。
2、 正確的水力計(jì)算方法以及結(jié)構(gòu)計(jì)算
在中小型水庫(kù)的溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，水力計(jì)算關(guān)系著工程設(shè)計(jì)的精確性，直接影響著工程的質(zhì)量。對(duì)于溢洪道不同的部分，都有規(guī)定的計(jì)算方式，在選擇的時(shí)候一定要結(jié)合實(shí)際情況，按照規(guī)定要求進(jìn)行選擇。例如，關(guān)于引流段的水力計(jì)算，要利用查爾諾門(mén)斯基方法。
結(jié)構(gòu)計(jì)算關(guān)系著建筑物的安全穩(wěn)定性能。對(duì)于一般的護(hù)坡或者是擋土墻可以利用一般的方法進(jìn)行計(jì)算其穩(wěn)定性，但是關(guān)于陡坡面的砌護(hù)厚度在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計(jì)算的時(shí)候，一定要滿(mǎn)足滑動(dòng)安全，關(guān)于滑動(dòng)穩(wěn)定的控制十分重要，這時(shí)就要計(jì)算護(hù)面上的滑動(dòng)力，主要包括水流靜壓力，滲透壓力等。在進(jìn)行消力池底板厚度的結(jié)構(gòu)計(jì)算時(shí)，一定要滿(mǎn)足抗浮穩(wěn)定性的要求。因?yàn)�，消力池的底板四周受到了邊界的約束，不存在滑動(dòng)問(wèn)題，這時(shí)就需要關(guān)注其抗浮穩(wěn)定性的計(jì)算�？垢×χ饕械装逅匾约案≈剡@兩種力量，安全系數(shù)在1.3---1.5之間。
3、 有效監(jiān)控施工質(zhì)量，保證工程運(yùn)行維護(hù)和管理
溢洪道的主要功能就是泄洪，因此，必須保證溢洪道能夠安全排泄各種洪水。在設(shè)計(jì)施工的時(shí)候，業(yè)主一
定要遵守國(guó)家相關(guān)法規(guī)和制度，選擇實(shí)力和質(zhì)量信譽(yù)高的施工單位，同時(shí)施工單位在設(shè)計(jì)施工的時(shí)候，一定要有完善的內(nèi)部監(jiān)控管理方法，實(shí)行施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理，避免出現(xiàn)上文中的各種質(zhì)量缺陷。另外，關(guān)于溢洪道工程在運(yùn)行的過(guò)程中，要加強(qiáng)維修和管理。在泄洪之后要及時(shí)的檢查建筑物和相關(guān)設(shè)施的運(yùn)行狀況，及時(shí)處理各種問(wèn)題，做好維護(hù)工作，保證工程安全運(yùn)行。
三、小結(jié)：
綜上所述，本文主要分析了中小型水庫(kù)溢洪道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，同時(shí)也提出了具體的方法對(duì)措，希望能夠保證工程運(yùn)行安全、經(jīng)濟(jì)。但是關(guān)于溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍有一些問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)者和施工者不斷的研究探索。
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