水庫(kù)是江河防洪工程體系的重要組成部分，它承擔(dān)著重要的調(diào)蓄任務(wù)。水庫(kù)出現(xiàn)病險(xiǎn)，不僅降低對(duì)洪水的調(diào)控能力，削弱其自身的防洪減災(zāi)功能，也會(huì)致使水庫(kù)不能安全運(yùn)行，會(huì)給下游廣大人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅。因此，為了確保水庫(kù)的安全運(yùn)行，有必要對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固，在此，本文就小型病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)做簡(jiǎn)要闡述，以供參考。

1洪水計(jì)算方法

1.1 認(rèn)真復(fù)核水庫(kù)流域特征參數(shù)

水庫(kù)壩址控制集水面積F（km2）、河流L（km）、坡降（%）等流域特征參數(shù)，是設(shè)計(jì)洪水計(jì)算的基礎(chǔ)，應(yīng)根據(jù)適當(dāng)比例的地圖進(jìn)行勾繪量算后再采用。

1.2 設(shè)計(jì)暴雨

1.設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量

在設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)水庫(kù)流域或周邊控制雨量站30年以上實(shí)測(cè)的最大1h、6h、24h的暴雨資料，進(jìn)行頻率計(jì)算和適線分析，確定各頻率設(shè)計(jì)暴雨。

當(dāng)暴雨資料缺乏時(shí)，可用暴雨公式計(jì)算任一歷時(shí)的設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量，即暴雨公式為：

TP=Sp/Tn

式中，T——暴雨歷時(shí)；h；

TP——歷時(shí)為T(mén)、頻率為P的最大平均降雨強(qiáng)度，mm/h；

Sp——T=1.0h的最大平均降雨強(qiáng)度，與設(shè)計(jì)頻率p有關(guān)，稱雨力，mm/h；

n——暴雨衰減指數(shù)，T＜1h為n0，1-24h為n2，在水文手冊(cè)中查取。

雨力Sp與設(shè)計(jì)頻率p有關(guān)，可由流域中心的設(shè)計(jì)24h雨量P24推求：

PTP=TP T= Sp T1-n

當(dāng)T=24h時(shí)，PTP= P24P，n=n2，代入上式，得

Sp= P24P×24 n2-1

求得Sp后，即可按式（PTP=TP T= Sp T1-n）推求任一歷時(shí)T的設(shè)計(jì)點(diǎn)雨量。

2.設(shè)計(jì)面雨量

當(dāng)工程控制流域面積小于100 km2時(shí)，設(shè)計(jì)面雨量直接用點(diǎn)雨量代替；當(dāng)工程控制流域面積大于或等于100 km2時(shí)，應(yīng)根據(jù)該區(qū)域的點(diǎn)面雨量轉(zhuǎn)換系數(shù)進(jìn)行修正。

3.設(shè)計(jì)點(diǎn)暴雨量和面暴雨量的推求，可按頻率分析的方法進(jìn)行。其中，設(shè)計(jì)流域特大暴雨的重現(xiàn)期可根據(jù)該次暴雨的雨請(qǐng)、水情及鄰近地區(qū)的長(zhǎng)系列暴雨資料分析確定。當(dāng)設(shè)計(jì)流域缺乏大暴雨資料，可移用鄰近地區(qū)的暴雨資料加入設(shè)計(jì)流域暴雨系列進(jìn)行頻率分析。但對(duì)移用的可能性及重現(xiàn)期應(yīng)進(jìn)行分析，并注意地區(qū)差別，做必要的改正。

1.3 設(shè)計(jì)洪水

設(shè)計(jì)洪水是工程設(shè)計(jì)和施工的重要依據(jù)，因此應(yīng)根據(jù)工程任務(wù)及設(shè)計(jì)要求、水文資料條件，選擇合適的方法分析計(jì)算設(shè)計(jì)洪水，提出滿足設(shè)計(jì)要求的洪水成果。在設(shè)計(jì)時(shí)，一般包括洪峰流量、洪水總量及洪水過(guò)程。即具體的計(jì)算方法如下：

1.壩址或其上、下游鄰近地點(diǎn)具有30年以上實(shí)測(cè)和插補(bǔ)延長(zhǎng)洪水流量資料，并有調(diào)查歷史洪水時(shí)，可直接采用流量頻率分析法計(jì)算設(shè)計(jì)洪水。

2.工程所在地區(qū)具有30年以上實(shí)測(cè)和插補(bǔ)延長(zhǎng)暴雨資料，可通過(guò)計(jì)算設(shè)計(jì)暴雨間接推算設(shè)計(jì)洪水。

3.當(dāng)缺乏流量或雨量資料的水庫(kù)，亦可采用地區(qū)綜合法推求設(shè)計(jì)洪水。

4.產(chǎn)流計(jì)算可采用蓄滿產(chǎn)流的簡(jiǎn)易法。

5.匯流計(jì)算可根據(jù)設(shè)計(jì)流域面積大小，選用不同的計(jì)算方法。如集水面積大于50 km2時(shí)，可采用瞬時(shí)單位線法；當(dāng)面積小于50km2時(shí)，可用推理公式計(jì)算。

2大壩除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)問(wèn)題

2.1 大壩防滲設(shè)計(jì)

2.1.1 壩基防滲

由于壩基防滲的處理方法應(yīng)在汛期到來(lái)之前施工完畢，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)過(guò)程中，除了考慮到施工質(zhì)量外，施工進(jìn)度計(jì)劃也是設(shè)計(jì)中該考慮的一點(diǎn)重要因素。目前，對(duì)壩基防滲的處理方法一般采取帷幕灌漿法。

2.1.2壩體防滲

在壩體防滲處理中，不宜采取局部防滲措施，而應(yīng)采取整體、連續(xù)的防滲措施，因此在設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)壩體填筑質(zhì)量、滲流涉及范圍及滲流量的大小，以及施工條件來(lái)確定是采用劈裂灌漿還是采用高噴灌漿或混凝土防滲心墻，同時(shí)在一定條件基礎(chǔ)下，還可以采用其他的防滲措施。如，當(dāng)壩高較低（壩高15m及以下）或者放空水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固的大壩，壩基防滲看采取垂直土工膜料防滲，即在內(nèi)坡坡腳、內(nèi)坡坡面或者壩頂垂直開(kāi)槽（寬度為0.15-0.3m），在槽內(nèi)垂直埋設(shè)土工膜料進(jìn)行防滲；壩體防滲可采用在內(nèi)坡鋪設(shè)土工膜料進(jìn)行防滲處理。

2.2 壩頂及壩高加固設(shè)計(jì)

2.2.1壩頂加固設(shè)計(jì)

當(dāng)壩頂欠高欠寬時(shí)，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)其自身的具體因素采取適宜的設(shè)計(jì)方法，即：（1）當(dāng)壩頂欠高欠寬≤1.0m時(shí)，應(yīng)將壩頂內(nèi)外坡坡頂線往坡面下移并做路沿石，當(dāng)其滿足寬度要求后壩頂再填土加高；（2）當(dāng)壩頂欠高欠寬＞1.0m時(shí)，可在上游側(cè)做防浪墻，下游培土加厚，然后在壩頂上適當(dāng)回填土加高，且要確保填筑料的質(zhì)量，并確保壩頂?shù)膶挾缺M量偏向于規(guī)范要求的最大值。

2.2.2 壩高加固設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)時(shí)，混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)不低于C20，粗骨料盡量采用人工碎石，且設(shè)計(jì)時(shí)混凝土的厚度宜取15-20cm左右。

當(dāng)壩坡較陡時(shí)，抗滑穩(wěn)定不能滿足要求時(shí)，一是如果壩頂較寬時(shí)，可考慮采取削坡的措施；二是若壩寬不能滿足于削坡放緩時(shí)，可采取內(nèi)破坡腳拋石壓坡，外坡也可砌石貼坡壓坡的措施。

3 溢洪道除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)問(wèn)題

溢洪道應(yīng)進(jìn)行泄流能力、水面線、消能防沖、堰基抗滑穩(wěn)定及基底應(yīng)力、邊墻抗滑穩(wěn)定及抗傾覆計(jì)算，并列出計(jì)算參數(shù)及計(jì)算成果。在本文中，只列舉其相關(guān)的計(jì)算公式。

3.1 溢洪道水力計(jì)算

1.進(jìn)口段

進(jìn)口段水力設(shè)計(jì)應(yīng)使本段內(nèi)水流平順、穩(wěn)定、水面波動(dòng)及橫向水面比降小，應(yīng)避免回流和漩渦。

2.控制段的計(jì)算

采用（SL253-2000）《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》中寬頂堰流計(jì)算公式計(jì)算，即公式為：

Q=εmBH03/2

式中，Q——流量，m3/s；

ε——閘墩側(cè)收縮系數(shù)，ε=1；

m——流量系數(shù)；

B——溢洪道凈寬，m；

H0——計(jì)入行進(jìn)流速的堰上總水頭。

3.2 消能防沖

依據(jù)（SL253-2000）《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》，消力坎高度及消力池長(zhǎng)度采用如下公式計(jì)算：

d=σh2－h(huán)t－△Z

△Z=〔－〕

Lk=0.8L

h2=（－1）

Fr1=V1/

式中：d，消力坎高度，m；Lk，消力池長(zhǎng)度，m；σ，安全系數(shù)，取σ=1.05；h2，躍后水深，m；h1，收縮斷面水深，m；ht，消力池出口下游水深，ht=1.0m；Q，流量，m3/s；b，消力坎寬度，m；Φ，消力池出口的流量系數(shù)，取Φ=0.95；L，自由水躍的長(zhǎng)度，m；v1，收縮斷面平均流速，m/s；Fr1，收縮斷面弗勞德數(shù)。

3.3 邊墻穩(wěn)定計(jì)算

1.抗滑穩(wěn)定計(jì)算，即公式為：

Kc=fΣW/ΣP

式中：Kc，抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f，基礎(chǔ)面與基巖接觸面摩擦系數(shù)；ΣW，作用于墻體上的全部荷載對(duì)計(jì)算滑動(dòng)面的法向分值；ΣP，作用于墻體上的全部荷載對(duì)計(jì)算滑動(dòng)面的切向分值。

2.抗傾覆穩(wěn)定計(jì)算，即公式為：

Ko=ΣMy/ΣMo

式中：Ko，抗傾穩(wěn)定安全系數(shù)；ΣMy，作用于墻體的荷載對(duì)墻前趾產(chǎn)生的穩(wěn)定力矩；ΣMo，作用于墻體的荷載對(duì)墻前趾產(chǎn)生的傾覆力矩。

4放水設(shè)施除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)問(wèn)題

放水涵管是水庫(kù)的輸、排水建筑物，是水利工程中能獨(dú)立發(fā)揮功用的重要建筑物之一。在病險(xiǎn)水庫(kù)的加固工程中，如果不及時(shí)對(duì)放水涵管進(jìn)行除險(xiǎn)加固處理，勢(shì)必會(huì)威脅到大壩的運(yùn)行安全。

首先，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)對(duì)舊放水涵管進(jìn)行拆除及封堵。在封堵時(shí)應(yīng)進(jìn)行全面封堵，同時(shí)還應(yīng)對(duì)管壁及管周進(jìn)行回填灌漿截滲，對(duì)封堵后的涵管管內(nèi)采用C20混凝土及黏土碎石進(jìn)行充填灌漿，并在封堵的末端設(shè)置反濾排水段。

其次，對(duì)于新建的放水設(shè)施，除了要滿足灌溉、發(fā)電、供水及水庫(kù)出險(xiǎn)、搶險(xiǎn)的要求外，進(jìn)出口要盡量遠(yuǎn)離壩體，進(jìn)出口軸線與邊坡夾角應(yīng)盡可能大，在條件允許的情況下，可采取穿越山體的隧洞式放水隧洞，