水库除险加固工程溢洪道设计的实例分析

1、https:/水库除险加固工程溢洪道设计的实例分析水库除险加固工程溢洪道设计的实例分析摘 要：对于存在安全隐患的水库必须采取相应的除险加固措施，以保证水库的安全稳定运行，保护下游人民财产不受洪水侵害。某水库溢洪道存在较多安全隐患，在确定了溢洪道工程总布置后，分别从泄流能力计算、陡槽水力计算、消能计算等方面进行病险水库溢洪道加固设计。关键词：溢洪道；加固设计；实例分析水库除了为人们提供日常生活、农业灌溉、工业生产用水之外，还在防御洪水灾害发挥着不可替代的作用。但由于水库设计、施工、运行管理中存在的问题，部分水库达不到国家规定的防洪标准，而且随着水库运行时间延长，水库设施和各种设备不断老化，有些水

2、库工程存在较严重的质量问题，尤其是溢洪道，损坏严重。因此，有必要对病险水库进行除险加固设计，使水库发挥其作用，保护人民生命财产安全。1 工程概况某水库是一座以农业灌溉为主，兼顾防洪的小（2）型水库，大坝为均质土坝，最大坝高 10m，坝轴线长 87m，坝顶宽 2-3m，坝顶高程为 1000.00m。坝址以上集雨面积 2.89km2，总库容 32.8 万 m3，其中死库容 3.8 万 m3， 兴利库容 19.2 万 m3。设计标准按 20 年一遇洪水设计，50 年一遇洪水校核。大坝右岸有正槽式简易溢洪道一座，堰顶高程为 999.00m，堰宽 5m。三面无衬砌，且断面极不规则，溢洪道尾部被洪水冲刷出

3、直径 1-8m 大小不等的坑数个，泄洪能力极差。2 溢洪道存在的问题溢洪道进口处和控制段已经被损坏，两侧石挡墙砌石出现很大的裂缝和倾斜，消力池及海漫已被洪水冲毁，这样的质量通病已经影响水库正常泄洪，危及水库大坝安全。溢洪道应拆除重建，确证大坝的安全使用。3 溢洪道工程设计根据洪水复核及调洪演算的结果可知，水库现状坝顶高程为 1000.0m，未设防浪墙。设计溢流堰顶高程为 998.00m、从现堰顶下挖 1.0m 即可满足防洪安全要求。结合该水库工程的实际地形，水库溢洪道布置于大坝的右岸，为正槽式 溢 洪 道 ， 堰 型 为 宽 顶 堰 。 堰 宽 5m ， 堰 上 水 头 为 1.35m ， 堰

4、 长 10m（2.5h≥L≤10h），最大下泄流量为 11.71m3/s。溢洪道断面设计为矩形断面（m=0）。3.1 溢洪道水力计算3.1.1 临界水深 hk 计算https:/临界水深 hk 的计算公式为：hk=（αq2/g）1/3式中：α 行进流速系数（取为 1.0）q 单宽流量（2.34m3/s）g 重力加速度（9.8m1/2/s）经计算，hk=0.824m3.1.2 临界底坡计算根据公式 ik=gXk/aCk2Bk 计算，式中：ik：相应于临界水深 hk 时的临界坡度Xk：湿周（6.65m）A：流速分布不均匀系数，取为

5、 1Ck：相应于临界水深 hk 时的谢才系数（94.65m1/2/s）Bk：相应于临界水深 hk 时的水面宽度（5m）经计算得：ik=0.00153.1.3 堰段水面线鉴于水库的地质地形条件，本次设计中拟定溢洪道为正槽式溢洪道，堰型为宽顶堰，根据调洪演算的结果，其堰宽为 5m，堰上水头为 1.35m，堰项高程为 998.00m，堰长为 10m。3.1.4 泄槽段水面曲线计算由于水流在堰段末端产生临界水深，以此水深为泄槽段水面曲线计算的控制水深向下游逐段试算，根据泄槽段底坡必须大于临界底坡 ik=0.0015 的要求，结合该水库工程的实际地形条件，拟定底坡 i=0.117。水面曲线试算采用公式为

6、：ΔL1-2=（hgcosθ+αgvg2/2g）-（h1cosθ+α1v12/2g）/i-J 和 J=（n2v2）R4/3。3.2 消力池水力计算3.2.1、尾水渠水深计算https:/式中：Q：溢洪道最大下泄流量 11.71m3/s；n：糙率，取 0.015；b：尾水渠底宽 5m；i：尾水渠比降（i=0.005）；c：谢才系数；ω：过水断面面积；h：水深。经试算，尾水渠水深 h=0.728m。3.2.2、消力池前收缩水深 hc 计算式中：Eo′：堰顶水能

7、；hc：收缩水深；Q：下泄流量；φ：流速系数；g：重力加速度；B：消力池宽；经试算：hc=1.08m。3.2.3、跃后水深 hc″计算根据公式 hc″=hc/2（1+8q2/g0 鹔 c3）1/2-1进行试算：式中： hc″：跃后水深；q：单宽流量为 2.34m3/s；g：重力加速度 9.8m1/2/s；https:/hc：消力池前收缩水深 1.08m；经试算，hc″=3.94m。又根据σ=（h+s+Z）/ hc″，式中：h：尾水渠水深 0.728m；s：消力

8、池挖深 2.5m；Z：水面出池降落高度 2.23m；hc″：跃后水深 3.94m；经计算得：hc=1.08m hc″=3.94ms=2.5m Z=2.23m则消力池底板高程=990.18m；尾水渠底板高程=992.68m。3.2.4、消力池长计算根据公式 L=L1+0.7Lj 进行试算，得消力池长 L=20m。3.3 溢洪道布置结合实际地形条件，溢洪道布置于大坝的右岸，为正槽式溢洪道，由溢流堰、泄槽段、消力池和尾水渠组成。3.4 溢洪道构造溢洪道边墙采用直墙式挡土墙，底板与边墙全部用 30cm 厚现浇 C20 砼衬砌；消力池段底板及边墙均采用 30cm 厚现浇 C20 钢筋砼衬砌；尾水渠段底板及边墙采用现浇 C20 砼衬砌，厚为 30cm。洪道在溢流堰及水平段底板两侧设伸缩缝，其余每隔 10m 设伸缩缝，相应设防滑齿槽，缝用沥清砂浆回填；为了减小底板扬压力，在砼底板下设（30×30cm）排水盲沟 1 条，横向排水盲沟间距为 10m。4 结束语在病险水库加固设计中，溢洪道工程是整