正槽式溢洪道的设计与应用

正槽式溢洪道的设计与应用

中国是一个自然灾害频繁发生的国家，尤其是严重的洪水泛滥。因此,在我国河岸的建设质量尤为重要。溢洪道是我国许多水库中最重要的组成部分,当洪水来临时,它能发挥非常重要的作用。溢洪道的建设不仅能够宣泄洪水,还能在很大程度上保护整个河岸的工程建设。所谓的河岸溢洪道指的是在坝体以外的河岸上所修建的溢洪道。河岸溢洪道的应用是十分广泛的,既能应用在薄拱坝或轻型支墩坝的水库枢纽中,同时也能应用在重力坝的水库枢纽中。正槽式溢洪道结构简单、安全,其最大的优势在于泄洪能力比其他溢洪道要大的多。为此,应该加强对正槽式溢洪道设计的重视。文章就正槽式溢洪道的设计,提出了一些在设计中应注意的问题,旨在提高正槽式溢洪道的建筑质量,有效地防洪。一、引水渠底宽度引水渠建设的好坏直接关系到溢洪道的泄洪能力,其作用是将水库中的水引进控制堰。在引水渠的施工中,对水渠的底宽和水渠的流速控制是非常重要的。如果施工时,引水渠没有处理好,很容易导致泄洪时洪水的回流,以及过堰水流量大小不一,使溢洪道的泄洪能力减弱。关于引水渠底宽的宽度,相关方面有明确的规定,即引水渠底宽可为等宽或顺水流方向收缩,在与控制段连接处应与溢流前沿等宽。这一规定是根据多年的经验累积,以及常年的科学研究得出的结论。因此,在溢洪道的设计中,对于引水渠的宽度问题,应依照理论成果进行设计。溢洪道中,引水渠的水流速度设计在工程建设中有至关重要的作用。相关的规范对多个工程资料进行了分析研究,设计流速低于3m/s、高于5m/s的共7个,低于3m/s的占20.59%,占少数,设计流速高于5m/s的,占多数,从而可以看出,差距较大。因此,相关部门对此作了进一步的研究,研究结果经检验是科学的,其结果为:进水渠设计流速不大于4.0m/s,以控制在1~2m/s为宜。二、实用堰的选择对于控制段的施工方法在溢洪道建设中是最为关键的环节之一。控制段的作用是控制水库的水位,同时也控制水库的下泄流量。因此,在控制段的建设过程中,必须要对控制端的堰型做出很好的选择,但一般来说,比较常用的有两种:宽顶堰和实用堰。宽顶堰与实用堰的区别在于宽顶堰结构上要比实用堰要简单的多,所以施工也较为方便。在具备这些优势的同时,也有一些劣势,机泄洪流量低,因此,该堰型一般适用于一些泄洪能力需求不强的中小型水库。与宽顶堰相反,实用堰的泄洪流量大,因此,通常用在大中型水库。在正槽式溢洪道的建设中,选择实用堰做控制段占多数。实用堰型有很多种,但经常用的只有两种:一种是WES型,另外一种是驼峰堰。而在这两种堰型中,WES型的泄洪能力要比驼峰堰型大,因此建议,如果从这两种做出选择,优先选择WES型。而驼峰堰相对于WES型来说,施工相对简单,但稳固性比较好,比较适合于建设在土质疏松的地方。本文还要提出一种目前还没有得到推广应用的实用堰型—机翼形堰,一些专家对该堰型进行了研究,研究结果显示机翼形堰受压力小,且抗洪流量大,其作用要比WES形稍高一点。所以,在今后的堰形选择上,机翼形堰也是一种很好的选择。三、设计把堰面位置位置作为对堰顶水头H的控制如果考虑不到位,会直接导致溢洪道在泄洪时泄洪量达不到预期值,从而引发重大的水灾事故。所以,对堰顶水头H的控制必须加以重视。堰顶水头应以控制堰上游(4~6)H处的水位作为计算标准。主要情况有两种:一种水库没有引水渠,且溢流堰面接近水库,这种情形下,可以用水库的水位计算堰顶水头;另外一种情况是水库的引水渠相对比较长时,可以用引水渠的水面线确定堰顶水头。在控制好堰顶水头H的同时,要选择合适的堰面定型设计水头Hd,合适的堰面定型设计水头H是控制泄洪量的关键环节。一般来说,在溢洪道的设计施工中,经常会选择小的定型设计水头,这是由于在溢洪道的建设中,堰一般都是低堰。相关的规范规定低堰的定型设计水头Hd一般取为堰顶最大水头的65%~85%。四、项目实施时,堰面高度不能满足到下游由上述可知,在溢洪道的控制段中,经常采用低实用堰,而低实用堰虽然优势很多,但是也有一定的劣势。其劣势就在于低实用堰的流量受堰的高矮的影响。如果想提高泄洪量,那么就要增加堰高。然而,如果堰的高度不够,当水库遇特大洪水时,水库的堰面所承受的压力就会超过它所能够承担的压力,从而导致泄洪能力不足。根据相关规定,上游堰高P1不小于0.3倍的堰面定型设计水头Hd。然而,还有一种情况出现时,应另当别论,即下游堰高P2过小时,由于堰面太短,从而导致,洪流流过堰时,洪流不能很好的转向,从而会出现泄洪能力越来越低的严重问题。如果想要使得这种情况不出现,就必须将问题提前解决,在建设堰的高度时,就应该确保堰的高度一定要达标。堰的高度达标后,堰面曲线就会变长,从而提高泄洪能力,解决上述问题。有些项目在建设时,为了保证质量,提高泄洪能力,在施工时就将堰面的长度增加,这样做固然是非常好的,但在施工时,相关人员一定要注意,如果要增加堰面的长度,就必须确保下游的堰面的坡度。如果这个坡度掌握不好,不但不会提高泄洪能力,而且还会起到相反的作用,严重的会影响到原设计的泄洪量预算。所以,根据相关规范规定,下游堰面坡度最佳的比例为1∶1。五、溢洪道施工难度大、复杂度综上所述,正槽