中小型水库溢洪道结构的设计

桐柏县赵庄水库溢洪道

除险加固工程设计

□李中泽□贾跃东（桐柏县水利局）

摘要：中小型水库溢洪道普遍存在地质条件较差，无护砌、无消能工、无尾水渠，不具备安全泄洪条件等问题。文章以中型水库赵庄水库溢洪道除险加固为例，介绍了解决上述问题采取的技术设计工程措施。关键词：赵庄水库；溢洪道；除险加固；设计

1.水库基本情况赵庄水库位于桐柏县吴城镇赵庄村淮河上游月河支流桃花河上，属淮河水系，距桐柏县城２０ｋｍ。该水库于１９７０年６月动工兴建，１９７９年１０月基本建成，１９８０年８月通过竣工验收。水库控制流域面积４８ｋｍ２，总库容为３１６０万ｍ３。该水库是以防洪、灌溉为主，兼顾供水、养鱼的中型水库。水库控制流域面积４８ｋｍ２，水库处于桐柏山脉腹地，属低山丘陵区，分布于水库的地层主要为下元古界震旦系大理岩、角闪片岩、花岗片麻岩及第四系松散层。赵庄水库溢洪道为开敞式，堰宽３０ｍ，溢洪道长约２５５ｍ，出口未做消力设施。输水洞长８７ｍ，１９９０年因建电站而将原来的钢筋混凝土无压拱涵改为压力钢管，输水洞设检修闸门和工作闸门各一扇。2.溢洪道存在的问题赵庄水库地理位置十分重要，其保护范围内有全国特大型企业—亚洲规模及储量最大的吴城碱矿、月河碱矿，交通及通信大动脉—３１２国道、宁西铁路、欧亚光缆、沪新光缆等重要的关系国计民生的工业、交通、通讯设施，水库自建成以来，对这些设施的防洪安全起到了举足轻重的作用，由其产生的社会效益是巨大的。赵庄水库溢洪道存在问题：溢洪道地质条件较差，无护砌、无消能工、无尾水渠，不具备安全泄洪条件。１９９８年８月１０日，水库坝前水位达到１６１．２４ｍ为历史最高洪水位，溢洪道溢洪，出口拉切长２５０ｍ，宽１７ｍ，深８ｍ的深沟，下游２ｈｍ２农田被水冲沙压。２０００年１０月２９日，水库库水位达到１５９．７３ｍ，溢洪道溢洪，其出口进一步拉切水毁。3.溢洪道工程地质条件评价拟建溢洪道位于右坝头以东的山垭中，两岸山体基本对称，山坡坡度４０￣５０°。山顶高程１７２．６０ｍ，沟底高程１４４．６～１５１．８ｍ。溢洪道地层主要为下元古界震旦系花岗片麻岩及第四系松散层组成。溢洪道自进口段到出口消能段（入河口），全长３１３．０ｍ，以进口段，陡槽段，出口消能段，两岸山体分别进行评价如下：进口段：全长９０．０ｍ，呈喇叭形状，在右岸山体坡脚堆积有０．５～１．０ｍ厚的残坡积粘土夹碎石，地表裸露岩石为强风化的花岗片麻岩，裂隙发育，抗冲能力差，工程地质条件较差；陡槽段：长１２０．０ｍ，位于峡长山沟中，在地貌上为一缓坡，表部堆积有厚４．０～７．０ｍ的人工弃渣，下部为强风化的花岗片麻岩，抗冲刷能力差，工程地质条件差；出口消能段：长１１３ｍ，该段地形较为开阔，表部为厚２．０～２．５ｍ的残坡积粘土，结构松散，下部为强风化的花岗片麻岩，岩石裂隙发育，破碎，稳定性差，该段洪水流速大，对溢洪道具有强烈的冲刷破坏作用，因粘土及强风化的花岗片麻岩抗冲刷能力极差，工程地质条件差。4.溢洪道工程设计根据《防洪标准》（ＧＢ５０２０１－９４）和《水利水电工程等级划分及洪水标准》ＳＬ２５２－２０００的规定，赵庄水库工程等别为三等，主要建筑物级别为３级，根据该水库的实际规模和防洪任务，设计防洪标准为５０年一遇，校核防洪标准为１０００年一遇。赵庄水库无实测洪水资料，采用１９８４年《河南省中小流域设计暴雨洪水图集》，用间接方法推求设计洪水，即用推理公式计算洪峰流量，用分析概化三角形法推算设计洪水过程线。计算结果为：设计洪峰流量Ｑ２％＝１０１６ｍ３／ｓ，相应２４ｈ洪量为１４２３ｍ３／ｓ；校核洪峰流量Ｑ０．１％＝１８２４ｍ３／ｓ，相应２４ｈ洪量为２４０４万ｍ３。赵庄水库溢洪道位于主坝左侧２００ｍ一山《河南水利与南水北调》2012年第4期工程设计

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溢洪道加固设计案例

目录

溢洪道加固设计案例 .............................................................................................................................. 1

1.1 溢洪道基本情况 ............................................................................................................................... 1

1.2 溢洪道除险加固设计方案 ............................................................................................................... 1

1.3 溢洪道水力计算 ............................................................................................................................... 4

1.4 溢洪道结构计算 ............................................................................................................................... 8

1.1 溢洪道基本情况

水库正常溢洪道为开敞式无闸正槽溢洪道，位于大坝右岸垭口处，堰型为宽顶堰。原设计堰顶高程149.40m，堰顶及泄槽横断面为矩形，底部宽度10.00m，泄槽纵坡1∶7，最大下泄流量139.6m3/s。实际堰顶高程149.32m，堰顶控制段平均宽度11.40m，泄槽断面底部宽度10.20m，一级泄槽纵坡1∶77，二级泄槽纵坡1∶5.7。进水渠未衬砌；控制段底板开挖后无衬砌，左岸边墙为浆砌石结构，右岸边墙部分为浆砌石结构，部分为干砌石结构；泄槽段总长118.81m，底部为砌石结构，水泥砂浆抹面，侧墙为浆砌块石结构；无消能设施，出水渠有跌水，后接天然河沟。

水利工程中水库溢洪道设计问题分析

摘要：水库在水利工程中的主要功能为调节水流、拦截洪水，而保障水库防洪功能的重要设施就是水库溢洪道，溢洪道的主要作用是顺利排出超出水库承受容量的蓄水，进而保证水库在泄洪与汛期的安全性。水库的安全性与溢洪道的稳定运行有着密不可分的关系，但现阶段，仍有一些问题缺陷存在于我国水库溢洪道设计中，严重影响着水利工程的正常运行，因此必须对这些问题采取有效的解决措施。本文主要阐述了水库溢洪道设计概念，分析了现阶段水库溢洪道设计存在的问题，并提出了解决水库溢洪道设计问题的有效措施，希望能给业界人士提供一定的建议，从而促进我国水利工程的长远发展。

关键词：水利工程;水库;溢洪道设计;水力计算

前言：俗话说的好，“水利兴，则仓廪实”，对于水利工程基础设施的建设，国家和地方政府越来越重视，并将水利转向现代水利可持续发展的道路上进行了大力推进。溢洪道通常设置在水利建筑物的一侧，主要作用是当水库水位超过安全限度时，特别是在发生洪涝灾害过程中，其可以将水库不能容纳的洪水宣泄出去，以此来保证水库坝体的安全性。一般溢洪道组成包括五部分，分别为出水渠、消能防冲设施、泄槽段、控制段以及水渠段，其设计是否合理，不仅关系着工程的整体造价，还影响着水库的安全性。可见，在水利工程设计过程中，溢洪道有着不可忽视的重要地位。

1.水库溢洪道设计概念

水库等水利建筑物的防洪设备就是溢洪道，其像一个大槽，通常筑在水坝的一侧，当水库里水位超过安全限度时，为了防止水坝被毁坏，水可从溢洪道向下游流出。主要分为四个阶段：进水渠、控制段、泄槽、出水渠。在水库等水利建筑物中，按溢洪道运用情况与泄洪标准，其主要有两种类型，分别为非常溢洪道与正常溢洪道。非常溢洪道用来宣泄非常洪水，而正常溢洪道用来宣泄设计洪水。按其所在位置分为岸边溢洪道和河床式溢洪道。后者由坝身溢洪，而前者可分为虹吸溢洪道、井式溢洪道、侧槽溢洪道、正槽溢洪道。控制段常用宽顶堰与实用堰，进水渠具有调整水流与进水的作用，泄水段有隧洞和泄槽两种形式，堰顶可设或不设闸门。为保护岩石不被风化和泄槽免遭冲刷，在衬砌过程中通常会采用混凝土进行。消能段多采用水跃消能或挑流消能。当下泄不流需要另设尾水渠，不能直接归入原河道，以此来妥善衔接下游河道。

水库溢洪道设计中的几点建议

摘要：随着全球经济的发展，人类把控环境的能力有所降低。为了应付突如其来的环境变化，人类只能多加预防。水库溢洪道的设计以及应用就是为了有效地预防水患给人们的生命财产带来损害。本文针对水库溢洪道设计中的主要问题进行分析，并提出了相应的几点建议。

关键词：水库；溢洪道；设计；建议

1 水库溢洪道设计中常见的问题

1.1 水库溢洪道的布置问题在水库溢洪道的布置设计上，经常会有这样问题发生，如在设计中将溢洪道的进出口设计的部位距离坝身非常近，坝肩和溢洪道之间只有很小一段距离，中间为薄薄的山脊。在这样的情况下，如果进口段没有设置合理的护砌，在泄洪时进口段一旦被冲蚀，就会对坝肩造成一定的损害。另外，在这样的布置中，陡槽最底端往往紧靠在坝脚上，如果发生横流冲刷就会使坝脚产生危险。总之，水库溢洪道不合理的布置会直接影响大坝的安全运行。

1.2 水库溢洪道设计尺寸偏小溢洪道是洪水期间保证水库安全的重要设施，中小型水库由于受工程造价的限制，其设计采用的洪水标准往往偏低、选用洪水数据偏小，因而必然带来溢洪道规划尺寸过小，再加上周边岩体风化坍落，往往造成泄流能力不足，因而不能保证安全泄洪。

1.3 水库溢洪道设计中平面弯道半径设计不当溢洪道设计中，过大以及过分缩小的平面弯道半径都不利于溢洪道作用以及价值的体现。如果在设计中需要在溢洪道的陡坡段设计弯道，需要考虑弯道处的水流等各因素。如果弯道半径过大，在弯道处猛烈的流态和流势的变化的作用下两岸形成了水面差，此时凹岸水面壅高同时在下游相连的平直段里发生折冲水流，在很大程度上削弱了泄流能力以及消能效能。如果半径过小，造成陡坡段或者缓流段的加剧缩小，随着产生的明显的壅水以及流态改变会冲击溢洪道衬砌，对其造成损害。

1.4 溢洪道纵横剖面及平面布置设计不当在这个设计环节存在的主要问题有设计陡坡比降过陡。部分溢洪道布置在非岩性山坡上，这些山坡的底部没有设置有合理的反滤衬砌，一旦发生渗水事故就或造成滑坡；另外，还存在不牢靠的结构问题。在设计横断面时，设计人员没有充分意识到两侧山坡开挖坡度的重要性，设计的过陡，结合偏小的衬砌厚度，使得在抗滑抗倾性能表现方面欠佳，极易产生坍方以及滑坡事故；在设计平面时，如果设计不当会存在如下缺陷：上下游断面合计不合理，连接面不搭配，不能成功地完成泄洪任务。另外，设计人员也没有充分重视溢洪道底部与河道衔接部位，出现前者的底部低于河床许多，甚至有的底部没有进行设计砖护结构，这样在冲刷严重的情况下会破坏整个溢洪道。