水库工程建设中溢洪道加固设计

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇水库工程建设中溢洪道加固设计范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

【摘 要】近年来，由于各地洪涝灾害越来越突出等各种影响因素，我国很多水库仍然存在一些问题，因此，溢洪道加固设计逐渐成为政府及水利建设单位共同关注的重点。本文结合我国水库工程建设中的溢洪道加固设计，根据工程实例对水库工程建设存在问题以及溢洪道加固设计进行了阐述。

【关键词】水库工程；溢洪道；加固设计

水库大坝作为经济建设的重要保障，近年来，全国各地出现了不同程度的洪涝灾害，对当地居民经济建设以及人身安全造成了很大影响。据调查显示，我国水库分布广泛，大多是中小型水库，由于经济投资以及建设力度不够，质量问题作为水库建设最普遍的问题，随着灾害影响，各地政府越来越重视水库大坝防洪力度。为了从根本上解决结构老化、经济约束、施工质量、管理体系对水库效益造成的影响，必须加强水库工程建设溢洪道加固设计。

1.水库工程概况以及存在问题

尖山水库位于建水县面甸镇尖山村，法武水库下游2km处，属珠江流域南盘江水系泸江右岸一级支流法武河。尖山水库总库容328万m3，控制灌溉面积2.5万亩，设计灌溉面积0.8万亩。尖山水库是一座以农业灌溉为主，兼有供水、防洪等综合的小（1）型水库。尖山水库于1976年1月开工兴建，1981年8月竣工，历时5年零8个月。尖山水库建成至今未进行过维修和改造，由于无完整的设计资料，施工技术落后以及施工机械缺乏，工程投入运行以来，一直带病运行，水库一旦失事，将对下游的国家基础设施和人民的生命财产造成极大的损失，严重影响当地的经济发展和社会进步，因此，尽快完成水库的除险加固，确保水库正常运行。

（1）坝体碾压质量较差，坝体土压缩性高，透水性强，渗透性指标已达不到均质土坝防渗要求，坝体、坝基、坝肩存在渗漏；输水涵洞为坝下涵洞，输水涵管的基础地基层强度不均，涵管存在不均匀沉降，存在沿管壁渗漏的情况，闸室嵌于坝体内，闸室内部边墙变形渗漏，出口边墙变形。溢洪道边墙出现漫水现象，溢洪道入河处未做防护工程，挑流鼻坎脚冲刷严重，对其进行综合评价，工程质量为不合格。

（2）尖山水库无大坝沉降、位移、渗流量等观测设施，水库运行基本上没有制定完整的调度计划及防洪预案，大坝在运行中没有得到完好的养护维修，处于带病运行状态，运行管理评价为差。

（3）大坝现状防洪能力未达到30年一遇（P=3.33%）设计洪水标准和300年一遇（P=0.33%）校核洪水标淮，大坝防洪安全性属C级。

（4）大坝下游坡的正常运行情况下最小安全系数为0.992，小于规范要求，下游坡处于临界稳定状态，安全等级为C级。溢洪道边墙高度不满足泄洪要求，挑流鼻坎抗滑安全系数及抗倾安全系数均小于规范值，安全性属C级。输水涵洞总体结构安全性属C级。

（5）坝体、两坝肩未作防渗处理，坝基防渗不彻底，大坝渗流稳定安全性属C级。输水涵洞顺管壁四周存在渗漏，闸室渗漏变形，其渗流安全性为C级。根据洪洪道的实际情况，溢洪道底板、边墙与挑流鼻坎之间存在1～8cm宽的裂缝，对溢洪道进行综合评价，其渗流安全性为B级。

（6）大坝抗震安全系数最小值K=0.789达不到规范[K]=1.10要求，大坝抗震安全性属C级。溢洪道挑流鼻坎抗震安全系数0.930小于规范值1.0。评价其抗震安全性为C级。输水涵洞属坝下埋管，综合评价后认为输水涵洞抗震安全性为C级。

（7）金属结构为输水涵洞凡尔闸，属于坝后放水，闸室嵌于坝体内，闸阀漏水，闸阀杠杆转盘启闭不灵，金属设备磨损、锈蚀、老化，应急能力差，其安全级别为C级。

针对尖山水库大坝存在的病险，提出了以下加固处理措施和建议：

1）对大坝进行加高，下游坝坡进行培厚，维修扩建溢洪道。

2）对坝体、坝基和坝肩进行防渗处理。

3）新建输水隧洞，封堵老输水涵洞。

4）恢复坝面工程，对上坝公路进行改线，新建管理所。

5）建立完善水库管理制度。

2.水库溢洪道加固设计及存在问题

2.1存在问题

溢洪道位于大坝左坝肩，为河岸开敞式溢洪道，溢流堰为宽顶堰。溢洪道平面布置成直线，全长154.8m，进口底板高程1539.072m。宽顶堰净宽均为16m，最大过流量141m3/s。溢洪道由进口八字段，控制段，泄槽Ⅰ段，消力池，泄槽Ⅱ段，挑流消能段等组成。经现场检查以及水力结构计算复核，溢洪道存在的主要病害为：溢洪道泄洪能力低，且进口八字底板未衬砌，消力池淤积严重，边墙高度不能满足泄洪要求，上坝公路桥位置不合理，挑流鼻坎开裂，鼻坎脚冲刷严重。

2.2除险加固设计

针对溢洪道存在问题，在原溢洪道位置上维修扩建溢洪道，保持溢洪道堰顶高程1539.072不变。

溢洪道布置于大坝左坝肩，与坝轴线交点里程为0-047.340，与坝轴线成55°46′16″夹角，平面布置成直线，为河岸开敞式溢洪道。溢流堰为宽顶堰，净宽17.5m，采用C20钢筋混凝土衬砌。由进口八字，控制段，泄槽Ⅰ段，消力池，泄槽Ⅱ段，挑流消能段等组成。全长158.37m，设计洪水位1541.20m，相应下泄流量86.1m3/s，校核洪水位1542.18m，相应下泄流量148.0 m3/s。

2.2.1进口八字段

进口八字段拆除重建，位于里程0+000～0+005.0，长5.0m，进口底板高程为1538.572m，底坡为i=0。平面布置呈八字形，进口首端底宽20.0m，末端底宽17.5m，边墙为M7.5浆砌毛条石重力式挡墙，底板采用M5.0浆砌块石衬砌，C20砼护底，边墙高2.5～3.88m。

2.2.2控制段

控制段拆除重建，位于里程0+005.0～0+010.0m，长5.0m，溢流堰采用宽顶堰，为单孔净宽17.5m，堰顶高程为1539.072m，底板采用C20钢筋混凝土衬砌，边墙为M7.5浆砌毛条石重力式挡墙，墙顶高程与坝顶高程齐平为1542.45m。

2.2.3收散段

扩散段拆除重建，位于里程0+010～0+040.0m，长30.0m，断面为矩形，底宽由17.5m变为8m，边墙高为3.38～2.6m，设计底坡为i=0.185，底板采用C20钢筋混凝土衬砌，边墙为M7.5浆砌毛条石重力式挡墙。

2.2.4泄槽Ⅰ段

泄槽Ⅰ段对边墙进行加高，位于里程0+040.0～0+094.93m，长54.93m，断面为矩形，底宽为8m，边墙采用M7.5浆砌毛条石加高至2.2～5.9m，设计底坡为i=0.185，底板为C20钢筋混凝土衬砌，边墙为M7.5浆砌毛条石重力式挡墙。在里程0+050.0～0+055.0之间拆除原砌石边墙，新建C20钢筋砼桥墩，新建公路桥，宽5m，净跨8m。

2.2.5消力池段

消力池段对边墙进行加高，位于里程0+94.93～0+106.93m，长12m，断面为矩形，采用底流消能，池宽8m，池深2.2m，边墙为M7.5浆砌毛条石重力式挡墙，边墙采用M7.5浆砌毛条石加高至5.9m，底板为原M5.0浆砌块石衬砌，C20钢筋砼护底。

2.2.6泄槽Ⅱ段

泄槽Ⅱ段对边墙进行加高，位于里程0+106.93～0+133.77m，长26.84m，断面为矩形，底宽为8m，在0+106.93～0+110.67边墙采用M7.5浆砌毛条石加高至3.7～3.5m，在0+110.67～0+133.77m边墙采用C20钢筋砼悬臂式挡墙加高至2.8～3.5m，设计底坡为i=0.134，底板为原C20钢筋混凝土衬砌，边墙下部为原M7.5浆砌毛条石，边墙上部采用C20钢筋砼悬臂式挡墙加高，总体为复合式挡墙。

2.2.7挑流消能段

挑流消能段拆除重建，位于0+133.77～0+158.37，长24.6m，断面为矩形，宽8.0m，边墙高1.98～2.8m，边墙及底板均为C20钢筋砼结构，底板下垫M5.0浆砌块石厚0.3m，0+139.77～0+145.77设挑流鼻坎，鼻坎长6m，半径为12m，挑射角为20°，鼻坎脚采用C20钢筋面板砼衬砌护底，末端交入原河道。

2.2.8上坝公路设计

对上坝公路进行改线，溢洪道原上坝公路桥拆除，在里程0+050.0～0+055.0之间新建上坝公路桥，需新修开挖上坝公路45m。

3.水力计算

3.1泄流能力计算

溢洪道为河岸开敞式溢洪道，溢流堰为宽顶堰，堰顶高程为1539.072m，宽顶堰为单孔，净宽17.5m。溢洪道泄流能力的复核采用宽顶堰自由溢流计算公式进行计算，计算公式如下：

Q=σσmnbH

式中： σs—淹没系数，自由堰流，σs=1.0；

σc—侧收缩系数，σc=1；

m—流量系数；

b—每孔净宽，为b=17.5；

n—孔数，n=1；

g—重力加速度，g=9.81m/s2。

3.2水面曲线计算

水面曲线计算起点水深为临界水深，经计算临界水深泄槽一段hk=2.0m，泄槽二段hk=3.37m，采用《水利水电工程PC—1500程序集》计算得泄槽水面曲线，泄槽段水流掺气水深按下式计算：

h=

1+h

h、hb—泄槽计算断面的水深及掺气水深，（m）

v—不掺气情况下泄槽计算断面的流速，（m/s）

ζ—修正系数，取值为1.4s/m

4.结构稳定计算

溢洪道溢槽由Qedl土层和T3s细粒长石石英砂岩、泥岩及粘土岩组成。溢洪道控制段、泄槽段、消力池段边墙抗滑、抗倾稳定安全复核及泄槽Ⅰ、Ⅱ段、鼻坎段的底板抗滑安全复核。其计算参数见下表：

溢洪道结构稳定计算基本参数表

4.1溢洪道的边墙抗滑、抗倾计算

根据抗滑稳定公式K=和抗倾覆计算公式K=进行，其结果见下表：

溢洪道结构稳定复核计算表

4.2底板抗滑复核

泄槽Ⅰ、Ⅱ段底板抗滑安全系数按下式计算

K=

式中：

Kc—底板抗滑稳定安全系数；

N— 底板上自重及水重法向分力；

f— 底板与地基间的摩擦系数；（f取0.45）

T— 底板上自重及水重切向分力；

τ—水流拖动力（τ=γJRA）

经计算：泄槽Ⅰ段抗滑稳定安全系数：Kc=1.58>1.2，泄槽Ⅱ段抗滑稳定安全系数：Kc=1.94>1.2，泄槽段能满足抗滑稳定要求。

4.3挑流鼻坎抗滑复核：

K=

K—按抗剪断强度计算的抗滑稳定安全系数；

f′—鼻坎混凝土与基岩接触面的抗剪断摩擦系数；（f′取0.4）

c′—鼻坎混凝土与基岩接触面的抗剪断凝聚力；（c′取0.08）

∑W—作用于鼻坎的全部荷载对计算滑动面的法向分量；

∑P—作用于鼻坎的全部荷载对计算滑动面的切向分量；

A—鼻坎与基岩接触面的截面积。

经计算：校核洪水工况抗滑安全系数K=8.38>[2.5]，设计洪水工况抗滑安全系数K=12.18>[3.0]。

5.结束语

水库工程溢洪道加固设计，不仅能有效增强水库工程效益，对保障农田灌溉，降低洪涝灾害，维护下游生态环境、居民人身安全、财产安全也有重要作用。因此，在实际工作中，必须根据溢洪道工程存在问题以及设计方案、措施，不断整合国内外水库工程建设经验，保障水库工程建设效益和社会效益。

【参考文献】

[1]陈永强.水库工程中溢洪道加固设计[J].水利技术监督，2011，19（3）：58-60.

[2]丰巨武.山西阳坡水库除险加固工程溢洪道方案设计[J].科技情报开发与经济，2008，18（25）：207-208.

[3]潘保存.小型水库水文计算与溢洪道控制段加固方案关系探讨[J].水科学与工程技术，2010，（6）：9-11.

[4]溢洪道设计规范.SL253-2000.