小型水庫加固設計分析

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摘要：為了加固小型水庫，本文對溢洪道進行優化設計。首先，對溢洪道進行簡要概述，其次，以B工程為例，分析該工程存在的問題，提出優化設計需求。最后，制定兩套優化設計方案，并從中選取一種合適方案進行詳細設計。實踐應用結果表明，本文提出的優化設計方案可以解決水庫容量小問題、上游水庫報廢以后洪量大的問題，但是在資金控制方面有待進一步探究。

關鍵詞：小型水庫;溢洪道;優化設計

水庫的核心部分為溢洪道，其設計方案是否滿足合理要求、科學要求，決定了洪水期水庫是否安全。近年來，由于工程造價原因，投資資金無法滿足預算，加大了工程實施難度。通常情況下，為了節省投資，大部分施工隊伍以較低的洪水指標來設計溢洪道，導致水庫安全無法得到保證。如何在控制成本的前提下，對溢洪道進行優化設計，成為了當前首要解決問題，本文將對此展開研究。

1.溢洪道簡介

溢洪道指的是一種防洪設備，以水庫等水利建筑物呈現。通常情況下，建筑在水壩的一側，從整體來看，其外觀像一個大槽。根據該區域實際情況，設置一個安全限度，如果水庫中的水位超出安全限度，此時溢洪道將發揮其作用，水將向下游流出，使得水壩免遭破壞。溢洪道主要由4部分構成，分別是出水渠、泄槽、控制端、進水渠。

2.工程概況分析

本次研究以B工程為例，通過分析該工程當前存在的問題，結合項目特點，對工程優化需求展開詳細分析，將其作為溢洪道優化設計的主要依據。2.1工程簡介。B工程位于2個自然村交界處，該區域構建的小型水庫數量為4個，竣工時間為1980年，于1981年正式投入使用。其構建目的為調節縣城北部的干渠流量，防止洪水對該區域造成破壞、威脅到居民安全與養殖，使得免遭經濟損失。據統計，4個水庫流量控制面積總量為25.3平方千米。目前，雖然這4個水庫的能力無法滿足當前功能需求，但是仍然具有一定泄洪能力與蓄洪能力。2.2工程存在的問題分析。由于B水庫建立的時間比較早，受到當時的技術條件限制，測量設備準確率與測量儀器的準確率無法得到有效保障，導致最終的測量結果精確度較低。經過36年的使用，該工程周邊發生的變化較大，比較常見的現象為土石塌方。不僅如此，B水庫在設計中，沒有專門的溢洪道，而是用排水管來構建泄洪建筑，并且30多年的使用沒有專人負責看護，導致水庫淤泥嚴重，雜草較多。因此，B水庫的設計方案無法滿足當前泄洪需求，急需對其采取改造處理，制定泄洪道優化設計方案。2.3優化需求分析。首先，此次設計需要通過數值計算，對當前B工程情況進行復核，為水庫基本信息的準確性提供保障。其次，根據工程情況，選取溢流堰形。最后，針對溢洪道自身，制定優化設計方案。

3.小型水庫加固設計中的溢洪道優化設計

考慮到B工程使用了36年，其周圍環境與自身發生了一些變化，所以，通過計算參數，確定其發生變化大小，得到當前水庫參數，將其作為此次優化設計的研究依據，可以在一定程度上提高優化方案的可行性。3.1數值計算。本次研究采用經驗公式法和推理公式法，對B1水庫洪峰流量進行計算，得到結果見表1。除此之外，還需計算3個水庫的泄洪情況。本次研究對這3個水庫的庫容進行綜合分析，通過聯合調用這兩個結果來實現泄洪。如表2所示為匯總結果。以上數據將作為優化設計方案制定的主要依據。3.2優化設計。本次研究針對B水庫當前的實際情況，分別對溢流堰、溢洪道進行優化設計。3.2.1溢流堰優化設計方案的制定溢洪道設計的重要內容之一為溢流堰的選取，要求堰形滿足設計需求。目前，應用較多的堰形有兩種，分別是寬頂堰、實用堰。其中，寬頂堰在施工期間，不會產生過大的挖掘量，對溢流前緣長度要求較多，必須達到規定長度，并且陡槽和隱渠都比較寬；實用堰在深度方面具有一定要求，需要根據實際情況制定設計方案，使其滿足上游堰高度要求。通常情況下，寬頂堰的上游堰高度更低一些。對于此次研究，由于采用的適用堰對應的工程量比較小，在其基礎上，需要根據B水庫周圍地形特點，完成實用堰設計方案的制定。3.2.2溢洪道優化設計方案的制定根據上述分析，本文對溢洪道進行優化設計，設定的優化方案有兩種。(1)采取敞開設計思路，選取防汛道路作為研究突破口，利用架設橋梁方式構建防汛道路，該道路位于溢洪道頂端，其下游用于構建明渠溢洪道，從而形成完整溢洪道。(2)根據表2中的數據，第二個方案的制定是B水庫改造的首要選擇方案。該方案將溢洪道的位置設置在防汛道路中間，并在該道路穿過的部分需要修建涵洞，不僅如此，道路的后側也需要采取同樣措施處理。以上兩種處理方案均滿足設計要求，但是兩個方案相比，方案1的工作量更大一些，需要在方案2構建的建筑基礎上，再添加一個橋梁架設工作。本次研究提出的設計目的是在控制成本的前提下，對溢洪道進行優化設計。所以，本次研究選取第二個優化設計方案去實施。另外，溢洪道的建設位置設計在防水洞的上方，兩者交叉后通過，但是與河面的末端還留有一定距離。關于溢洪洞的設計，分為挑流段、下游陡坡段、上游陡坡段、堰后收縮段，總長度218.421m，其具體設計為：挑流段：挑流鼻坎斷面寬度3.5m，挑流段長度15m，側墻高度4.2m，護坡段水平距離14m，地面高差8.6m，消力池長度14m。下游陡坡段：側墻高度2.7m，拱高1.5m（0+0~89+97)，底寬度3.5m，總長147.79m。上游陡坡段：側墻高度2.9m，拱高1.5m，底寬度3.5m，總長40.45m。堰后收縮段：底寬從6.6m縮減到3.5m，總長度15.17m。3.2.3優化結果分析將上述方案應用到實踐改造中，得到的優化結果為：該優化設計方案可以解決水庫容量小問題，不僅如此，還可以上游水庫報廢以后洪量大的問題，但是建設規模較大。雖然相比方案一降低了成本，但是仍然需要大量資金。

4.總結

本文主要對小型水庫加固設計中的溢洪道展開優化設計分析。此次研究以B工程為例，通過分析該工程當前存在的問題，提出優化設計需求，提出關于溢洪道優化設計方案。本次研究提出兩套設計方案，根據B工程水庫洪水流量計算結果，優選第二種設計方案，并對其參數進行詳細設計。實踐結果表明，本文提出的優化設計方案雖然可以解決問題，但是在資金控制方案有待進一步探究。

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作者:黃惠玲 單位:浙江省水利水電勘測設計院惠州分院