小型水庫(kù)的輸水洞設(shè)計(jì)綜述

導(dǎo)語(yǔ)：小型水庫(kù)的輸水洞設(shè)計(jì)綜述一文來(lái)源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1輸水洞消險(xiǎn)設(shè)計(jì)

1.1輸水洞的洞線選擇

在小型水庫(kù)的輸水洞消險(xiǎn)工作中，主要工作和任務(wù)分為兩部分，一部分是對(duì)輸水洞進(jìn)行維修，另一部分是重建。在小型水庫(kù)輸水洞的維修中，設(shè)計(jì)人員主要是通過(guò)利用原有的洞線對(duì)原輸水洞破損較為嚴(yán)重的地方進(jìn)行修復(fù)，以使得原輸水洞的完整性和使用的持續(xù)性得以保持。在輸水洞的重建中，對(duì)于洞線的位置不能任意設(shè)定，而是要根據(jù)地形和地質(zhì)條件來(lái)進(jìn)行確定，之所以要考慮地形要素主要是為了便利輸水洞進(jìn)出口建筑物的合理布置，以保證上游平順和下游消能，從而使得下游渠道的順暢連接；對(duì)于輸水洞的地質(zhì)的要求，主要是從洞線是否存在斷層和破碎帶方面作為考慮因素的。此外，對(duì)于洞線的要求不僅不能存在斷層和破碎帶的現(xiàn)象，還應(yīng)滿足水流條件好，交通方便以及符合管理的要求。

1.2輸水洞結(jié)構(gòu)形式的選擇

輸水洞的結(jié)構(gòu)按照不同性質(zhì)和對(duì)象來(lái)分，可以有不同的結(jié)構(gòu)形式，按照工作性質(zhì)來(lái)劃分的話，基本上可以分為兩種形式，一種是有壓涵洞，一種是無(wú)壓涵洞，其中，在小型水庫(kù)的輸水洞建設(shè)中主要采用的是有壓涵洞，對(duì)于輸水洞的斷面形式基本上采用的形狀都是圓形和矩形，卻很少使用無(wú)壓涵洞。

1.3輸水洞的水力計(jì)算

小水庫(kù)的輸水洞設(shè)計(jì)中的水力計(jì)算主要包括過(guò)流能力計(jì)算和消能防沖計(jì)算兩種。其中，過(guò)流能力的計(jì)算主要是對(duì)小水庫(kù)中輸水流量的驗(yàn)算，通過(guò)驗(yàn)算可以有效確保小水庫(kù)輸水能力；對(duì)于消能防沖的計(jì)算，主要是通過(guò)對(duì)水量的大小進(jìn)行計(jì)算，以保證在輸水過(guò)程中水量不易沖破水壩等關(guān)鍵防護(hù)設(shè)施。

2小型水庫(kù)輸水工程實(shí)例設(shè)計(jì)

2.1工程的整體概況和現(xiàn)狀

南華水庫(kù)是位于湯原縣鶴立鎮(zhèn)福勝村西北處的小型水庫(kù)，這里的水源主要是來(lái)自松花江二級(jí)支流的半截河中。水庫(kù)的壩址以上的集水面積可達(dá)到將近30km2，這里的水主要作用就是灌溉附近的農(nóng)田，同時(shí)也會(huì)以防洪和養(yǎng)魚為次等目的，因此，也可以說(shuō)這是一座綜合應(yīng)用型的小水庫(kù)。這一水庫(kù)是在1952年建設(shè)的，到1964年水庫(kù)的主體工程基本上建設(shè)而成，其中，最主要的設(shè)施工程要素包括土壩、溢洪道和輸水洞等。由于水庫(kù)建立的時(shí)間較早，按照以往的建設(shè)技術(shù)是不可能建設(shè)出當(dāng)代社會(huì)需求的、具有多種功能的水庫(kù)，例如，對(duì)水庫(kù)大壩的建設(shè)中，由于技術(shù)落后，水庫(kù)大壩壩頂一直達(dá)不到設(shè)計(jì)中的高度，加之其運(yùn)行多年，上游壩坡的倒塌現(xiàn)象越來(lái)越嚴(yán)重；壩后無(wú)排水設(shè)施，部分壩體斷面單薄；溢洪道陡坡及消力池段全部損毀破壞，邊墻基礎(chǔ)失穩(wěn)；輸水洞進(jìn)、出口漿砌石結(jié)構(gòu)老化、變形，混凝土圓涵破損嚴(yán)重，啟閉設(shè)備及閘門老化失修，無(wú)法正常運(yùn)行。

2.2工程設(shè)計(jì)

由于原輸水洞破損嚴(yán)重，本次設(shè)計(jì)拆除重建。新建輸水洞布置在樁號(hào)0+037m處，由護(hù)砌段、進(jìn)口段、閘室段、洞身段、消力池段及海漫段組成，洞徑考慮設(shè)計(jì)流量及工程檢修方便，設(shè)計(jì)斷面積0.8m×1.5m(寬×高)，輸水洞進(jìn)口底高程按死水位條件下滿足設(shè)計(jì)灌溉流量要求進(jìn)行復(fù)核，維持原設(shè)計(jì)126.00m。上游鋪蓋長(zhǎng)4m，干砌石護(hù)砌厚30cm，其下設(shè)20cm碎石和20cm粗砂反濾層。進(jìn)口段為U型槽結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)4m，底板厚0.6m，底高程126.00m，寬度由3.0m漸縮至0.8m。閘室段長(zhǎng)2.4m，閘室邊墩厚度設(shè)計(jì)采用1.0m，底板設(shè)計(jì)厚度為0.6m。閘門采用鑄鐵閘門，手動(dòng)桿式啟閉機(jī)啟閉。洞身采用鋼筋混凝土方涵，洞長(zhǎng)共23.4m，分兩節(jié)：第一節(jié)涵洞長(zhǎng)12.9m；第二節(jié)涵洞長(zhǎng)10.5m。消力池為U型槽結(jié)構(gòu)，消力池凈寬度0.8m漸擴(kuò)至3.0m，消力池總長(zhǎng)為14.15m，消力池深度為0.6m，消力池底板厚度為0.6m。海漫段設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為10m，采用厚度為30cm的干砌石護(hù)砌，干砌石下設(shè)20cm碎石；海漫末端設(shè)防沖槽，槽深1.5m。

3水力計(jì)算

3.1輸水洞過(guò)流能力計(jì)算

根據(jù)工程實(shí)際，采用無(wú)壓流長(zhǎng)洞計(jì)算輸水洞過(guò)流能力，計(jì)算公式為：式中：Q-流量，m3/s；σ-淹沒系數(shù)；m-流量系數(shù)；B-洞寬；H0-行近流速水頭在內(nèi)的進(jìn)口水深。

3.2消能防沖計(jì)算

南華水庫(kù)輸水洞采用底流消能型式，消力池池長(zhǎng)及池深計(jì)算采用以下公式：式中：Fr1-收縮斷面弗勞德數(shù)；h1-收縮斷面水深，m；h2-自由水躍共軛水深,m；v1-收縮斷面流速，m/s；d-池深，m；σ-水躍淹沒度；h2-池中發(fā)生臨界水躍時(shí)的躍后水深，m；h1-消力池出口下游水深，m；△Z-消力池尾部出口水面跌落；Q-流量，m3/s；b-消力池寬度，m；覫-消力池出口段流速系數(shù)；L-自由水躍的長(zhǎng)度，m。經(jīng)計(jì)算，消力池池深為0.45m，池長(zhǎng)為11.45m；設(shè)計(jì)取池深為0.6m，池長(zhǎng)為14.15m。海漫長(zhǎng)度根據(jù)南京水科所經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：式中：q-消力池出口處的單寬流量，m3/s；H-上下游水位差，m；k2-河床土質(zhì)系數(shù)。根據(jù)地質(zhì)資料取K=10；經(jīng)計(jì)算結(jié)合設(shè)計(jì)取海漫長(zhǎng)7.9m，末端設(shè)防槽。

4結(jié)束語(yǔ)

小型水庫(kù)土壩壩內(nèi)輸水涵洞的漏水問(wèn)題，需要根據(jù)實(shí)際情況，認(rèn)真分析研究，采取相應(yīng)的對(duì)策，以保證大壩的正常運(yùn)作。對(duì)一些老化的涵洞，不能只是簡(jiǎn)單拆除重建，應(yīng)該對(duì)土壩內(nèi)輸水涵洞滲漏的真實(shí)情況，區(qū)別對(duì)待，對(duì)癥下藥，從而有效避免新的工程問(wèn)題的出現(xiàn)。

本文作者：杜江王藤工作單位：黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院