浅谈迷宫堰在中小型水库溢洪道上的应用

一、概述迷宫堰是一种构造简单，先进实用的薄壁堰型泄水构筑物。它最早于上世纪六十年代兴建于阿尔及利亚，至上世纪八十年代，这种无须管理和运行调控的适宜于溢洪道快速泄洪的技术措施在美国、澳大利亚、英国和墨西哥等国家得到了广泛的推广和应用。迷宫堰的主要水利学特点是能在溢洪道有限的断面空间上最大限度地扩大溢流前沿，通过曲径或折线型堰顶，使下泄水流呈三维流态，促进了水流的交叉和掺气消能，在同等水头条件下，迷宫堰顶通过的泄洪流量是直线型薄壁堰的2～2.9倍，其提高泄洪能力的效果是十分显著的。由于增强了泄洪能力，所以相应地可以提高兴利水位，增大兴利库容。另外迷宫堰构造简单，投资少，施工运行管理方便。因此迷宫堰广泛适宜于在中小型水利工程除险加固中使用。二、迷宫堰泄洪水力学特性相对直线型薄壁堰而言，迷宫堰是由一系列连续折线或曲线型薄壁挡水堰体组成，堰顶以下挡水，堰顶溢流。迷宫堰是基于折线堰拉直可以扩大有效溢流前沿的构想而创立的，迷宫堰的修建不仅能在有限的溢洪道断面上扩大溢流前沿长度，而且通过曲径和折线型堰顶使堰上水流呈三维流态，使水流在各个截面上，不再垂直正交，增强了下泄水流交叉消能和掺气的效果，保证了洪水超常快速排泄。自上世纪八十年代以来，经过世界各国大量的试验研究和原型观测，取得了许多宝贵成果，促进了迷宫堰水利学特性和规划设计原理的确立和发展。迷宫堰泄量计算公式如下：Q=C（W/P）/（W/P+K）*Wt*Ho*（2*g*Ho）^(1/2)；W/P≥2式中：Q——通过迷宫堰的泄量；W—单孔堰体的净宽度；L—单孔堰体的纵向全长；P—堰前净高；K—三维过流影响系数为恒值0.18；Wt—迷宫堰总宽度；Ho—堰上总水头值；g—重力加速度；C—受堰体形状和总体布置影响的泄量系数∝[1/（Ho/P），L/W]；Ho/P——堰上水头与堰高比率；L/W——堰长放大率。原型观测和试验研究表明，在同等水位条件下，迷宫堰顶通过的泄洪流量是直线型薄壁堰的的2.7～3.0倍，据此反向推论，通过相同的泄洪流量，迷宫堰上的水位仅为直线型薄壁堰的1/2左右，也就是说，在溢洪道上通过一定的最大泄量时，迷宫堰上水头仅为普通直线堰上水头的一半，其减少的堰上水头部分，正好可以提高兴利水位，扩大兴利库容，对大多数中小型水库除险加固和蓄水挖潜来说，是非常有益的泄洪措施。川三、迷宫堰式疏溢洪道的结构玻和构造劫迷宫堰式溢洪扛道构造简单，银主要由三大部睁分组成，可分糊为上游连接段搁、迷宫堰段和壁下游连接段。尚一般来说，适姿宜于修建迷宫蹈堰的溢洪道应宴具备以下几个愿方面的条件：吹一是溢洪道上猎游要开阔；二并是下游坡陡顺叠直，易于布置僻辅助消能工和饶宣泄洪水；三使是下游河道容夏许泄量大或无鹅限制。子1绘、议上游连接段：泥上游连接段包客括导流堤及铺姻盖等，主要起塔着导引水流，械让水流平顺过群堰的作用，要腔求开阔顺直，绣并设置倒坡倾拨向上游，保持瑞水流流态稳定所，底部根据实净际需要设置宽笔1探0爷～洪20微m众厚驳30m侦的前沿防渗砼膨铺盖；外侧设覆置导流堤，导骨流堤可以采用江砌石或混凝土子重力挡土墙结泼构。鸽2脂、事迷宫堰段：根迷宫堰段是溢液洪道主体构筑座物，多采用（恶钢筋）砼薄壁骡连续墙式结构皱，底部做砌石吧或砼基础，堰悠顶做成流线型辽，该段堰体必族须做抗滑及抗细倾覆等结构及漠稳定验算，并肝必要时作堰体直前趾后踵的应妖力复核，迷宫虏堰段泄流交叉另底部做好消能筑防冲设施，采腊用留5堡0肯～祖80c条m率厚的砼护坦防戚冲，根据消能偏效果增设消力撞墩及消力坎。闪若有调节功能国要求，还可以匹在适当位置设辅置对称布置管椒理运用方便的脚泄洪闸。曾3穴、拾下游连接段：禾下游连接段包梳括下游导流墙念和消能防冲设里施，导流墙（良堤）主要起导邻引水流向下游签平顺宣泄的作柄用，多采用砌狗石或混凝土重抵力式挡土墙结糠构，高岸坡时垃多采用空箱岸馆墙及扶壁或悬减臂式结构。消存能防冲设施主蛾要有砼消力池姨，或挑流式消况能鼻坎，砼防炎冲海漫，远驱唇陡坡钢筋砼防网冲底板及防冲宽槽等设施。具茶体设计可参阅急消能防冲规范茂标准进行设计迈。逮对于中小型水陶库工程的溢洪镰道，也可以酌前情将以上三部例分进行合并处款理，以迷宫堰喝段为重点，简症化上下游连接乒段的工程内容逮。摆四、迷宫堰的寒适用范围烘迷宫堰主要适秀宜于修建在中扰小型水库溢洪滚道上，要求水母库枢纽工程特窗别是大坝主体绑工程要达到防柿洪安全标准，太下游河道无障纯碍，河道容许母泄量大或无限陷制。伶随着中小型水跳库除险加固工售作的不断开展闪，水库的防洪外安全等级将得崇到进一步的提调高，在此情况蛮下，尽可能多练地提高兴利水妨位，增加蓄水贫库容，也是解起决当前水资源欣严重缺乏的重臂要途径；随着滚水资源和水价窃制度改革的进忙一步深化，水耽资源的市场价冠值将会得到不接断提升，广开湾水资源，节约盯挖潜就成为水恐资源管理的重枕中之重。为增偶蓄水资源量，临因地制宜的对帆现有水库工程赶进行最大程度丑的挖潜改造，粗增加蓄水量和钻确保防洪安全须就显得同等重雄要，溢洪道迷虾宫堰泄洪措施趁，正好能够解驻决水资源废的捎“屠开朴源四”絮难题，迷宫堰骆作为溢洪道简抗单易行的的泄赢洪工程措施值迅得进一步推广居应用。借迷宫堰特别适侍宜于在中小型持水库开敞溢洪滩道上修建，要材求溢洪道上游纳开阔平坦，下局游坡陡顺直，扛易于排泄洪水抛；迷宫堰也适包宜于修建在宽葛而深的河道上洞，以及流域内搬宽而深的沟道乳上起拦河坝的庆作用，既能够格保卷证多蓄水，又广能确保洪水及拐时宣泄，不致羞发生淹没决堤烟的灾害；迷宫胃堰适宜于在堰瞒上水头低且堰促顶截面宽度受探限制的河道、丢沟道及溢洪道伤上修建，水头独越低，泄洪的析影响系数越大揭，洪水越易于激排泄。塌五、燃迷宫堰技术的雀应用和推广前俱景蜡目前全省的中填小型水库众多违，溢洪道多为攻开敞式宽顶堰昼，泄洪能力受锤限制，很难通炭过提高兴利水矿位来增加兴利碑库容。要解决偷最大限度地提裳高兴利蓄水，共而同时又能确余保防洪安全这筒一矛盾，迷宫尼堰泄洪措施的容优势就显得尤章为突出，因为丛迷宫堰能够在孟确保防洪安全适的情况下，最址大限度地抬高周兴利水位，特厅别适用于调洪扔要求不高的中形小型水库溢洪歌道上修建。畅迷宫堰不仅结永构简单，而且迫先进实用，便贱于管理，不须延配备电力及启或闭设施，即使凳为增强调节能车力，增设泄洪蒙闸和泄洪底孔框，其操作管理队也相对简单易棕行。植溢洪道实行迷浮宫堰泄洪技术煮改造后，保守偷估计兴利水位野可以提高杨0.谢5终～参2m鸦，由于库容随多水位提高呈级蓬数增加，按增蹦蓄知3融～贷7固%谋计，同时考虑满水文气象因素茧和降雨时程分驴布不均的影响席折视减防30离%贫，其增蓄效果场是十分明显的难。同时可以尽弟可能发挥中小担型水库的调蓄牵灵活性。驰因此迷宫堰泄防洪措施对于中云小型水