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第第页关于水库溢洪道工程初步设计工作的探讨【摘要】溢洪道工程设计是水库修建中的主要建筑物之一,也是保证洪水泛滥期间水库安全的重要措施。因此,溢洪道的设计工作是否合理直接关系到水库工程的质量问题,并且也影响着水库使用功能的正常发挥。本文结合具体的工程案例(彭家庄水库溢洪道初步设计),就关于水库溢洪道工程初步设计工作为研究课题,作一定阐述和探讨。
【关键词】水库;溢洪道工程;初步设计工作
目前,我国运行的水库多数都是20世纪60年代左右修筑,距今已经有几十年的使用历史,此外,水库常年受到各种外界因素的干扰,尤其是在洪水泛滥时节,很容易造成水库内溢洪道的毁坏。并且在常年累月的使用中水库会出现一些不易察觉的病害问题,但若是遇到洪水泛滥的季节,水库溢洪道中存在的病害因素可能会成为水库遭到破坏的主要因素。由此可见,在施工之前,应当对溢洪道进行深入、细致的设计,以确定其最优体形,尽可能避免溢洪道投入使用后产生病害,以延长建筑物乃至整个水库的使用寿命。充分发挥水库效益,更好的服务社会。
一、溢洪道的地质条件类型及其评价
(一)水库溢洪道工程的地理位置
彭家庄水库位于大理州弥渡县寅街镇勤劳村委会附近,水库坝址位于大纪罗河与朵谷河交汇口下游约50m处鸡叫石河上,该溢洪道工程的经纬度的地理坐标为东经100°27′49″、北纬25°15′53″,溢洪道工程坝址的集水面积为76.1km2,主河道长12.81km,主河道平均坡降43.4‰。
(二)溢洪道工程地质条件的评价
彭家庄水库溢洪道工程主要由枢纽工程和输水工程两大部分组成。其枢纽工程主要由大坝、溢洪道、输水隧洞三大建筑物组成,其输水工程则是由总干渠、南干渠和北干渠这三条主要渠道组成,由此可见其枢纽系统和输水系统之间明确的分工以及它们相互之间明显的差异。因此,根据对《溢洪道轴线工程地质剖面图》深入了解,其溢洪道设计各段工程地质条件具体如下:
首先在溢洪道的库内段其陡坡较多不利于溢洪道修筑工作的展开,此外,岩石的表面多为风化过的岩石残块,这容易造成施工中的质量问题;其次,在引渠段地地形的坡度虽然没有内段的坡度高,但是引渠段的地质表层多为残坡积块碎石夹砂土层且土质较为松散,因此地质结构的稳定性不是很强。再者,溢洪道的控制表层为残碎石夹砂土层,其松散程度和引渠段差不多,且陡坡的坡度较高,从而加剧了施工的难度[1]。
二、溢洪道工程的初步设计
(一)溢洪道工程进水渠段的初步设计
SY0-053.00~SY0+000.00段为进水渠段,其轴线水平长53.0m,位置处于水库大坝上游右岸坡。对于溢洪道中进水渠段的初步设计是采用“八”字型喇叭口渐变段,并采用C15埋石砼浇筑为衡重式挡墙,这样一方面能够增加溢洪道结构的稳定性,另一方面也减少了溢洪道施工中质量隐患的存在。然后将溢洪道进水渠段左边墙与溢洪道轴线夹角呈15°角,并设定其总长25.36m,同理将其右边墙也与溢洪道轴线夹角呈15°角设计,设定其总长54.87m,然后在进水渠段底板采用C15埋石砼浇筑,然后在进水渠末端将其与溢洪道的控制段相连,并将其左右边墙高度和控制段边墙高度控制在相一致的范围内,墙顶高程接近于1829.8m即可,保持在和坝顶高度相统一的范围之内。
(二)溢洪道的控制段初步设计
溢洪道控制段位于溢洪道轴线里程SY0+000.00~SY0+017.50段,其轴线的水平长17.5m,堰顶高程1822.20m,采用的堰型设计为WES双圆弧曲线型实用堰。并将溢洪道的控制段边墙顶高度设为1829.8m,并保持与坝顶相持平的阶段,然后将其左右的边墙与堰体都采用C35钢筋砼进行浇筑,从而加固结构的稳定性能。溢洪道的堰顶到上游,其双圆弧的半径分别为R1=2.695m和R2=1.078m,溢洪道坝顶双圆弧的幂曲线方程则为y=0.1139x1.85。
(三)溢洪道泄槽段的初步设计
溢洪道的SY0+017.50~SY0+123.49段为泄槽段,且泄槽段是整个溢洪道工程的的重要阶段,其设计的优劣程度直接决定了整个水库溢洪道工程的质量好坏,因此在泄槽段设计都是采用C35钢筋砼衬砌从而保证其质量的合格。根据事前设计的数据将溢洪道的SY0+017.50~SY0+123.49划分成五个阶段进行设计施工,它们分别是SY0+017.50~SY0+032.50段、SY0+032.50~SY0+048.49段、SY0+048.49~SY0+063.49段、SY0+063.49~SY0+106.865段、SY0+106.865~SY0+123.49段。但是要注意的是在这五个阶段的施工中要保障其施工的合理性,并且每一个阶段之间的关联性也要进行合理的控制[2]。
三、溢洪道的排水设计以及边坡设计
(一)溢洪道工程中的泄槽排水设计
水库溢洪道工程主要功能便是防洪抗灾,因此溢洪道在洪水汛期段扮演着非常重要的角色。为了减弱地下水位的压力,在泄槽底板下需要提前设计好纵向和横向排水沟,方便在洪水汛期时节的排水工作。此外,为了加固溢洪道排水沟的结构稳定性能,需要用石子进行填筑[3]。
(二)溢洪道工程的边坡开挖设计
因为溢洪道工程周围的地质条件比较的复杂,并且因为风化的缘故,导致周围的地质条件较为松散,因此需要采用开挖边坡的方式,加固松散的岩石层。溢洪道边坡开挖的最高处应该设置在溢洪道进水渠段到控制段,其边坡的最大高度可达20多米,因为岩层的表层风化严重因此,在边坡开挖是应该以岩质边坡为主,其基岩可以为较软弱的岩层。
四、水库溢洪道初步设计工作中应该注意的问题
(一)彭家庄水库死水位的调节
彭家庄水库溢洪道工程的死水位达1804.80m,其相应库容面积有198.2万m3。该水库建立的目的是为了彭家庄水库的兴利调节,彭家庄水库正常蓄水位1826.00m起调。因此,在溢洪道工程的初步设计为“有闸控制溢洪道方案”设计,计划溢洪道堰宽2×5m,堰顶高程为1822.20m,结合溢洪道工程的实验方案,P=2%设计洪水位1827.69m,水库中的库容量为1107.0万m3,P=0.1%校核洪水位1829.19m,彭家庄水库的总库容1201.7万m3。[4]。
(二)水库溢洪道工程水利设计的缺陷造成的潜在隐患
水库溢洪道初步设计中最重要的设计则是排水性能的设计,因为一旦排水不畅的问题出现很容易使溢洪道被水流冲毁或者排水设施遭到破坏,从而影响整个溢洪道的抗洪排水能力。因此,在溢洪道的水利设计中要综合的考虑多个方面的因素,并对水库溢洪道工程周围环境、地质结构进行考察,参考各个方面的资料,进而避免溢洪道工程设计中存在隐患问题,从而减少溢洪道的使用年限。
结语:
综上所述,随着水库溢洪道工程的建设发展,其在水利工程建设中的地位也是越来越突出。溢洪道对于水库的防洪、抗灾、蓄水、养殖等方面都有十分重要的推动作用因此在溢洪道设计之初,需要对水库溢洪道工程中的存在的各项因素进行综合的考虑,并对溢洪道修建各个阶段进行质量检验,为溢洪道的质量安全提供可靠的保障,与此同时也是保障溢洪道工程修筑地区人们的财产人身安全。
参考文献:
[1]许特冰.浅谈磨刀坑水库溢洪道加固初步设计[J].广东科技,2010,19(10):150-151.
[2]李刚.孤石滩
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