加大溢洪道泄洪能力的措施

张守平

摘要溢洪道泄洪能力不足导致许多水库垮坝,文章就溢洪道的泄流能力的复核及泄流能力不足的原因进行了分析,并提出增大溢洪道泄洪能力的处理措施。

关键词溢洪道泄洪能力措施

中图分类号:TV65文献标识码:A

溢洪道泄洪能力不足,是导致许多水库垮坝的一个重要原因。根据我国编制的《全国水库垮坝登记册》的资料统计,在垮坝的总数中,漫坝占51.5%,其中因泄洪能力不足,漫坝失事的占42%。现在各水库管理者都非常重视这个问题,对溢洪道的泄流能力进行复核,分析泄流能力不足的原因,并提出相应的处理意见。

1 造成溢洪道泄洪能力不足的主要原因分析

(1)原始资料不可靠。有的水库集雨面积的计算值远小于实际来水面积;有的水库降雨资料不准,与实际不符;有的水库容积关系曲线不对,实际的库容比设计的小等。(2)水库的设计防洪标准偏低,设计洪水偏小。(3)溢洪道开挖断面不足,未达到设计要求的宽度和高程等。(4)溢洪道控制段前淤积及设置拦鱼设施等碍洪设施。(5)在计算中未考虑溢洪道控制段前较长引水渠的水头损失。(6)在施工放样时过水断面尺寸不够,施工质量不满足设计要求等。

2 复核溢洪道过水断面的泄流能力

溢洪道的泄流能力主要取决于控制段能否通过设计流量,根据控制段的堰顶高程,溢流前缘总长,溢流时堰顶水头用一般水力学的堰流或孔流公式进行复核。为了全面掌握准确的水库集水面积、库容、地形、地质条件和来水来沙量等基本资料,在复核泄流能力前必须复核以下资料。

(1)水库上下游情况,上游的淹没情况,下游河道的泄流能力,下游有无重要城镇、厂矿、铁路等,它们是否有防洪要求,万一发生超标准特大洪水时,可能造成的淹没损失等。

(2)集水面积。是指坝址以上分水岭界限内所包括的面积。集水面积和降雨量是计算上游来水的主要依据。

(3)库容。一般说水库库容是指校核洪水位以下的库容,在水库管理过程中可从水位与库容、水位与水库面积的关系曲线中查得。故对水位一库容曲线也要经常进行复核。

(4)降雨量。降雨量是确定水库洪水的主要资料,是确定防洪标准的主要依据。确定本地区可能最大降雨时,应根据我国长期积累的气象资料,做好历史暴雨和历史洪水的调查考证工作,配合一定的分析计算,使最大降雨值合理可靠。

(5)地形地质。从降雨量推算洪峰流量时,还要考虑集水面积内的地形、地质、土壤和植被等因素,因它们直接影响产流条件和汇流时间,是决定洪峰、洪量和洪水过程线及其类型的重要因素。另外,要增建或扩建溢洪道时,也要考虑地形地质条件。

3 增大溢洪道泄流能力的措施

溢洪道的泄洪能力主要取决于控制段。因溢洪道控制段的大多水流是堰流,因此可用堰流公式分析溢洪道的泄洪能力。公式为Q=%^mB

式中:H为堰顶水头,m;B为堰顶宽度,m;m为流量系数;%^为侧收缩系数;g为重力加速度,g=9.8m/s2;Q为泄洪流量,m3/s。由上述公式可知,要加大溢洪道泄洪能力,可采取以下措施。

3.1 扩建、改建和增设溢洪道

(1)加宽溢洪道,增大堰顶宽度B。若溢洪道岸坡不高,挖方量不大,则应首先考虑加宽溢洪道控制段断面的方法。若溢洪道是与土坝紧相连接,则加宽断面只能在靠岸坡的一侧进行。(2)降低溢洪道底板高程,增大堰顶水头H。若溢洪道岸坡较陡,挖方量大,则可考虑加深溢洪道过水断面的方法。加深过水断面即需降低堰顶高程,在这种情况下,需增加闸门的高度,在无闸门控制的溢洪道上,降低堰顶高程将使兴利水位降低,水库的兴利库容相应减小,降低水库效益。因此,有些水库就考虑在加深后的溢洪道上建闸,以抬高兴利水位,解决泄洪和增加水库效益之间的矛盾。在溢洪道上建闸,必须有专人管理,保证在汛期闸门启闭灵活方便。(3)改变堰型,提高流量系数m。不同堰型的流量系数不同,同种堰型的形状不同,流量系数也不一样。实用堰的流量系数一般为0.42—0.44,宽顶堰的流量系数一般为0.32—0.385。因此,当所需增加的泄流能力的幅度不大,扩宽或增建溢洪道有困难时,可将宽顶堰改为流量系数较大的曲线形实用堰。(4)改善闸墩和边墩形状,提高侧收缩系数%^。通过改善闸墩和边墩的头部平面形状可提高侧收缩系数,从而提高泄洪能力。(5)在有条件的地方,也可增设新的溢洪道。

3.2 加强溢洪道的日常管理

要经常检查控制段的断面、高程是否符合设计要求。对人为封堵缩小溢洪道宽度,在进口处随意堆放的弃渣,甚至做成的永久性挡水埝,应及时处理,防止汛期出险情。此外,还应注意拦鱼栅和交通桥等建筑物对溢洪道过水能力的影响,减小闸前泥沙淤积等,增加溢洪道的泄洪能力。

3.3 加大坝高

通过加大坝高,抬高上游库水位,增大堰顶水头。这种措施应以满足大坝本身安全和经济合理为前提。