小型水库迷宫式溢洪道简明设计

彭明华

(重庆市垫江县鹤游坪水库管理站 408300)

在小型水库大坝安全鉴定中，对防洪标准复核后，若溢洪道泄洪能力不足，需要加大防洪库容或提高溢洪道泄洪能力，通常是通过加高大坝或增设防浪墙来增大防洪库容，或加大堰宽或由正槽式改成侧槽式，这样虽投资加大但兴利库容并未增加。迷宫堰既能提高溢洪道泄流量，又能增加水库兴利库容，在小型水库除险加固中特别适用。

1 迷宫堰的平面形状

迷宫堰是平面上呈折线型布置的薄壁堰，通过增加有效堰顶长度而加大泄流量。平面形状有U形、三角形和梯形3种(见图1)，为方便施工常用梯形。

图1 迷宫堰平面形状

2 迷宫式溢洪道的平面布置

迷宫式溢洪道主要由进口段、堰段、调整段、陡槽段和消能段组成(见图2)。进口段为一定长度的引渠，引渠水流方向与迷宫单宫中心线平行，使堰前水流流态均匀;调整段包括过渡段和收缩段，调整水流，使其平顺流入下游陡槽;陡槽段使堰后水流为自由出流，而不形成淹没出流。

图2 迷宫式溢洪道平面布置

3 主要参数说明及取值范围

3.1 主要参数(见图3、图4)

b为堰墙长;A为堰顶头部宽度之半;a为堰墙与主流夹角;w为单宫宽;W为堰总宽=n，w;P为上游堰高;T为堰墙厚;T3为底板厚;C为顺水流方向堰长;n为宫数;l为单宫展开长=4A+2b;L为堰展开长=n，l。

图3 迷宫堰平面布置

3.2 取值范围

a.宽高比w/P取3～4。

b.展宽比L/w取3～5。

c.总水头比H0/P取0.5～0.7，H0为堰顶总水头。

图4 迷宫堰剖面

4 迷宫堰水力计算

当堰顶高程和溢洪道宽度W确定时:

a.拟定宫数n。按w/P=3～4来确定，取整2～5个。

b.计算单宫宽w。w=W/n，计算堰高P。

c.拟定展宽比L/W(取3～5)，计算单宫长l=W/n。

d.计算流量系数mw。

e.计算下泄流量Q。Q=mwW

f.计算堰墙角α。α=(0.75～0.8)sin-1(w/l)。

g.计算堰顶宽 2A。2A=0.5(w-lsinα)/(lsinα)。

h.计算堰墙长b。b=(l-4A)/2。

i.计算顺水流方向堰长C。C=bcosα。

j.拟定调整段长度S。S＞2hk，尾坎高d=0.1 hk。

k.验算下游堰的高差ΔZ是否大于最小高差ΔZmin。ΔZ=D-d，ΔZmin=0.11+hk-H0。其中，D为下游堰高，取D/P=1，vk、hk为堰下游控制断面的临界流速、临界水深。

l.确定堰墙厚T、底板厚T3。堰墙、底板为钢筋混凝土结构，堰墙最优配筋率为0.35% ～0.55%，底板最优配筋率为0.2% ～0.35%;堰墙为折线型断面，上游面铅直，堰顶前缘为1/4圆弧，堰墙上半部为矩形，顶厚T1=(0.08～0.125)P，下半部为梯形，底厚T2=(0.2～0.25)P，小型水库堰墙可以为等厚，T=0.4～0.8m;底板为等厚，T3=(0.15～0.2)P。

利用Excel和上述有关参数的取值范围、计算公式，能方便地确定迷宫堰的几何尺寸，使迷宫堰设计更为简单、快速。❋

1 刘长珍.迷宫堰技术在小型水库除险加固中的应用［J］.中国水利，2008(18):36-38.

2 马法三.迷宫堰研究成果综述［J］.河海科技进展，1994(1):31-41.

3 黄松联.迷宫堰在小型水库加固扩建中的应用［J］.广东水利水电，2006(6):11-12，15.