水库溢洪道泄洪安全的设计问题及对策

冯月利+姚治国

摘要：溢洪道是水库常见的水工建筑物，主要是用于宣泄水库所容不下的洪水。溢洪道在水库平稳运行时，一般不经常工作，只是在汛期洪水流量较大时，水量超过水库的容积，水位较高时才进行工作，虽然工作时间不长，但对水库的量调节，保证水库的安全运行起着重要的作用，所以溢洪道是水库中的重要建筑物，溢洪道的泄洪安全十分关键。本文针对其设计中存在的问题进行分析，并提出了一些相应的对策。

关键词：水库；溢洪道；泄洪；设计

中图分类号： TV65 文献标识码：A 文章编号： 1674-0432（2014）-14-43-1

溢洪道是水库的重要组成部分，和水库是一个整体，它的设计与布局都要兼顾到水库的标准，与水库科学合理的配合，因为溢洪道的承载能力、泄洪水平，直接影响到水库的安全。而且其造价也不低，基本占整个水库工程造价的1/3左右，所以设计与布局的科学与否，直接影响到水库建设资金的分配，在整个水库的工程设计与建设中是相当重要的一个环节。

1 溢洪道在设计中常遇到的问题

1.1 设计标准与水库容量不匹配

溢洪道通常都是在汛期洪水量大时工作，平时基本处于不工作状态，在设计溢洪道的标准时，由于一些中小型的水库在资金方面不够充足，工程造价上有很多限制，最终导致设计采用的洪水数据往往低于水库的极限容量，一些数据的采用都低于水库最大洪水时的峰值，结果在设计时，溢洪道常出现尺寸偏小，远达不到水库最大泄容所需要的标准，如果周边的岩体风化塌落，就更加阻碍泄洪道的泄洪能力，泄洪能力不足，对于水库的安全产生严重的危险。

1.2 进出口段的布置不科学

很多工程的溢洪道在布置上都存在不科学的问题，常见的表现是溢洪道的进出口段十分接近坝身，坝肩与溢洪道之间的阻隔太过于单薄，而且很多进口段都没有很好的护砌进行保护，这时如果再加上标准低，泄洪时很容易产生冲蚀，对于坝肩的稳定产生影响，还有一种情况就是陡槽末端与坝脚紧贴，这时如果一旦出现横流冲刷，对于坝脚的安全也产生威胁。

1.3 溢洪道的平面弯道设计不合理

溢洪道设计的平面，在很多工程中都存在弯道半径过大或收缩过于剧烈的问题，这对于泄洪来讲是十分不利的。在溢洪道陡坡段，由于弯道流态、流势剧烈的变化，会使得两岸产生一定的水面差，导致凹岸水面增高，在下游衔接的平直段内产生折冲水流，对于溢洪道的泄洪产生阻挡，同时对于消能也十分不利。

1.4 溢洪道纵横剖面及平面布置设计不当

一些横断面的设计不当，很多工程施工时在两侧山坡开挖的坡度过陡，如果衬砌厚度偏薄，这时溢洪道的局部的抗滑抗倾能力就会大大减弱，也容易形成塌方和滑坡。在非岩性山坡上布置的溢洪道局段，如果底部的反滤衬砌做得不好或者根本就没有考虑设计，这时，如果渗水，就很容易产生滑坡的情况，而且结构也不会稳定。

1.5 设计时考虑的不够周全

在工程设计时，不能仅考虑工程的建筑设计，而且还要将工程周边的水文地质及工程建筑运行后可能出现的一些情况都要考虑进来。而在实际的设计时，很容易忽视这些，以至于考虑不够周全，比如泄洪的高速水流的冲击力、急流的脉动和掺气导致的震动、溢洪道建在非岩基上而忘了布置反滤排水设备，另外溢洪道采用低标号的浆砌石或砼砌护达不到结构稳定要求等等，这些都使工程安全受到影响。

2 溢洪道设计中的安全对策

溢洪道在设计中，要充分考虑到安全的问题。在资料收集、地质考察、布局规划、水利及结构的计算等方面都要严格把关，高标准，严要求，确保工程建设安全稳固，运行良好。在布局时，要充分利用地形地貌，在保证安全的情况下进行经济、合理、科学的设计。溢洪道通常有引流段、控制段、泄流段及消能段共4个重要部分组成，这4个组成部分在布局设计时要重点考虑。

2.1 引流段

进口设计成喇叭口可使引流平顺，长度不宜过长，如必须建设弯道，弯道尽可能平缓，在处理弯道与下游的衔接段、出口段时，要保证这些段口远离坝脚。引流段截面用梯形或矩形，这些段是否要加砌护，要根据水流的速度来决定，一般在水冲的速度超过2米/秒时要设计砌护。弯道两侧的凹岸要考虑加砌护，但如果岸基为坚硬的岩基就不用加了。

2.2 控制段

要保证水流的平顺，堰口与其上游引流段的连接过渡要采用渐变式，尽可能把收缩角设计在12度左右。要结合当地的地形条件及泄流需要，来决定是否设置宽顶堰或实用断面堰，设计时堰的宽度要结合单宽流量进行确定。在设计布置控制段建筑物时，可以让近口水流垂直于控制段建筑物，这样能使泄流均匀。

2.3 泄流段

在此段的设计中，宜采用直线方法布置平面，对于弯道及扭坡应尽量避免，因为弯道和陡坡会引起流态的变化，而产生负压。泄流段的断面设计，一定要参考建筑位置的地形、地质，因地制宜的采用缓坡、陡坡或多级跃水等不同的形式，切忌单一形式，在陡坡段，要采用均一比降；泄流段的水流速都相对较高，以岩基为优先的布局位置，如果布局段没有岩基，则此段要加衬砌，衬砌的厚度要按当地的流速与地质水文条件进行合理设计。

2.4 侧槽段

在侧槽段的设计时，要根据实际水流的方向来进行布置，要垂直于来水流向进行布置，结合水流的特点及等高线缓缓向上游伸展，侧向进流，纵向泄流。结合水流的方向合进设计进流还是泄流。在侧堰与深槽连接的渐变过渡段，要把收缩角控制在12度左右，过渡段的长度要以槽内水深为基准，一般为水深的3～5倍为宜。

endprint