大口径虹吸管在小型水库防洪中的应用

·来稿摘录·

大口径虹吸管在小型水库防洪中的应用

快活林水库地处河北省承德市兴隆县与天津市蓟县交界处，泃河支流快活林河上，1975年修建，水库坝址以上控制面积31 km2，水库坝长61 m，最大坝高22.5 m，总库容37.86万m3，坝顶宽2.5 m，死库容6.703万m3，兴利库容31.157万m3，是一座以防洪、灌溉为主兼顾养殖等综合利用的小（2）型水库。2013年进行了除险加固。

水库现状：（1）水库库容偏小。快活林水库控制流域50%年来水量为617万m3，兴利库容31.157万m3，水库库容满足不了50%的年调节，兴利库容偏小。由于水库库容小，调节能力差，水库防洪功能往往得不到有效发挥，存在 “小洪水不用，大洪水没用”的现象。（2）设计排、放水能力不足。水库原设计的排水设施仅为直径30 cm灌溉用水管，汛前不能及时排空水库迎汛，特别是进入汛期，短时间内降低水库水位几乎不可能，遇较大洪水时，只得等水库蓄满后，多余的洪量通过溢洪道排出，当有持续降雨过程，流域多次出现较大量级的洪水时，只能听之任之。（3）河道行洪能力差。由于当地农民防范洪灾意识淡薄，侵占原始河道现象严重，原来30多m宽的河道被挤占至10多m宽，致使河道行洪能力逐年下降，一旦遭遇较大洪水，下游人民生命财产将会受到更大威胁和损失。（4）防洪意识有待提高。

针对快活林水库诸多不足，科学合理地进行附属设施配置，可大大提高水库的防洪、抗旱和供水的调节能力，为此，快活林水库使用安装了大口径虹吸管设备，增加了排泄能力，很好地弥补原设计上的不足和缺陷，更好地发挥其应有的作用。

虹吸管排水系统的优点：不改变水库原始结构；施工工艺简单易行；经济实用，操作安全灵活；无需动力，节能环保；间接地增加了水库的调节能力，较好地发挥了水库的功效。

虹吸管设计制作：（1）根据实际情况计算选定螺纹钢管口径，制作跨越水库坝体输水管道；（2）进水端设置安装止水阀。经过理论计算，水库里侧即水库坝顶至进水口长度为7.5～8.0 m为宜，是实现最大出流的理想长度；（3）输水管即虹吸管的顶部设置一个抽、排空气口；（4）在虹吸管出水口处设置安装出水阀门；（5）在真空口处连接排气阀和真空泵，实际操作时，打开排气阀，关闭出水口阀门，开启真空泵，当真空泵出水口出水时，关闭排气阀，即完成虹吸管充水；（6）打开出水口阀门，虹吸形成，水流就会喷涌而出。

虹吸管排水系统的安装要点：（1）结合水库控制流域的水文特性和库容，确定虹吸管的口径和设置虹吸管排水系统的组数；（2）虹吸管排水系统的入水口添加拦污罩，避免杂物堵塞，影响排水效果；（3）应确保虹吸管管体密闭性，避免发生漏水、漏气现象；（4）虹吸管排水系统应进行适当的加固处理，如浆砌石砌托、混凝土灌注和钢结构焊接加固处理等。

一直以来，小型水库遭遇洪水时，首先是蓄满后开始溢流，然后以来多少就下泄多少的方式运行，在一定程度上讲，大坝将河道洪水抬高至水库坝顶高度，意味着将洪水提升至水库坝顶相同高度，增加了洪水下泄势能和冲击力，使洪水的破坏力进一步增加。如果有连续降雨过程出现，随着洪水两级的增大，其危害性也将继续增大。为了改变洪水入库后水库水位快速上涨，通过溢洪道下泄行洪的现状，水库安装虹吸排水系统，可根据天气状况和本地区天气预报，利用大口径虹吸管提前预泄，腾空水库迎接洪水；当洪水入库时，继续开启虹吸管，拉长水库蓄满时间，达到削减洪峰流量的目的。经过计算和实例印证，排洪能力差的小型水库，安装此系统后，虹吸管可吸取溢洪道顶以下8 m之间的水库蓄水量，可彻底改善水库的运行模式，增大小型水库的调节能力。

（摘自海河水利委员会引滦工程管理局 郭旭峰 “大口径虹吸管在小型水库防洪中的应用”）