摘要：溢洪道设计在水库建设中具有极大的意义，关系到水库的造价与安全。本文主要对水库溢洪道除险加固设计展开探讨，通过对水库溢洪道在设计过程中所暴露出的一些问题进行分析与总结，给出了相应的完善措施，并且结合实例工程对水库溢洪道除险加固设计进行研究，以保证水库的安全运行。
关键词：水库；溢洪道；存在问题；完善措施
引言
溢洪道是水库最为常见的水工建筑物，在工程项目中能够发挥出排除水库库存超蓄洪水的作用，使得水库在汛期泄洪期间处于安全状态。在水库的除险加固中，溢洪道的设计是其中较为重要的组成部分，其除险加固方案是否合理，不仅影响着工程造价，而且直接关系到水库的安全，只有确保溢洪道设计科学合理，才可以保证水库可以很好地发挥好抗洪的作用，并始终处于安全稳定状态，保证其使用功能和效益的发挥。鉴于此，本文就水库溢洪道除险加固设计中存在的问题及改善措施进行探讨，以为水库安全提供参考。
1.水库溢洪道设计中存在的问题
1.1平面布置方案不合理
在地形地质、资金投入、施工技术等条件的制约下，水库溢洪道在设计中多会采取急流陡坡、急流交叉等布置方案，导致洪水泄流能力下降的同时，还会导致未衬砌的土质溢洪道出现塌方事故，大大降低了溢洪道的抗冲能力，进而对水库工程的安全、稳定运行造成负面影响。
1.2轴线布置不合理
在溢洪道布置过程中，受到当时施工技术、设计标准、资金投入等因素的影响，设计人员多凭借着自身工作经验按照地形进行布置，未对地质条件、下游建筑等因素进行考虑，多将溢洪道布设在土质山坡上，这种情况下，若溢洪道底板基础之间未做好反滤结构的施工工作，溢洪道渗水和地表水渗入后，不仅会反滤结构失稳，还会增加山体滑坡现象发生的可能。
1.3运行和管理工作不到位
在社会经济不断发展的形势下，水库功能逐渐由农业灌溉、发电等转变为工业供水、水产养殖及旅游业发展等，这就大大增加了水的需求量，而用水户为了达到增加蓄水量的目的，在未经水行政主管部门许可的情况下，擅自加高溢洪道堰顶高程，导致水库运行工况的改变及水库调洪库容的减少，不利于水库调洪、滞洪等作用的发挥。
同时，水库运行管理方面还存在严重的重建轻管现象，水库管理人员由于工资或维护资金未落实等原因，比较消极的对待水库运行管理工作，导致溢洪道内淤积严重，不利于保证溢洪道的正常行洪。
2.水库溢洪道设计的完善措施
2.1设计洪水及洪水调节计算
针对水库设计洪水通常采用暴雨推求洪水和推理公式进行计算，在计算前需注意对之前水库溢洪道设计所涉及的暴雨资料进行检查，以判断溢洪道控制段处堰型的合理性与准确性，同时选择相应的出流公式对洪水流量、态势等进行计算，并根据计算结果对洪水设计方案进行调整。
2.2合理规划布置
结合水库平面图、剖面图等对当前溢洪道平面布置中存在的不合理之处进行调整，并在调整过程中注意控制转弯处的坡度，尽量将坡度控制在合理范围内；确保溢洪道进出口在平面上处于一条直线的同时，并确保其能分别与坝肩、坝脚等保持合理距离；在设计溢洪道纵断面的过程中，将缓坡、多级跃水形式等考虑在内。
2.3除险加固与扩容同步实施
水库功能在朝着多样化发展的趋势下，应重新对水库设计功能定位和水库任务进行复核、调整。结合水利部、省水利厅所推行的水库除险加固工作，初步设计为在保证堰顶高程不变的情况下，实现水库供水范围扩大和扩容的同步实施，通过培厚加高、库容扩大等措施实现这一目标，以最大程度上保证水库汛期运行的安全性和可靠性。
3.工程实例
3.1工程概况
某小型水库于1957年年底开始修建，在1958年建成然后就开始使用，总库容为184万m3。该水库溢洪道侧墙砌筑材料为浆砌石，表面未使用水泥砂浆进行保护，透过整体而言，其建筑质量不符合设计标准；经过对溢洪道洪峰流量进行计算后发现，其过流宽度和侧墙高度不足，在防洪挡洪方面所起到的作用并不理想，甚至会由于溢洪水流压力较大而造成侧墙倒塌事故的出现，对水库的泄洪安全构成严重威胁。
3.2除险加固的设计标准
该水库为Ⅴ等小（2）型水库，设计洪水标准和校核洪水标准分别为5%、1%；有关溢洪道设计规范中明确指出，基于溢洪道在水库中的重要地位，其泄洪能力校核洪水标准应为5%，消能防冲设计标准应达到10%。故为了达到这一标准，决定对该水库工程的溢洪道进行重新设计与建设。
3.3加固措施
本工程设计最大泄洪流量为56.1m3/s，为了保证水库的泄洪安全，需对本工程溢洪道进行重新设计，决定其重建后仍属于开敞式宽顶堰，长度增加了36.25m，共分为以下5个部分：
①引水段，长7.746m，进口宽12.0m，出口宽8.0m；②控制段，长6.5m，采用M7.5浆砌石侧墙；③陡槽段，长38.0m，陡槽段侧墙采用M7.5浆砌石砌筑；④消力池，长18.0m，深2.0m，侧墙用M7.5浆砌石砌筑；⑤海漫段，长25.0m，用0.3m厚干砌石铺设。
3.4溢洪道设计相关计算
（1）溢洪道陡坡水面线
陡坡的明槽长度为38.0m，坡比为1∶5，结合水利水电工程设计标准，本工程主要采用“恒定非均匀渐变流水面曲线计算程序D-7”计算模式，具体结果见表1。
表1 溢洪道陡坡水面线计算表
（2）侧墙高度计算。
水库中溢洪道侧墙的主要作用在于对槽内的水流状态及方向进行约束，确保水流不会对两侧山坡造成大面积冲刷。水深、安全超高等指标决定了边墙的高度，具体计算公式为：
式中：h1、h分别表示掺气后的水深和未掺气的水深；V为未掺气时断面上的水流平均速度；ζ为修正系数，通常水流流速较低的话，可取其最大值为1.0。
（3）消力池段计算。
消力池的消能防冲设计标准通常为40.5m3/s，具体的计算结果如表2所示。
表2消力池长度和深度计算结果
4.结语
总而言之，溢洪道是水库枢纽中的重要建筑物，除险加固水库溢洪道工程可以解决水库运行安全的隐患。因此，在制定除险加固设计方案时，需要结合工程造价、施工难度等因素进行综合考虑，制定技术可行、经济合理的设计方案，并要具备有效的施工技术，以做好水库溢洪道除险加固工作，为确保水库发挥最大的效益、保障当地的防洪安全和经济发展起重要的作用。
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论文作者:罗仁斌
论文发表刊物:《基层建设》2018年第8期
论文发表时间:2018/5/29
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