摘要：随着全球经济的发展，人类把控环境的能力有所降低。为了应付突如其来的环境变化，人类只能多加预防。水库溢洪道的设计以及应用就是为了有效地预防水患给人们的生命财产带来损害。本文针对水库溢洪道设计中的主要问题进行分析，并提出了相应的几点建议。
关键词：水库；溢洪道；设计；建议
1 水库溢洪道设计中常见的问题
1.1 水库溢洪道的布置问题在水库溢洪道的布置设计上，经常会有这样问题发生，如在设计中将溢洪道的进出口设计的部位距离坝身非常近，坝肩和溢洪道之间只有很小一段距离，中间为薄薄的山脊。在这样的情况下，如果进口段没有设置合理的护砌，在泄洪时进口段一旦被冲蚀，就会对坝肩造成一定的损害。另外，在这样的布置中，陡槽最底端往往紧靠在坝脚上，如果发生横流冲刷就会使坝脚产生危险。总之，水库溢洪道不合理的布置会直接影响大坝的安全运行。
1.2 水库溢洪道设计尺寸偏小溢洪道是洪水期间保证水库安全的重要设施，中小型水库由于受工程造价的限制，其设计采用的洪水标准往往偏低、选用洪水数据偏小，因而必然带来溢洪道规划尺寸过小，再加上周边岩体风化坍落，往往造成泄流能力不足，因而不能保证安全泄洪。
1.3 水库溢洪道设计中平面弯道半径设计不当溢洪道设计中，过大以及过分缩小的平面弯道半径都不利于溢洪道作用以及价值的体现。如果在设计中需要在溢洪道的陡坡段设计弯道，需要考虑弯道处的水流等各因素。如果弯道半径过大，在弯道处猛烈的流态和流势的变化的作用下两岸形成了水面差，此时凹岸水面壅高同时在下游相连的平直段里发生折冲水流，在很大程度上削弱了泄流能力以及消能效能。如果半径过小，造成陡坡段或者缓流段的加剧缩小，随着产生的明显的壅水以及流态改变会冲击溢洪道衬砌，对其造成损害。
1.4 溢洪道纵横剖面及平面布置设计不当在这个设计环节存在的主要问题有设计陡坡比降过陡。部分溢洪道布置在非岩性山坡上，这些山坡的底部没有设置有合理的反滤衬砌，一旦发生渗水事故就或造成滑坡；另外，还存在不牢靠的结构问题。在设计横断面时，设计人员没有充分意识到两侧山坡开挖坡度的重要性，设计的过陡，结合偏小的衬砌厚度，使得在抗滑抗倾性能表现方面欠佳，极易产生坍方以及滑坡事故；在设计平面时，如果设计不当会存在如下缺陷：上下游断面合计不合理，连接面不搭配，不能成功地完成泄洪任务。另外，设计人员也没有充分重视溢洪道底部与河道衔接部位，出现前者的底部低于河床许多，甚至有的底部没有进行设计砖护结构，这样在冲刷严重的情况下会破坏整个溢洪道。
1.5 现有水力设计方法尚不够完善在对溢洪道进行设计时，所应用的水力设计途径有一些漏洞，例如需要在溢洪道进口出设置引洪平流段时，在设计中对水力进行计算时，往往会忽视平流段时进口水位的壅高。壅高较小时可以忽略，但是当壅高较大时就需要在设计时加以考虑。在对水利进行设计时还存在以下问题：对溢洪道的消能工的设计欠妥、选择了恰当的型式，这两个因素会使消力墙长度以及深度都不达标，消能不充足，使得下游河段的冲刷现象严重。此外，在侧槽式溢洪道设计中，还有部分设计人员扔采用传统的“扎马林法”运算。这种方法经过实证存在诸多的问题，如偏小的水面坡降度、不能满足实际需要的侧槽深度、较小的流量系数，这些问题会导致侧堰部分部位出现沉没出流，使得实际泄洪流量达不到设计要求的泄洪量。
1.6 结构设计不合理在一些溢洪道工程的设计中设计人员没有充分考虑到泄洪的特征和基本特点，因此在结构设计中存在不合理的问题。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆溢洪道下泄的水流速度非常快、有非常强的冲击力、明显的急流的掺气和脉动现象，所以子啊泄洪时会发生猛烈的震动；如果在设计中对砂浆、石子以及混凝土的标号不准确，造成砌护厚度和边坡砌护高度不达标，结构不稳定，所以不能抵抗水流的冲刷；在对没有建立在岩石上的溢洪道进行设计时，其根部没有按照反滤排水设备；有些大体积圬工混凝土衬砌没有设置伸缩沉陷缝，从而导致了溢洪道衬砌裂缝的产生。
2 针对水库溢洪道设计中出现问题的几点建议在现场布置溢洪道工程时，首先要对当地的地形地貌加以考察，要保证布置点具备经济性、科学性和安全性。其中应遵循的原则有：坚硬均一的基础，短线路，尽量不要设计弯道，出口与坝体间的距离要远。另外，不能在滑坡或者崩塌体地上布置溢洪道。溢洪道通常有四个主要部分组成：引流段、控制段、泄流段及消能工。下面针对上节提高的水库溢洪道设计中出现的主要问题，从这四个部分分别给以一定的建议。
2.1 水库溢洪道设计中引流段的设计建议为引流平顺其进口外形较好的形状为喇叭式，基于成本的考虑，可以不需要设计过长的引流段。如果受到地形的限制需要设计弯道，要尽可能地保持弯道在一定的平缓度内，还要保证与坝脚保持一定的距离，避免坝脚受到冲刷。引流段的横截面通常要设计成梯形或者长方形，如果水流的速度小于或者等于1-2 米/秒，可以不进行砌护。
但是，在靠近坝顶以及控制建筑物的区域要进行一定长度的砌护，另外，在弯道两侧的凹岸也要进行砌护。在岩基情况下不需要砌护。
2.2 水库溢洪道设计中控制段的设计建议为了保证泄流的通畅，一般设计会使近口水流与控制段建筑物保持垂直的角度；宽顶堰或实用断面堰的设置可以依据地势和泄流的情况，单宽流量决定了堰的宽度，一般岩基、非岩基、土基的单宽流量分别是40-70m3/s、20-40m3/s 和20m3/s。在设计时，要在近口段设置引流段，其他应设堰，其顶宽度不得大于3h 堰；在保证流速均匀的情况下，需要设置渐变段来连接堰口和上游引流段，收缩角最好控制在12°上下。
2.3 水库溢洪道设计中泄流段的设计建议在设计泄流段时，都是应用直线设计，要尽可能地不采用弯道和扭坡，因为有可能会导致水流的极速变化甚至发生负压；在设计纵断面时，要根据当地的地形和地质来因地制宜。因为泄水段流速很高，故应尽量布置在岩基上，如果是非岩基，那么在设计该段衬砌厚度时要充分考虑流速和地质条件，一般浆砌石、混凝土以及钢筋混凝土的长度为0.5-1.0m、0.2-0.5m 和土0.15-0.3m，其坡度最好不得大于1/2.5。
在泄水段底端应当设置消能工，其具体选择型式要参照当地的地形、地质以及水力条件，采用多级跃水或溢洪道末端的跃流段应使其泄流方向与坝脚的距离保持在大于等于100-150m 的范围内。对于非岩基上一般均采用底流消能并在末端设置消力池。在泄流量不大的情况下建议采用消力槛形式；在远驱式水跃的情况下，因为被冲刷的可能性较大，建议采用差动式消力槛的形式；在岩基上，如溢洪道尾端有较陡边坎时，最好采用挑射消能，如果采用这种形式，消力池、护坦以及海漫等工程可以不用施行。经过实践证明，鼻坎形式以长方形差动式最佳，同时鼻坎以上的陡坡最好做成长方形断面，切忌采用梯形断面，这样能够防止使用扭坡来与鼻坎进行连接。
2.4 水库溢洪道设计中侧槽段的设计建议在设计中一般讲侧槽段布置成与来水流向垂直的位置，其长度可依据等高线向上游延展，水流特征是侧向进流，纵向泄流。侧堰与深槽连接的渐变过渡段，其收缩角应控制在12 度左右，其长度通常为槽内水深的3 到5 倍，其主要作用是防止槽内波动和横向旋滚的水流直接进入陡坡段。
3 结束语综上所述，随着人们对生活环境的高品质需求以及自身安全意识的提高，水库溢洪道设计受到了越来越多的关注。本文在基于设计中常会出现的问题，从溢洪道的四个关键部位的设计着手提出了一些具有针对性的建议，旨在提高水库溢洪道的社会价值的完美体现。
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论文作者:董二强
论文发表刊物:《工程管理前沿》2015年第7期供稿
论文发表时间:2015-6-15
标签：溢洪道论文; 水库论文; 弯道论文; 水流论文; 陡坡论文; 建议论文; 断面论文; 《工程管理前沿》2015年第7期供稿论文;