小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)中存在的問題及對策工學(xué)論文
摘要以工程實(shí)例為分析資料,總結(jié)小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題,并提出有效的處理措施,以為水庫安全提供參考。
關(guān)鍵詞小型水庫;溢洪道設(shè)計(jì);存在的問題;對策
溢洪道在我國水利工程建設(shè)中是最為常見的建筑,在工程項(xiàng)目中能夠發(fā)揮出排除水庫存超蓄洪水的作用,使得水庫在汛期泄洪期間處于安全狀態(tài)。從完整的工程狀況看,溢洪道設(shè)計(jì)的好壞能夠直接影響水庫的安全狀況。
1調(diào)研概況
某市現(xiàn)有水庫188座,其中32座小(一)型水庫,156座小(二)型水庫。在勘察水庫時(shí)對各個(gè)水庫出現(xiàn)的安全問題進(jìn)行詳細(xì)地檢查分析,總結(jié)小型水庫存在的問題及修整的方法。研究調(diào)查的結(jié)果顯示,該市的水庫中共存在45座病庫和37座險(xiǎn)庫。面對存在的諸多問題,應(yīng)給予足夠的重視,對導(dǎo)致問題的原因進(jìn)行分析,并擬定有效的處理措施。否則,不但建筑工程發(fā)揮不了應(yīng)有的作用,還會引起諸多的安全事故。技術(shù)人員在檢查水庫運(yùn)用狀況時(shí),對溢洪道的安全問題進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)研,以保證其使用的安全性。
2小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)出現(xiàn)的問題
2.1溢洪道進(jìn)出口段與壩身距離短
檢查中發(fā)現(xiàn)有較多的小型水利工程的溢洪道進(jìn)出口段與壩身的間隔距離存在一定的問題[1],主要是間隔過短,壩肩和溢洪道只有單薄的山脊互相隔離。當(dāng)進(jìn)口段沒有使用相應(yīng)的保護(hù)措施時(shí)尤其是護(hù)砌措施,泄洪后則會引起沖刷,給壩肩的安全造成巨大的傷害[2]。
2.2溢洪道設(shè)計(jì)尺寸較小
在設(shè)計(jì)小型水庫時(shí)常常要考慮到工程的資金消耗,而又必須要使得設(shè)計(jì)達(dá)到建筑工程的標(biāo)準(zhǔn),在資金和標(biāo)準(zhǔn)的雙重壓力下,很多設(shè)計(jì)師常常會將設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行改動,縮短尺寸大小,隨之引起參考的洪峰與洪量等洪水?dāng)?shù)據(jù)發(fā)生異常變化[3]。這些造成溢洪道設(shè)計(jì)的尺寸也相應(yīng)減小,在建筑的巖體出現(xiàn)風(fēng)化坍落后,發(fā)生泄洪渠淤積的概率則大大增加,讓水庫泄流難以正常進(jìn)行。
2.3溢洪道平面彎道半徑大小不穩(wěn)定
平面彎道半徑對溢洪道在設(shè)計(jì)而言,是一個(gè)隱藏的不穩(wěn)定因素,隨著時(shí)間的變化,收縮忽小忽大,對于泄流的完成起阻礙作用。在遇到溢洪道陡坡段布置發(fā)生異常后會被彎道流態(tài)、流勢等因素干擾而出現(xiàn)變動,最終帶來的結(jié)果是出現(xiàn)兩岸的水面差,造成凹岸的水面壅高,很容易造成下游銜接的平直段內(nèi)出現(xiàn)折沖水流,大大削弱泄流的能力。
2.4水力設(shè)計(jì)方法不合理
設(shè)計(jì)者在溢洪道的設(shè)計(jì)過程中沒有從專業(yè)的角度出發(fā),研制出科學(xué)的設(shè)計(jì)方案,這就讓設(shè)計(jì)結(jié)果與方案難以達(dá)到實(shí)際工程的需要,水力設(shè)計(jì)方式不合理會給工程項(xiàng)目造成很大的阻礙。
2.5溢洪道陡坡比降過陡
陡坡比降過大對于溢洪道設(shè)計(jì)是極為重要的問題。部分溢洪道被設(shè)置在非巖性的山坡之上,其底部難以采取科學(xué)的反濾襯砌,一旦滲水后很容易出現(xiàn)滑坡現(xiàn)象,這會大大降低建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
3處理小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)問題的有效措施
3.1在溢洪道設(shè)計(jì)中合理地調(diào)整布局
在設(shè)計(jì)小型水庫的溢洪道工程過程中,應(yīng)該堅(jiān)持實(shí)事求是的原則,充分考慮到工程所在地的地形、地貌、環(huán)境等相關(guān)因素。從而對整個(gè)工程布局進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,以保證設(shè)計(jì)結(jié)果達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
3.1.1控制段。設(shè)計(jì)時(shí)需將泄流維持在均衡狀態(tài),讓進(jìn)口水流垂直于控制段的建筑物,并根據(jù)具體的情況與泄流要求,對寬頂堰或斷面堰合理安排,而堰的寬度大小需參照允許單寬流量進(jìn)行調(diào)整。
3.1.2引流段。為使得引流能夠順利進(jìn)行,通常設(shè)計(jì)時(shí)將其作為喇叭口是最佳效果,并盡可能的控制住損失大小,保持長度在有效狀態(tài)。
3.1.3消能工。選擇多級躍水或溢洪道末端躍流時(shí)需保持泄流方向遠(yuǎn)離壩腳距離≥100~150 m。對非巖基而言,最為普遍的方法是進(jìn)行地段處理,并把消力池安置在末端處。對泄流量很小的情況,應(yīng)該利用消力坎的方式進(jìn)行。遇到遠(yuǎn)驅(qū)式水躍后要從多個(gè)角度避免出現(xiàn)沖刷現(xiàn)象,這就需要采取差動式消力坎的方案[4]。在巖基上,當(dāng)溢洪道的尾端存在較陡的邊坎,通常使用挑射消能是最有效的方法。
3.1.4泄流段。泄流段常采取直線布置方法,這就在避免彎道與設(shè)置扭坡中發(fā)揮了重要的作用。在設(shè)計(jì)縱斷面過程中必須以現(xiàn)實(shí)的地質(zhì)為基礎(chǔ),對緩坡、陡坡或多級躍水等情況做出科學(xué)的選擇。
3.2各結(jié)構(gòu)的計(jì)算
3.2.1消力池底板厚度滿足抗浮標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)榈装逯車倪吔绱嬖诩s束作用,使得滑動現(xiàn)象較為普遍,這就需要采取有效的措施進(jìn)行抗浮。抗浮力的方式主要是對底板的浮重、水重進(jìn)行計(jì)算,控制抗浮安全系數(shù)≥1.3~1.5,則為安全。
3.2.2陡坡護(hù)砌厚度滿足滑動安全標(biāo)準(zhǔn)。抗滑的安全系數(shù)在≥1.3~1.5范圍,則為安全。
3.2.3挑流鼻坎的尺寸滿足各種穩(wěn)定需要。在計(jì)算時(shí)需要結(jié)合力學(xué)方法進(jìn)行,抗滑安全系數(shù)為≥1.3~1.5,抗傾安全系數(shù)≥1.5。并對形成的合力進(jìn)行計(jì)算,保持最大和最小應(yīng)力比值在≤3~5之間,以防止出現(xiàn)沉陷[5]。
4結(jié)語
總而言之,針對小型水庫溢洪道設(shè)計(jì)中存在的問題采取有效地處理措施是必不可少的工作,這不僅使水利工程使用功能得到有效發(fā)揮,在擬定處理方案時(shí)應(yīng)該對地質(zhì)構(gòu)造、水文資料做好處理,這樣才能保證工程的功能得到發(fā)揮。
5參考文獻(xiàn)
[1] 王亞東.勃利縣九龍水庫溢洪道數(shù)值模擬試驗(yàn)分析[J].黑龍江水專學(xué)報(bào),2007(4):89.
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[3] 陳芳.水庫溢洪道設(shè)計(jì)計(jì)算的探討[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2009(7):568-569.
[4] 馬丹.水庫溢洪道除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)思路[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2010(2):157-158.
[5] 郝成東.增城市山角水庫溢洪道水力計(jì)算[J].黑龍江水利科技,2010(2):77-78.
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