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【摘 要】 水利工程溢洪道布置的合理性以及结构设计，对水库的安全有着直接的影响，因此如果要保证中小型水库的洪水下泄，需要对水库的溢洪道设计给予一定的重视，基于此，本文从实际出发，探讨了水库溢洪道结构设计的相关内容。
【关键词】 水库溢洪道；结构设计；布置
引言：
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、水库溢洪道设计施工中存在的基本问题
溢洪道其是在洪水盛行之时保证水库安全不可或缺的建筑设备，一些水库因为设计水平比较低或者是工程造价低等等原因，往往其设计的洪水标准相对来说较低、所选用的洪水洪峰、洪量等参数偏小。以上原因则会导致溢洪道的设计尺寸偏小的后果，同时也会有一些小的水库是群众自己办理的，存在着资金不足，工程质量不过关，与此同时长时间受到外界环境的影响，附近的岩石风化坍塌，经常是的泄洪的能力不足，不可以完全确保安全无误的泄洪。而在布置的角度来京，一些工程设计的溢洪道距离坝身太近，而搁在坝肩和溢洪道之间的只有单薄的山脊，在进口段的位置缺少行之有效的安全有效的护砌的话，一旦出现泄洪是发生冲蚀现象就会危及坝肩的安全。此外还有一些不合理的设计，比如说一些设计的陡槽末端以及坝脚与之相挨，如果出现横流冲刷则会对坝脚的安全产生威胁，而当前的情况都对大坝的安全运行造成不利的影响。
2、水库溢洪道结构设计布置
2.1水库溢洪道结构设计的规划布局
中小型水库溢洪道结构的设计主要受地理因素影响，我国的地质分布中山脉占大多数，洪水流经和出现的地方绝大部分是山地，这样的话就会使得设计的难度加深。所以在进行设计之时我们通常应该依据其所在地的周围环境以及地质信息而进行不同情况的不同设计、布局以及分布。溢洪道通常是通过引渠段、控制段、泄槽段以及消能段等等组成。中小型水库溢洪道结构的设计应该依照顺平为主的理念进行。控制段或者堰流段不仅仅可以减少水流的汇聚力量，同时也会增强水流的流向规律，然而其前提则是需要不断控制段或者堰流段的防护措施强，如此才可以促使水流的张力、不规则形、狂乱性都会在不同程度上逐渐降低。当控制段或者堰流段的泄流不均匀之时，则应该促使进口水流同控制段或者堰流段的建筑物处于一种垂直状态之中。
2.2进口及溢流堰设计
溢洪洞的进口及溢流堰作为溢洪洞的首部结构，其主要功能是控制溢洪洞的泄流能力，使水流能够平顺通过首部。进口引水渠将水库的水平顺地引至溢流堰前，其设计原则：（1）在平面布置上应平顺，避免断面突然变化和急剧转变；（2）在合理的开挖前提下减小渠中水流速度，以减少水头损失，流速应大于悬移质不淤流速，小于引水渠道的不冲流速，规范规定一般≤4m/s；（3）引水渠底坡一般为平坡，底高程应布置成比堰顶低，增深行近水深以提高溢流堰流量系数。溢流堰是水库下泄洪水的口门，是控制溢洪洞泄流能力的关键部位，其设计原则：泄流能力应满足设计要求；泄流时堰面不得出现过大的局部负压；体型简单，便于施工。
2.3在水力计算方面的措施
第一在引流段的水力计算，在这个方面，则应该要求进水渠的水力设计要满足渠内的水流平顺并且稳定，此外还要使得水面的波动以及横向的水面比降小，要避免水的回流以及产生漩涡，并且，在渠道的设计智商，要设计使得流速保持在3～5m/s，渠道的水面线则可以根据控制的断面之间建立能量方程，最后使用分段求和法进行计算。其次控制段的水力计算上，在这个方面，建议实用堰的堰顶下游使用WES型的幂曲线。
2.4无压洞及明渠段设计
溢洪洞的泄槽段由无压洞段及明渠段两段组成。泄槽的作用为连接溢流堰与出口挑流鼻坎段，以便将过堰洪水安全地泄向下游河道。因此泄槽的设计应保证泄槽自身结构的安全，解决高速水流带来的特殊问题，如：冲击波、水流掺气、空蚀和压力脉动等，采取相应的工程措施。
根据溢洪道设计规范要求，当流速大于30m/s时，应设置掺气设施，通过大量工程经验，当流速小于25m/s时，不易发生空蚀破坏，无需设置掺气设施。若在无压洞段设置掺气设施，应增加补气洞，其结构相对复杂，工程量大。因此在进行溢洪洞设计时尽量控制无压洞段的流速，使其低于25m/s。在明渠段，可在溢洪洞边墙设置通气孔送气至掺气坎底部，结构相对简单，便于施工，因此，在明渠段流速超过30m/s时，设置掺气坎，向水流中掺气而达到减蚀目的。溢洪洞泄槽段的边墙高度应满足掺气后水面线的要求。因此在进行溢洪洞结构设计时应先通过水力学计算确定沿程水深和流速。
溢洪洞无压洞洞内和明槽缓坡段流速较低，可以不设置掺气减蚀设施；明槽陡坡段由于流速较高，实测最大流速為35.5m/s，根据溢洪洞不同泄洪条件下的水力要素确定掺气设施位置，共布设两道掺气设施，桩号分别为0+940.00m、1+040.00m；第一道掺气设施挑坎的坡度为1∶10，挑坎高度为1.0m，跌槽深度为1.35m；第二道掺气设施的坡度为1∶10，挑坎高度为0.30m，跌槽深度为1.70m。每道掺气槽均在两侧布置通气孔，原型面积为3.6m2。模型试验表明：两道掺气设施的运行情况均较好，掺气空腔完整而稳定，坎下未出现较大回水等不利流态，通气孔通气顺畅。泄槽段的水力学特性通过模型试验验证：各工况下，溢洪洞洞身段水流平顺，沿程水深减小。泄槽段水深沿程减小，在掺气坎处由于挑坎影响，水面略微壅高。抛物线段水深最深为11.2m，该处设计边墙高度为16.5m，边墙高度满足要求；陡坡段水深最深点9.9m，考虑掺气后水深为13.7m，该处边墙高15.18m，边墙高度满足要求。各工况下，出口挑坎段水流下泄顺畅，水流紧贴两侧边墙，没有出现脱壁现象，左侧水深略浅，右侧水深较深。 2.5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。
2.6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。
3、水库溢洪道施工的基本施工质量控制
3.1砌体工程的质量检查
第一，应该对原材料做好质量检查，在此方面，砌体工程之中使用的毛石和料石需要依照规定进行外形、尺寸和物理学性质上的检查，此外，使用到砌体的原材料比如说水泥、外加剂或者是沙、砾石等等应该需要依照技术规定做好质量检查工作。第二，需要对水泥砂浆进行质量检查，在这之中包括有检查砂浆材料的配合比和水泥砂浆的均匀性等等问题。
3.2在土方工程施工当中的质量控制
第一，应该做好建立并健全质量检查机构，同时制定较为严格的施工操作的章程规范，同时控制好施工之中每一道工序的质量，杜绝质量事故出现。并且，在施工的过程之中，一旦出现问题，不论大小都要及时的对其进行处理，并且做好相应的记录工作，在这方面，可以制定交接班轮流制度，值班负责人及时的进行签到，并做好记录，对于一些现场的或是重大的问题，要现场解决好，并要做好在施工的质量控制中的原始记录。此外，一旦质量问题出现，第一时间进行上报，及时将原因查明，并且提出行之有效的补救措施。此外，质量检查部门需要第一时间对其进行验收工作，未经验收，坚决杜绝进行下一步的工序。
3.3混凝土工程的施工要点
通常情况下，水库溢洪道混凝土工程的施工要按照进水渠挡墙施工、底板、溢流堰体、交通桥的顺序来进行，对于每一个单元的施工要严格按照设计的流程进行。使用专门的拌合站对混凝土进行拌制，出料后，通过运输车将其运输到浇筑点，使用特制的模板进行模板的浇筑。
4、结语
溢洪道施工在整个水库施工中占有重要地位，因此在进行设之时应该保证其施工质量，采取合适的施工办法。在具体工程之中，需要同實际结合对相关措施进行了探讨，希望能为相关工作人员提供一定的参考。
参考文献：
[1]孙荣，刘慧梅，戚正吉.中小型水库溢洪道结构的设计探讨[J].广东科技，2013，08：79+69.
[2]丁振芝.大河水库溢洪道陡槽架空段结构设计[J].水利水电快报，2000，16：1-3.
[3]张秀锦.小型水库溢洪道设计问题探究[J].中国水运（下半月），2010，03：110-111.
【关键词】 水库溢洪道；结构设计；布置
引言：
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、水库溢洪道设计施工中存在的基本问题
溢洪道其是在洪水盛行之时保证水库安全不可或缺的建筑设备，一些水库因为设计水平比较低或者是工程造价低等等原因，往往其设计的洪水标准相对来说较低、所选用的洪水洪峰、洪量等参数偏小。以上原因则会导致溢洪道的设计尺寸偏小的后果，同时也会有一些小的水库是群众自己办理的，存在着资金不足，工程质量不过关，与此同时长时间受到外界环境的影响，附近的岩石风化坍塌，经常是的泄洪的能力不足，不可以完全确保安全无误的泄洪。而在布置的角度来京，一些工程设计的溢洪道距离坝身太近，而搁在坝肩和溢洪道之间的只有单薄的山脊，在进口段的位置缺少行之有效的安全有效的护砌的话，一旦出现泄洪是发生冲蚀现象就会危及坝肩的安全。此外还有一些不合理的设计，比如说一些设计的陡槽末端以及坝脚与之相挨，如果出现横流冲刷则会对坝脚的安全产生威胁，而当前的情况都对大坝的安全运行造成不利的影响。
2、水库溢洪道结构设计布置
2.1水库溢洪道结构设计的规划布局
中小型水库溢洪道结构的设计主要受地理因素影响，我国的地质分布中山脉占大多数，洪水流经和出现的地方绝大部分是山地，这样的话就会使得设计的难度加深。所以在进行设计之时我们通常应该依据其所在地的周围环境以及地质信息而进行不同情况的不同设计、布局以及分布。溢洪道通常是通过引渠段、控制段、泄槽段以及消能段等等组成。中小型水库溢洪道结构的设计应该依照顺平为主的理念进行。控制段或者堰流段不仅仅可以减少水流的汇聚力量，同时也会增强水流的流向规律，然而其前提则是需要不断控制段或者堰流段的防护措施强，如此才可以促使水流的张力、不规则形、狂乱性都会在不同程度上逐渐降低。当控制段或者堰流段的泄流不均匀之时，则应该促使进口水流同控制段或者堰流段的建筑物处于一种垂直状态之中。
2.2进口及溢流堰设计
溢洪洞的进口及溢流堰作为溢洪洞的首部结构，其主要功能是控制溢洪洞的泄流能力，使水流能够平顺通过首部。进口引水渠将水库的水平顺地引至溢流堰前，其设计原则：（1）在平面布置上应平顺，避免断面突然变化和急剧转变；（2）在合理的开挖前提下减小渠中水流速度，以减少水头损失，流速应大于悬移质不淤流速，小于引水渠道的不冲流速，规范规定一般≤4m/s；（3）引水渠底坡一般为平坡，底高程应布置成比堰顶低，增深行近水深以提高溢流堰流量系数。溢流堰是水库下泄洪水的口门，是控制溢洪洞泄流能力的关键部位，其设计原则：泄流能力应满足设计要求；泄流时堰面不得出现过大的局部负压；体型简单，便于施工。
2.3在水力计算方面的措施
第一在引流段的水力计算，在这个方面，则应该要求进水渠的水力设计要满足渠内的水流平顺并且稳定，此外还要使得水面的波动以及横向的水面比降小，要避免水的回流以及产生漩涡，并且，在渠道的设计智商，要设计使得流速保持在3～5m/s，渠道的水面线则可以根据控制的断面之间建立能量方程，最后使用分段求和法进行计算。其次控制段的水力计算上，在这个方面，建议实用堰的堰顶下游使用WES型的幂曲线。
2.4无压洞及明渠段设计
溢洪洞的泄槽段由无压洞段及明渠段两段组成。泄槽的作用为连接溢流堰与出口挑流鼻坎段，以便将过堰洪水安全地泄向下游河道。因此泄槽的设计应保证泄槽自身结构的安全，解决高速水流带来的特殊问题，如：冲击波、水流掺气、空蚀和压力脉动等，采取相应的工程措施。
根据溢洪道设计规范要求，当流速大于30m/s时，应设置掺气设施，通过大量工程经验，当流速小于25m/s时，不易发生空蚀破坏，无需设置掺气设施。若在无压洞段设置掺气设施，应增加补气洞，其结构相对复杂，工程量大。因此在进行溢洪洞设计时尽量控制无压洞段的流速，使其低于25m/s。在明渠段，可在溢洪洞边墙设置通气孔送气至掺气坎底部，结构相对简单，便于施工，因此，在明渠段流速超过30m/s时，设置掺气坎，向水流中掺气而达到减蚀目的。溢洪洞泄槽段的边墙高度应满足掺气后水面线的要求。因此在进行溢洪洞结构设计时应先通过水力学计算确定沿程水深和流速。
溢洪洞无压洞洞内和明槽缓坡段流速较低，可以不设置掺气减蚀设施；明槽陡坡段由于流速较高，实测最大流速為35.5m/s，根据溢洪洞不同泄洪条件下的水力要素确定掺气设施位置，共布设两道掺气设施，桩号分别为0+940.00m、1+040.00m；第一道掺气设施挑坎的坡度为1∶10，挑坎高度为1.0m，跌槽深度为1.35m；第二道掺气设施的坡度为1∶10，挑坎高度为0.30m，跌槽深度为1.70m。每道掺气槽均在两侧布置通气孔，原型面积为3.6m2。模型试验表明：两道掺气设施的运行情况均较好，掺气空腔完整而稳定，坎下未出现较大回水等不利流态，通气孔通气顺畅。泄槽段的水力学特性通过模型试验验证：各工况下，溢洪洞洞身段水流平顺，沿程水深减小。泄槽段水深沿程减小，在掺气坎处由于挑坎影响，水面略微壅高。抛物线段水深最深为11.2m，该处设计边墙高度为16.5m，边墙高度满足要求；陡坡段水深最深点9.9m，考虑掺气后水深为13.7m，该处边墙高15.18m，边墙高度满足要求。各工况下，出口挑坎段水流下泄顺畅，水流紧贴两侧边墙，没有出现脱壁现象，左侧水深略浅，右侧水深较深。 2.5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。
2.6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。
3、水库溢洪道施工的基本施工质量控制
3.1砌体工程的质量检查
第一，应该对原材料做好质量检查，在此方面，砌体工程之中使用的毛石和料石需要依照规定进行外形、尺寸和物理学性质上的检查，此外，使用到砌体的原材料比如说水泥、外加剂或者是沙、砾石等等应该需要依照技术规定做好质量检查工作。第二，需要对水泥砂浆进行质量检查，在这之中包括有检查砂浆材料的配合比和水泥砂浆的均匀性等等问题。
3.2在土方工程施工当中的质量控制
第一，应该做好建立并健全质量检查机构，同时制定较为严格的施工操作的章程规范，同时控制好施工之中每一道工序的质量，杜绝质量事故出现。并且，在施工的过程之中，一旦出现问题，不论大小都要及时的对其进行处理，并且做好相应的记录工作，在这方面，可以制定交接班轮流制度，值班负责人及时的进行签到，并做好记录，对于一些现场的或是重大的问题，要现场解决好，并要做好在施工的质量控制中的原始记录。此外，一旦质量问题出现，第一时间进行上报，及时将原因查明，并且提出行之有效的补救措施。此外，质量检查部门需要第一时间对其进行验收工作，未经验收，坚决杜绝进行下一步的工序。
3.3混凝土工程的施工要点
通常情况下，水库溢洪道混凝土工程的施工要按照进水渠挡墙施工、底板、溢流堰体、交通桥的顺序来进行，对于每一个单元的施工要严格按照设计的流程进行。使用专门的拌合站对混凝土进行拌制，出料后，通过运输车将其运输到浇筑点，使用特制的模板进行模板的浇筑。
4、结语
溢洪道施工在整个水库施工中占有重要地位，因此在进行设之时应该保证其施工质量，采取合适的施工办法。在具体工程之中，需要同實际结合对相关措施进行了探讨，希望能为相关工作人员提供一定的参考。
参考文献：
[1]孙荣，刘慧梅，戚正吉.中小型水库溢洪道结构的设计探讨[J].广东科技，2013，08：79+69.
[2]丁振芝.大河水库溢洪道陡槽架空段结构设计[J].水利水电快报，2000，16：1-3.
[3]张秀锦.小型水库溢洪道设计问题探究[J].中国水运（下半月），2010，03：110-111.