莲花水库溢洪道设计分析

任春元

摘 要：在水库工程建设中，溢洪道是十分重要的水工建筑，因此，溢洪道设计至关重要。文章主要以莲花水库工程为研究对象，对溢洪道设计进行详细探究。根据文章分析，在进行水库溢洪道设计过程中，首先需要进行水力计算，然后再结合实际情况对莲花水库溢洪道结果进行优化设计，这样才能提高溢洪道设计质量。

关键词：莲花水库 溢洪道设计 结构设计

1.引言

水库工程是十分重要的水利设施，在农田灌溉、生活用水以及防洪抗旱方面发挥着十分重要的作用。在水库工程中，溢洪道的主要作用是宣泄大于水库容纳极限的水量，从而有效保障水库大坝安全，溢洪道设计质量会对整个水库大坝的施工质量以及使用安全造成较大影响。因此，对水库溢洪道水工建筑设计要点进行详细探究具有十分重要的现实意义。

2.溢洪道设计在小型水库建设中的重要性

在水库工程设计施工过程中，溢洪道的布局形式以及选型至关重要，不仅会影响水库工程的建设质量，对工程造价造成较大影响，而且还会对水库工程建设完成并投入运行后的实际运行效果造成较大影响。其中，河岸式溢洪道值得是在水库大坝之外的河岸上所建设的溢洪道。如果水库工程采用拦河坝形式，而在大坝施工中采用土石坝施工结构，则必须建设河岸溢洪道。在很多中小型水库工程实际施工过程中，溢洪道工程建设造价占整个工程造价的26%左右，由此可见，在水库工程设计建设过程中，溢洪道水工建筑的优化设计和施工至关重要。现如今，水利工程建设数量和建设规模逐渐增加，水利工程的复杂性和多变性也越来越强，这就会造成水利工程设计和建设难度增加。在水利工程溢洪道设计过程中，设计人员不仅需要考虑工程建设实际需要、施工环境等因素，而且还应该综合考虑施工技术、施工材料等因素，优化工程设计形式，提高施工便捷性。

3.莲花水库概况

莲花水库属小（一）型规模，IV等工程，主要建筑为4级，次要建筑为5级，承担着其晋城镇6个村29个社0.86万亩耕地的灌溉，可免除西南分干渠对县城构成的洪水威胁，为美化城市发展旅游业创造良好的基础条件。莲花水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道、放水冲沙设施及溢洪道上交通桥组成。其中，溢洪道布置在大坝左侧，为开敞式无闸实用堰，总长159.3米，末端消力池与安汉大道已建泄洪涵洞连接。其中：堰顶长3米、堰宽10.3米，渐变段长40.0米，消力池长22.0米、宽4.0米、深2.4米，陡槽段长123.8米、宽4.0米。经调洪计算，确定溢洪道进口底板高程为338.00m，设计下泄流量为19.0m3/S，校核下泄流量为30.0m3/S。溢洪道边墙采用M7.5浆砌条石衬砌，底板采用C20砼浇筑。消力池边墙内侧及底板均采用C20铪浇筑，其余部分用M7.5浆砌条石衬砌。

4.溢洪道水力计算

溢洪道主要用以渲泄超过水库调蓄能力的洪水，以保证枢纽挡水建筑物的安全；根据枢纽地形、地质情况，结合枢纽整体布置；此溢洪道布置在大坝左侧，为开敝式正槽无闸实用堰。溢洪道由进口引水段、控制堰段、陡槽段和消能防冲段组成；消力池末端与安汉大道已建成的泄洪涵洞连接。

4.1溢洪道泄流能力计算

根据水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252—2000、水利电力部《洪水标准》、水利、能源部《水利水电工程设计洪水计算规范》SL40—93。按P=3.3%洪水设计，P=0.33%洪水校核，洪峰流量分别为47.3m3/s、75.6m3/s，相应下泄流量分别为19.0m3/s、30.0m3/s。

根据调洪计算结果：3 0年一遇设计、300年一遇校核洪水位分别为338.95m和339.40m，堰顶高程338.00m。通过对溢洪道的布置其控制堰段剖面形式采用折线型，堰顶厚度δ=3.0m，堰顶宽度b=10.3m。

4.2陡槽水力计算

根据溢洪道地形条件，为了减少土石方开挖和衬砌工程量，现将溢洪道矩形陡槽分为两段；上段为收缩段，底宽由10.3m收缩到4.0m，长度为40m，陡槽底坡i1=0.063；下段为棱柱体，底宽为4.0m，长度为83.8m，陡槽底坡i2=0.138；下接消力池。

4.3消力池水力计算

根据对溢洪道的地形、地质情况进行综合分析、研究，以及考虑与已建成涵洞的衔接等问题，决定采用底流式衔接消能措施。由溢洪道纵剖面图得知，以下游河床为准的堰高P1=338.0-326.4=11.6m，经计算下游河道水深t=1.915m。下游河道V=3.92米/秒。已知：Q=30米3/秒，堰上水深H=1.40m。查《水力学》流速系数表8—3得ω=0.9。

5.溢洪道结构设计

通过对溢洪道的水力计算后，溢洪道各段的过水断面尺寸已经确定；溢洪道陡槽承受高速水流的冲刷，底板衬砌材料采用C20砼现浇，衬厚0.3m；边墙采用重力式挡土墙，其断面尺寸通过结构计算后确定，衬砌材料采用M7.5浆砌条石衬砌。消力池边墙内侧及底板均采用C20钢筋砼浇筑，其余部分采用M7.5浆砌条石衬砌。

5.1边墙结构计算

5.5墙身强度验算

墙身内力以墙底处为最大，该处竖向力V=70.18KN/m，力矩M = 2 0 . 5 9 K N·m /m，剪力Eax=21.07KN/m，可以按《砌体结构设计规范》（GBJ3—88）进行切面强度验算。计算从略。

6.结语

综上所述，溢洪道是枢纽工程中十分重要的建筑物，其主要作用是渲泄超过水库调蓄能力的洪水，以保证枢纽挡水建筑物的安全。本文主要依据国家及部门的有关规范、规定、地形图、《莲花水库枢纽工程地质报告》和水文计算成果进行溢洪道设计，通过对溢洪道进行科学合理的设计，能够为溢洪道施工提供指导，从而保证施工质量。

参考文献：

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