水库开敞式溢洪道建筑物结构优化设计研究

金淑南 吴晓勇 杨训

【摘要】近些年以来，城乡各地都在致力于修建较大规模的水利项目，其中关键就在于水库建筑物。因此可见，水库建筑物本身构成了关键性的水利建筑物。在各种类型的水库建筑物中，通常来讲都不能缺少开敞式的水库溢洪道。然而实质上，水库溢洪道是否具备稳定性较强的溢流结构，较大程度决定着水库本身的安全性以及坚固性。因此在设计水库整体结构的具体实践中，作为设计人员有必要从源头入手来优化开敞式的水库溢洪道，运用上述方式来提升建筑物整体结构具备的稳定性。

【关键词】水库开敞式溢洪道；建筑物结构；优化设计

从基本特征来讲，水库溢洪道的价值就在于确保溢流的顺利实现，进而维持了水库整个建筑构架具备的稳定性，避免水库表现为各种各样的安全隐患。相比来看，开敞式的溢洪道具备优良的综合性能，其中也涉及到复杂度较高的施工流程。因此，水库建筑物不能缺少溢洪道为其提供根本性的安全保障，对此应当致力于从源头入手来健全现有的建筑物结构。在优化结构的前提下，水库建筑将会具备更高层次的安全效能，避免埋下潜在性的安全运行隐患。

一、设计水库溢洪道的實例

某水库项目处在防洪区与灌溉区衔接的位置上，因此兼具城镇供水、防洪、灌溉以及其他类型的水库性能。与此同时，水库工程本身还具备生态旅游以及引水发电的高层次性能。从整体结构的视角来看，水库溢洪道设有右侧的泄洪道，对此设计成开敞式的建筑物。在坝址的范围内，溢洪道本身处于垭口的独特地形位置上，其中包含了冲沟与垭口的典型地形，对此测得8°的坡度。对于垭口的部位而言，上侧覆盖的基本为砂砾石以及粉质粘土，此外还包含钙质泥岩以及厚度较小的紫红色泥岩。

因此可见，针对上述的独特地形有必要构建与之相适应的溢洪道，通过布置溢洪道的措施来优化建筑物自身具备的综合效能。在开挖边坡涉及到的相关操作中，对此设计了特定的开挖比，其中应当包含强风化以及弱风化的石英砂岩，对于特殊性较强的现场地形应当予以更多的关注。

技术人员如果要着手优化溢洪道，那么前提应当落实于勘测现场地质。这是由于，针对不同类型的现场地质而言，与之相应的溢洪道整体构造及其内部结构也会体现为差异性。在此次施工中，对于溢洪道设计成石坝枢纽与面板堆相互结合的方式，上述施工模式具备更显著的适应性，同时也有助于节省项目建设的资金并且优化了建筑物自身具备的经济性以及节能性。经过全方位的验算可以得知，优化设计的关键点应当落实于水库现有的泄槽段、进水渠、水库消力池以及控制段。在全面实现上述建筑物优化的前提下，再去实现多层次的水库优化布置与设计。

二、优化设计的具体实践

经过分析可知，水库溢洪道整体处在较软的岩层区域，其中涉及到风化程度较强的岩层。对于上述建筑物如果不慎予以处理，那么很可能表现为不均衡的水库沉降。因此在综合优化的基本思路下，针对水库建筑物涉及到的投资效益以及整体布置都进行了全方位的考虑。详细而言，优化设计溢洪道建筑物应当包含如下的优化要点：

（一）适当布置建筑物的整体结构

从整体结构来讲，针对溢洪道建筑物将其设计成开敞式与混凝土面板相互结合的特殊结构，其中包含面板堆石坝作为其中的根基。在必要时，设计人员还需要视情况增加溢洪道必需的隧洞结构。然而实质上，如果要顺利开展上述全过程的施工操作，那么整体难度还是相对较大的。这是由于，溢洪道建筑物本身就体现为复杂性较强的建筑布局，如果不慎进行布置那么还可能将会涉及到导流洞与溢洪道二者之间的冲突。

因此从优化全过程布局的视角入手，针对自由溢流的方案加以全面的筛选，对其确定为不设立闸门的方式。通过测算可以得知，设计人员最好将其限制于1100米以内的常规蓄水位。此外，从坝址现有的整个地形来看，在布置坝线的过程中涉及到泄槽段、进水渠以及控制段等关键性的建筑构架。因此，设计人员把八字形的特殊结构布置在进口的位置上，同时调整了底面高程以及其他相关参数。

（二）实行精确的结构计算

近些年以来，与溢洪道建筑物密切相关的各项设计规程都在逐步实现健全，其中包含了多层次的计算标准。依照现有的设计规范，技术人员如果选择了开敞式的典型建筑模式，那么可以借助WES软件来实现全方位的运算，其中关键落实于溢洪道在各个时间段的流量特征、整体净宽度、闸孔总数以及单孔宽度等要素。在必要的时候，技术人员还需算出与整个施工流程有关的闸墩系数，确保其符合最根本的溢洪道设计指标。通过开展二维模拟的手段与方式，应当可以算出泄洪槽的精确断面面积，据此就能给出典型性的水位泄流以及其他数值。

（三）其他相关要点

除了上述要点之外，针对结构优化还可能会涉及到消力池及其他建筑构造物的相关计算。对于消力池这个特殊结构来讲，关键就是要算出其中的各项消能参数。在此次设计中，设计人员对此选择了底流消能的设计模式，因此有必要密切结合现场的真实状况算出消能防冲的参数。对于面板堆可以将其设计成枢纽性的石坝结构，对此予以适度的优化布置。通过运用上述的方式，就能确保符合水流平顺以及泄洪量适中的结构优化目标。

结束语：

优化水库溢洪道的整体结构，此项举措不能缺少全方位的优化设计以及优化施工。在优化布置溢洪道的具体实践中，应当紧密结合当地特有的现场地质，针对其中涉及到的各项要素都应当予以全面优化。然而从整体性的视角来看，水库溢洪道的相关施工实践仍然欠缺完善性，对此亟待着手进行改进。未来在实践中，技术人员还需不断的摸索，遵照因地制宜的根本思路来实现多层次的结构优化，确保符合更高水准的水库设计目标。

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