郭曉輝

(通河縣河道管理站，黑龍江通河 150900)

溢洪道的日常運(yùn)行管理與養(yǎng)護(hù)維修

郭曉輝

(通河縣河道管理站，黑龍江通河 150900)

溢洪道的安全泄洪是確保水庫安全的重要關(guān)鍵。由于溢洪道過小而使洪水漫壩造成垮壩失事的約占垮壩總數(shù)的40%，有些水庫的溢洪道雖然具備足夠的過水能力，但由于工程在設(shè)計(jì)、施工和管理上存在的問題，也會(huì)引起垮壩事故。因此，溢洪道就得準(zhǔn)備每年過最大洪水，這就要求我們把工作重點(diǎn)放在日常養(yǎng)護(hù)上，做好溢洪道的安全檢查和加固工作，經(jīng)常保證具有設(shè)計(jì)的過水能力，確保大壩的安全。

溢洪道;運(yùn)行管理;建筑物結(jié)構(gòu);消能效果;泄洪能力;日常養(yǎng)護(hù)

1 溢洪道的日常養(yǎng)護(hù)

溢洪道的安全泄洪是確保水庫安全的關(guān)鍵。對(duì)大多數(shù)水庫的溢洪道，泄水機(jī)會(huì)并不多，宣泄大流量的機(jī)會(huì)則更少，有的幾年或十幾年才遇上一次。但由于大洪水出現(xiàn)的隨機(jī)性，溢洪道得做好每年過大洪水的準(zhǔn)備，這就要求我們把工作的重點(diǎn)放在日常養(yǎng)護(hù)上，保證溢洪道能正常工作。

1)檢查水庫的集水面積、庫容、地形地質(zhì)條件和水、沙量等規(guī)劃設(shè)計(jì)基本資料，按設(shè)計(jì)要求的防洪標(biāo)準(zhǔn)，驗(yàn)算溢洪道的過流尺寸。當(dāng)過流尺寸不滿足要求時(shí)，應(yīng)采取各種措施予以解決。

2)檢查開挖斷面尺寸，檢查溢洪道的寬度和深度是否已經(jīng)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn);觀測汛期過水時(shí)是否達(dá)到設(shè)計(jì)的過水能力，每年汛后檢查觀測各組成部分有無淤積或坍塌堵塞現(xiàn)象;還應(yīng)注意檢查攔魚柵和交通橋等建筑物對(duì)溢洪道過水能力的影響等。通過檢查，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)采取措施。

3)應(yīng)經(jīng)常檢查溢洪道建筑物結(jié)構(gòu)完好情況，要檢查溢洪道的間墩、底板消力池等結(jié)構(gòu)有無裂縫和滲水現(xiàn)象，陡坡段底板有無被沖刷、淘空、氣蝕等現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)問題應(yīng)及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。

4)應(yīng)注意檢查溢洪道消能效果。溢洪道消能效果好壞，關(guān)系到工程的安全。消力池消能應(yīng)注意觀察水躍產(chǎn)生情況。鼻坎挑流要注意觀察水流是否沖刷壩腳，沖坑深度是否繼續(xù)擴(kuò)大。

5)做好控制閘門的日常養(yǎng)護(hù)，確保閘門正常工作。

6)嚴(yán)禁在溢洪道周圍爆破、取土、修建無關(guān)建筑。注意清除溢洪道周圍的漂浮物，禁止在溢洪道上堆放重物。

2 溢洪道的損壞及修理

溢洪道因高速水流引起的損壞及修理。對(duì)于其他的損壞，可根據(jù)損壞的原因，采用前面所講的有關(guān)措施和方法加以處理。

2.1 動(dòng)水壓力引起的底板掀起及修理

溢洪道的泄槽段的高速水流，不僅沖擊泄槽段的邊墻，造成邊墻沖毀，威脅溢洪道本身的安全。而且由于泄槽段內(nèi)流速大，流態(tài)混亂，再加上底板表面不平整，有縫隙，縫中進(jìn)入動(dòng)水，使底板下浮托力過大而掀起破壞。例如，某水庫溢洪道，全長870 m，進(jìn)口堰寬42 m，最大泄量3 900 m3/s，泄槽段寬30 m，流速25～35 m/s。溢洪道位于基巖上，底板混凝土厚度0.4～1.5 m。溢洪道建成后，當(dāng)渠內(nèi)流量只有設(shè)計(jì)泄量的50%時(shí)，厚1 m多的混凝土底板即被沖壞，有的整個(gè)沖翻，有的底板被掀起后，翻滾到下游數(shù)十米處。分析損壞原因認(rèn)為是施工時(shí)混凝土塊體間不平整，橫向接縫中末設(shè)止水，高速水流的巨大動(dòng)水壓力通過接縫竄入底板以下，加上排水系統(tǒng)不良，引起極大的浮托力，使底板掀起。后采取的處理措施是重新澆筑底板，設(shè)止水，底板下設(shè)排水，底板與基巖間加設(shè)錨筋，并嚴(yán)格控制底板的平整度。

2.2 彎道水流的影響及處理

有些溢洪道因地形條件的限制，泄槽段陡坡建在彎道上，高速水流進(jìn)入彎道，水流因受到慣性力和離心力的作用，互相折沖撞擊，形成沖擊波，使彎道外側(cè)水位明顯高于內(nèi)側(cè)，形成橫向高差，彎道半徑及愈小、流速愈大，則橫向水面坡降也愈大。有的工程由此產(chǎn)生水流漫過外側(cè)翼墻頂，使墻背填料沖刷、翼墻向外傾倒，甚至出現(xiàn)更為嚴(yán)重的事故。

減小彎道水流影響的措施一般有兩種，一是將彎道外側(cè)的渠底抬高，造成一個(gè)橫向坡度，使水體產(chǎn)生橫向的重力分力，與彎道水流的離心力相平衡，從而減小邊墻對(duì)水流的影響。另一種是在進(jìn)彎道時(shí)設(shè)置分流隔墩，使集中的水面橫比降由隔墩分散。

2.3 地基土掏空破壞及處理

當(dāng)泄槽底板下為軟基時(shí)，由于底板接縫處地基土被高速水流引起的負(fù)壓吸空，或者板下排水管周圍的反濾層失效，土壤顆粒隨水流經(jīng)排水管排出，均容易造成地基被掏空，造成底板開裂等破壞。對(duì)此種破壞的處理，前者應(yīng)做好接縫處反濾，并增設(shè)止水，后者應(yīng)對(duì)排水管周圍的反濾層重新翻修。

2.4 排水系統(tǒng)失效的處理

泄槽段底板下設(shè)置排水系統(tǒng)是消除浮托力、滲透壓力的有效措施。排水系統(tǒng)能否正常工作，在很大程度上決定底板是否安全可靠。

2.5 泄槽底板下滑的處理

泄槽底板可能因摩擦系數(shù)小、底板下?lián)P壓力大、底板自重輕等原因，在高速水流作用下向下滑動(dòng)。為防止土基上底板下滑，可在每塊底板端做一段橫向齒墻，齒墻深度約0.4～0.5 m，若底板自重不夠，可在板下設(shè)置鋼筋混凝土樁，即在底板上鉆孔，并深入地基1～2 m，然后澆筑鋼筋混凝土成樁，并使樁頂與底板連接。巖基上的地板，自重較輕，可用錨筋加固。錨筋可用20 mm以上的粗鋼筋，埋入深度1～2 m，上端應(yīng)很好地嵌固在底板內(nèi)。

2.6 氣蝕的處理

泄槽段氣蝕的產(chǎn)生主要是邊界條件不良所致，如底板、翼墻表面不平整，彎道不符合流線形狀，底板縱坡由緩變陡處處理不合理等均容易產(chǎn)生氣蝕。對(duì)氣蝕的處理，一方面可通過改善邊界條件，盡量防止氣蝕產(chǎn)生，另一方面需對(duì)產(chǎn)生氣蝕的部位進(jìn)行修補(bǔ)。

許多管理單位總結(jié)了工程運(yùn)用中的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，把在高速水流下保證底板結(jié)構(gòu)安全的措施歸結(jié)為4個(gè)方面，即“封、排、壓、光”?！胺狻币蠼?cái)酀B流，用防滲帷幕、齒墻、止水等防滲措施隔離滲流;“排”要做好排水系統(tǒng)，將未截住的滲流妥善排出;“壓”利用底板自重壓住浮托力和脈動(dòng)壓力，使其不飄起;“光”要求底扳表面光滑平整，徹底清除施工時(shí)殘留的鋼筋頭等不平整因素。以上4個(gè)方面是相輔相成、互相配合的。

3 加大溢洪道泄洪能力的措施

溢洪道泄洪能力不足，是導(dǎo)致許多水庫垮壩的一個(gè)重要原因。根據(jù)1979年編制的《全國水庫垮壩登記冊(cè)》的資料統(tǒng)計(jì)，在垮壩的總數(shù)中，漫壩占51.5%，其中因泄洪能力不足，漫壩失事的占42%。

3.1 原因

造成溢洪道泄洪能力不足的主要原因如下:

1)原始資料不可靠。有的水庫集雨面積的計(jì)算值遠(yuǎn)小于實(shí)際來水面積;有的水庫降雨資料不準(zhǔn)，與實(shí)際不符;有的水庫容積關(guān)系曲線不對(duì)，實(shí)際的庫容比設(shè)計(jì)的小等。

2)水庫的設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)偏低，設(shè)計(jì)洪水偏小。

3)溢洪道開挖斷面不足，未達(dá)到設(shè)計(jì)要求的寬度和高程等。

4)溢洪道控制段前淤積及設(shè)置攔色設(shè)施等礙洪設(shè)施。

5)在計(jì)算中未考慮溢洪道控制段前較長引水渠的水頭損失。

溢洪道的泄洪能力主要取決于控制段。因溢洪道控制段的大多水流是堰流堰流公式分析溢洪道的泄洪能力。公式為:

式中:H為堰頂水頭，m;B為堰頂寬度，m;m為流量系數(shù);ε為測收系數(shù);g為重力加速度，g=9.8 m/s2;Q為泄洪流量，m3/s。

3.2 措施

由公式(1)可知，要加大溢洪道泄洪能力，可采取以下措施。

3.2.1 加高大壩

通過加高大壩，拾高上游庫水位，增大堰頂水頭。

3.2.2 改建和增設(shè)溢洪道

這種措施應(yīng)以滿足大壩本身安全和經(jīng)濟(jì)合理為前提。通過改建溢洪道可增大溢洪道的泄洪能力，具體措施為:

1)降低溢洪道底板高程。這種方法會(huì)降低水庫效益。但若降低溢洪道底板高程不多就能滿足泄洪能力時(shí)，在降低的高度上設(shè)置閘，在洪水來臨前將閘門移走，保證泄洪，洪水后期，關(guān)閉閘門，使庫水回升，可減小或避免水庫效益的降低。

2)加寬溢洪道。當(dāng)溢洪道岸坡不高，加寬溢洪道所需開挖量不很大時(shí)，可以采用。

3)增大流量系數(shù)。不同堰型的流量系數(shù)不同，同種堰型的形狀不同，流量系數(shù)也不一樣。寬頂堰的流量系數(shù)一般為0.32～0.385，實(shí)用堰的流量系數(shù)一般為0.42～0.44。因此，當(dāng)所需增加的泄洪能力的幅度不大，擴(kuò)寬或增建溢洪道有困難時(shí)，可將寬頂堰改為流量系數(shù)較大的曲線形實(shí)用堰，以增大泄洪能力。

4)提高側(cè)收縮系數(shù)。改善閘墩和邊墩的頭部平面形狀可提高側(cè)收縮系數(shù)，從而增加泄洪能力。在有條件的情況下，也可增設(shè)新的溢洪道。

3.3 加強(qiáng)溢洪道日常管理

減小閘前泥沙淤積，及時(shí)清除攔魚等妨礙泄洪的設(shè)施，可增加溢洪道的泄洪能力。

［1］ 王斌，周文妍.諸暨青山水庫除險(xiǎn)加固工程溢洪道優(yōu)化布置研究［J］.浙江水利科技，2009(03).

［2］ 江桂榮，郭文泉.洪門水電站溢洪道閘墩裂縫處理［J］.大壩與安全，2007(07).

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1007－7596(2011)05－0074－02

2011－01－25

郭曉輝(1970－)，女 ，黑龍江通河人，助理工程師。