赤溪水库溢洪道除险加固设计

赤溪水库溢洪道除险加固设计

王妙君

王妙君广东省汕尾市水利水电规划设计院516600

摘要赤溪水库存在较多安全隐患，特别是溢洪道，为土渠式，受排洪冲刷严重，杂草丛生，时有塌方发生，通过对溢洪道的除险加固设计，采取原址重建方案，消除隐患，确保水库安全运行。

关键词溢洪道除险加固设计

1．基本情况

赤溪水库于1959年10月动工，1960年3月建成后开始发挥效益。总库容为204万m3，工程等别为Ⅳ等，属小（一）型水库，主要建筑物包括：主坝、副坝、溢洪道、输水涵管等为4级建筑物；次要建筑物为5级建筑物，临时建筑物为5级建筑物。挡水建筑物的设计洪水标准为p＝3.3％（重现期为30年），校核洪水标准为p＝0.33％（重现期为300年），溢洪道的消能防冲洪水标准按20年一遇设计。溢洪道位于主坝右侧的山垭口，距右坝头约30m，为山体垭口开挖而成，属土渠式溢洪道。进口高程16.60m，底宽3～4m。

2．存在的主要问题

根据《陆丰市赤溪水库安全鉴定报告》知：（1）溢洪道土渠底及两岸长期受排洪冲刷严重，坑坑洼洼，高低不平，杂草丛生（2）边墙两边为开挖后的自然边坡，无任何衬护，时有塌方发生（3）下游未设消能设施，为自然冲刷的山谷（4）无归河渠道。

3．除险加固设计

3.1加固方案

溢洪道为一孔，净宽为5.0m，采用宽顶堰，堰顶高程为16.60m。下接陡坡段及消力池消能。溢洪道加固后全长106m采用无闸门控制的无坎宽顶堰，单孔，净宽5.0m，设计堰顶高程16.60m，进口地面高程16.30m，进口底板为倒坡，长6.0m。陡坡段全长70m，坡比为0.052，为等宽矩形断面，宽5.0m，采用消力池消能，池长13.55m，池深0.60m，后接海漫长6.45m。进口导流墙为重力式浆砌石挡墙，墙顶高程19.80m～17.80m。

3.2加固设计计算

3.2.1泄流能力计算

溢洪道采用开敞式无坎宽顶堰泄流，堰顶高程为16.60m,净宽5m，下泄流量按宽顶堰流计算，其出流计算公式为

《溢洪道设计规范》(SL253-2000)

式中Q—流量，m3/s

B—溢流堰总净宽

H0—计入行近流速水头的堰上总水头m；本次计算忽略行近流速

m—流量系数，根据进口翼墙的型式在《水力学计算手册》第二版表3-2-4查出

ε—闸墩侧收缩系数，

按实用堰查《溢洪道设计规范》附表A.2.3-1

n—闸孔数目，n=1

b—单孔宽度，b=5

—边墩形状系数，直角形取0.7

—中墩形状系数，因为是单孔，故没有影响。

3.2.2进水渠导墙及控制段边墙高程确定

依据调洪演算结果，校核洪水位(P=0.33%)18.73m，水库设计洪水位(P=3.33%)18.06m。加固后主坝坝顶高程19.8m，高度与坝顶同高。（即墙顶高程取19.8m），可以满足要求。

3.2.3泄槽水面线计算

（1）计算工况。考虑下列三种工况：消能防冲设计按20年一遇洪水考虑，相应水位17.94m，下泄流量12.8m3/s；溢洪道设计洪水按30年一遇洪水考虑，相应水位18.06m，下泄流量14.4m3/s；溢洪道校核洪水按300年一遇洪水考虑，相应水位18.73m，下泄流量24.80m3/s。

（2）底坡类型判别。溢洪道泄槽中水流属明渠非均匀流，槽内水流一般为急流，其纵坡i大于临界坡度ik，本设计根据地形情况拟定i=0.052，将陡槽分为7段，每段10m，纵陡i=0.052，对矩形断面泄槽，ik按下式计算

由上计算结果可知,泄槽底坡大于临界底坡，固此泄槽段在上述二种工况时均为陡坡，满足要求。

（3）泄槽起始断面水深计算。计算泄槽水面线时，应从渐变起始断面算起。当泄槽与上游宽顶堰连接时，可从堰末端临界水深hk断面算起。本次加固设计为宽顶堰，所以临界水深hk可按下式计算

（4）水面线计算。根据上述起始水深，采用《PC-1500程序集》（D-7）分别计算P=0.33%、P=3.33%最大泄流情况下泄槽段的水面线。

3.2.4泄槽侧墙高度计算

溢洪道侧墙高度根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000）和泄槽水面线计算结果，本工程取安全超高为0.5m，得溢洪道设计边墙高度为1.86m～1.122m，可满足设计要求。

3.2.5消能防冲计算

原溢洪道为土渠，下游未设消能设施。根据地形，本次加固设计消能工采用底流式消能防冲。

根据《溢洪道设计规范》（SL253-2000），建筑物消能防冲按下挖式消力池计算，按P=5%的洪水计算，最大下泄流量为12.8m3/s，上游库水位17.94m。

(1)下游水深计算

4．结语：经除险加固后，确保了赤溪水库的安全运行，解除了工程安全隐患，发挥了工程防洪、灌溉等综合效益，确保了下游地区人民生命和财产的安全。

参考文献

【1】SL253-2000，溢洪道设计规范，中华人民共和国水利部，2000

【2】SL252—2000，水利水电工程等级划分及洪水标准，2000

【3】李炜，水力计算手册，中国水利水电出版社，2006