水库除险加固工程溢洪道设计的实例分析

时间:2024-12-26 02:30:33 来源:作文网 作者:管理员

摘 要:对于存在安全隐患的水库必须采取相应的除险加固措施,以保证水库的安全稳定运行,保护下游人民财产不受洪水侵害。某水库溢洪道存在较多安全隐患,在确定了溢洪道工程总布置后,分别从泄流能力计算、陡槽水力计算、消能计算等方面进行病险水库溢洪道加固设计。

关键词:溢洪道;加固设计;实例分析

水库除了为人们提供日常生活、农业灌溉、工业生产用水之外,还在防御洪水灾害发挥着不可替代的作用。但由于水库设计、施工、运行管理中存在的问题,部分水库达不到国家规定的防洪标准,而且随着水库运行时间延长,水库设施和各种设备不断老化,有些水库工程存在较严重的质量问题,尤其是溢洪道,损坏严重。因此,有必要对病险水库进行除险加固设计,使水库发挥其作用,保护人民生命财产安全。

1 工程概况

某水库是一座以农业灌溉为主,兼顾防洪的小(2)型水库,大坝为均质土坝,最 ☻大坝高10m,坝轴线长87m,坝顶宽2-3m,坝顶高程为1000.00m。坝址以上集雨面积2.89km2,总库容32.8万m3,其中死库容3.8万m3, 兴利库容19.2万m3。设计标准按20年一遇洪水设计,50年一遇洪水校核。大坝右岸有正槽式简易溢洪道一座,堰顶高程为999.00m,堰宽5m。三面无衬砌,且断面极不规则,溢洪道尾部被洪水冲刷出直径1-8m大小不等的坑数个,泄洪能力极差。

2 溢洪道存在的问题

溢洪道进口处和控制段已经被损坏,两侧石挡墙砌石出现很大的裂缝和倾斜,消力池及海漫已被洪水冲毁,这样的质量通病已经影响水库正常泄洪,危及水库大坝安全。溢洪道应拆除重建,确证大坝的安全使用。

3 溢洪道工程设计

根据洪水复核及调洪演算的结果可知,水库现状坝顶高程为100❧0.0m,未设防浪墙。设计溢流堰顶高程为998.00m、从现堰顶下挖1.0m即可满足防洪安全要求。结合该水库工程的实际地形,水库溢洪道布置于大坝的右岸,为正槽式溢洪道,堰型为宽顶堰。堰宽5m,堰上水头为1.35m,堰长10m(2.5h≥L≤10h),最大下泄流量为11.71m3/s。溢洪道断面设计为矩形断面(m=0)。

3.1 溢洪道水力计算

3.1.1 临界水深hk计算

临界水深hk的计算公式为:

hk=(αq2/g)1/3

式中:α――行进流速系数(取为1.0)

q――单宽流量(2.34m ☹3/s)

g――重力加速度(9.8m1/2/s)

经计算,hk=0.824m

3.1. ﭢ2 临界底坡计算

根据公式ik=gXk/aCk2Bk计算,式中:

ik:相应于临界水深hk时的临界坡度

Xk:湿周(6.65m)

A:流速分布不均匀系数,取为1

Ck:相应于临界水深hk时的谢才系数(94.65m1/2/s)

Bk:相应于临界水深hk时的水面宽度(5m)

经计算得:ik=0.0015

3.1.3 堰段水面线

鉴于水库的地质地形条件,本次设计中拟定溢洪道为正槽式溢洪道,堰型为宽顶堰,根据调洪演算的结果,其堰宽为5m,堰上水头为1.35m,堰项高程为998.00m,堰长为10m。

3.1.4 泄槽段水面曲线计算

由于水流在堰段末端产生临界水深,以此水深为泄槽段水面曲线计算的控制水深向下游逐段试算,根据泄槽段底坡必须大于临界底坡ik=0.0015的要求,结合该水库工程的实际地形条件,拟定底坡i=0.117。水面曲线试算采用公式为:ΔL1-2=[(hgcosθ+αgvg2/2g)-(h1cosθ+α1v12/2g)]/i-J和J=(n2v2)R4/3。

3.2 消力池水力计算

3.2.1、尾水渠水深计算

令尾水渠水深为h,渠底宽B=5m,n=0.015,i=0.005,则按明渠均匀流公式:Q=ω・c・(R・i)1/2进行试算,即

Q=[b・h・(b・h)2/3・i1/2]/[n・(b+2h)2/3]

式中:

Q:溢洪道最大下泄流量11.71m3/s;

n:糙率,取0.015;

b:尾水渠底宽5m;

i:尾水渠比降(i=0.005);

c:谢才系数;

ω:过水断面面积;

h:水深。

经试算,尾水渠水深h=0.728m。

3.2.2、消力池前收缩水深hc计算

消力池宽为5m,按《水工设计手册》第六分册中公式Eo′=hc+Q2/[2g・φ2・(hc・B)2]进行试算,

式中:

Eo′:堰顶水能;

hc:收缩水深;

Q:下泄流量;

φ:流速系数;

g:重力加速度;

B:消力池宽;

经试算:hc=1.08m。

3.2.3、跃后水深hc″计算

根据公式hc″=hc/2[(1+8q2/g・hc3)1/2-1]进行试算:

式中: hc″:跃后水深;

q:单宽流量为2.34m3/s;

g:重力加速度9.8m1/2/s;

hc:消力池前收缩水深1.08m;

经试算,hc″=3.94m。

又根据σ=(h+s+△Z)/ hc″,式中:

h:尾水渠水深0.728m;

s:消力池挖深2.5m;

△Z:水面出池降落高度2.23m;

hc″:跃后水深3.94m;

经计算得:

hc=1.08m hc&♡Prime;=3.94m

s=2.5m △Z=2.23m

则消力池底板高程=990.18m;

尾水渠底板高程=992.68m。

3.2.4、消力池长计算

根据公式L=L1+0.7Lj进行试算,得消力池长L=20m。

3.3 溢洪道布置

结合实际地形条件,溢洪道布置于大坝的右岸,为正槽式溢洪道,由溢流堰、泄槽段、消力池和尾水渠组成。

3.4 溢洪道构造

溢洪道边墙采用直墙式挡土墙,底板与边墙全部用30cm厚现浇C20砼衬砌;消力池段底板及边墙均采用30cm厚现浇C20钢筋砼衬砌;尾水渠段底板及边墙采用现浇C20砼衬砌,厚为30cm。洪道在溢流堰及水平段底板两侧设伸缩缝,其余每隔10m设伸缩缝,相应设防滑齿槽,缝用沥清砂浆回填;为了减小底板扬压力,在砼底板下设(30×30cm)排水盲沟1条,横向排水盲沟间距为10m。

4 结束语

在病险水库加固设计中,溢洪道工程是整个枢纽工程的关键和重点,它与大坝加固方案相互影响,相互制约,不仅影响工程的加固效果与加固投资,还直接关系水库泄洪对下游沿河及库区的淹没影响,应多方案综合分析比较后确定最佳方案。


热门排行: 教你如何写建议书