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小型水库除险加固新增溢洪道设计优化技术微探

发表时间：2020/8/5 来源：《基层建设》2020年第10期作者：李加寿

[导读] 摘要：在经过较长时间的使用后，部分小型水库出现了坝体、坝基漏水，水库放水洞与溢洪道损坏严重等问题，因此十分有必要对小型水库增设溢洪道以达到除险加固的目的。

        保山市施甸县仁和镇农业综合服务中心
        摘要：在经过较长时间的使用后，部分小型水库出现了坝体、坝基漏水，水库放水洞与溢洪道损坏严重等问题，因此十分有必要对小型水库增设溢洪道以达到除险加固的目的。本文结合具体案例，详细探讨小型水库除险加固新增溢洪道设计技术，希望能为相关工作的开展带来些许帮助。
        关键词：小型水库；除险加固；增设溢洪道；设计技术
        1小型水库新增溢洪道设计总体思路
        在对小型水库增设溢洪道时，应当对水库目前状况进行勘探考察，全面了解水库的泄洪、蓄水能力，并更具水库坝体、坝基等的损坏情况，根据当地地形地势等合理设计，以保证最终的施工效果【1】。具体来说，在小型水库新增溢洪道设计中，应当准确把握以下要点：
        一是设计工作要以勘探工作为基础进行开展，在设计时，相关工作人员需全面把握当地地形地势、水文地质情况，根据当地地形地貌做好规划，确保设计方案科学可行且经济合理。一般情况下，如果水库周边有山，那么在此处增设溢洪道最为科学合理；如果水库周边地形地势比较狭窄，不便于开凿施工，那么在设计时就可灵活选择侧槽式的溢洪道，这样既可降低施工难度，同时也能提升水库排水泄洪能力。在进行水库溢洪道的设计时，一般是选择坚硬、均匀的平面，且新设溢洪道的位置最好没有弯道，线路短。这样不仅便于施工，同时也可适当降低工程成本。水库溢洪道的出口要尽量远离坝体，以实现对溢洪道的有效保护。
        因为结合以往工程案例发现，当水库溢洪道出口与坝体较近时，一旦水库以及周边山体出现灾害事故，如崩塌、滑坡等，那么溢洪道也会严重受损【2】。
        二是要根据进口段、控制段等各阶段的实际特征特点以及运行需求来做针对性设计。如在控制段，为了能使洪水期间泄流段的水速均匀稳定，就需让进口的水流与建筑物呈垂直状态。因此在设计时相关工作人员可根据当地地形地势来设置相应的控制断面，同时根据断面的设计宽度选定洪流值。在陡坡以及急流段，最好是采用直线的形式进行布设，要尽可能避免弯道。如果在陡坡以及急流段出现弯道，水流在高速流动状态下会出现流态负压现象，会对溢洪道底板的稳定性产生影响。因此在设计时应当根据具体的地形地势情况来选择适合的引流形式，以保证最终的除险加固效果。在进行消能段的设计时，需要根据具体的地形地势来选择相应型号的消能装置，从而确保消能装置的功能作用能得到充分发挥。一般情况下，在溢流道的末端也可采用多级跃流形式【3】。
        2小型水库除险加固新增溢洪道设计优化案例
        2.1工程概况
        某水库是当地的重点小型水库，兼具灌溉、防洪、养殖等各项功能，在推动当地经济发展，改善当地民生等方面发挥着重要作用。该水库总库容988万m3，集雨面积53.8km2,正常蓄水位189.45m。水库设计灌溉面积900hm2，历年最大灌溉面积为400hm2。该水库建于20世纪六七十年代，在经过长时间的使用后，水库已经出现较多的安全隐患。具体表现在以下几个方面：
        在钻探时发现溢洪道内有部分孔位存有地下水冒出现象。这一现象表明溢流坝与该孔之间存有承压水，承压水的存在加剧了溢洪道的危险性。并且经过勘探后发现，该小型水库的溢洪道年久失修，溢洪道的许多排水孔都已经被堵塞。剩余的能够正常使用的排水孔承受着较大的扬压力，不利于底板稳定。经勘察发现，该水库溢洪道右侧墙存在较为严重的破损问题，墙体体型不够合理，当水库水位上升时水库的危险系数也会有所增加。水库周边岩体风化坍落，溢洪道泄流能力也受到影响，溢洪道的安全系数大为降低。据相关资料显示，在水库建设与运行之初，水库的溢流坝坝底高程为200.45m，在该高程以下的坝体黏土层有着较强的透水性，在蓄水过程中时常会出现绕坝渗漏问题。这一问题不仅造成水资源的浪费，也导致溢洪道安全性降低【4】。
        综上可知，要想保证水库的各项功能能正常发挥，要想提升水库运行的安全性，有效延长水库使用年限，就必须对水库溢洪道采取除险加固措施。

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        2.2小型水库除险加固新增溢洪道设计方案
        2.2.1增设截水墙与排水管
        由于溢洪道年久失修，很多排水孔已经失去排水功能，因此导致溢洪道承受了较大的的扬压力。针对这一问题，可在溢流坝底部增设截水墙，利用截水墙来减少底板面的渗流量以及扬压力。与此同时，将一定数量的PVC排水管设置在消力池尾部，按照梅花型进行布设，并在布设时合理控制其间距，借助排水管来增强溢洪道的排水能力，减少水流对其他部位的冲击。对溢洪道内的排水孔，使用反滤土工布进行包裹，增设砂石料反滤堆，进一步维护溢洪道底板的稳定性。
        2.2.2保留底板混凝土
        在完成凿毛施工后，于溢洪道相应位置浇筑一定厚度的混凝土，混凝土厚度不能超过20cm。且设计时要使凿毛位置的混凝土厚度少于模板支设位置的混凝土厚度这是因为凿毛位置混凝土厚度过大，极有可能出现漏浆现象。除此之外，在设计方案中还应标明以下细节内容：在支设模板前，要先对施工部位进行冲洗，使石子原表面露出，然后在进行支设以及混凝土浇筑施工。施工过程中，要将旧混凝土表面的浮浆去除，但也要控制浮浆去除量。如果量过大，剔除的深度过深，则会导致钢筋保护层厚度达不到标准要求，甚至使钢筋漏出，进而影响到整体的施工效果。在新增溢洪道时，要采用冲击钻机在旧混凝土面板上冲击成孔，然后在孔洞中插入相应型号与规格的钢筋。对于该工程而言，在设计时可将孔的深度设计为5cm左右，将孔按照梅花型布置。钢筋的外露高度控制在15cm左右。为进一步优化小型水库除险加固效果，在设计时于混凝土浇筑块之间设置伸缩缝，缝宽20mm，并采用沥青砂浆进行填筑，以提高整体的加固效果【5】。
        2.2.3溢流面地板增设排水暗沟
        为维护地板的安全性、稳定性，在溢流面地板增设排水暗管或是排水暗沟，
        于暗沟内部增设一定数量的排水孔，通过这样的设计有效提高水库的排水能力，减少水流对底板的冲击与影响。经勘探得知，该水库年久失修，溢洪道中的许多排水孔已经不能使用。在此情况下，若将排水孔设置在溢流面，那么水流高速流动过程中产生的脉动压力可能会通过排水孔进入底板，从而使得底板受到冲击。因此在设计施工方案时，不将排水孔设计在溢流面，而是在溢流面上增设纵横向的排水安管，在溢流面分缝处的上游侧底板增设排水盲管，排水盲管与排水暗管连接，共同提高水库的排水能力【6】。
        对于该水库右侧挡墙严重受损的问题，可对溢洪道右侧挡墙进行重建，让右侧挡墙重新发挥其作用。
        结语
        综上所述，于小型水库中增设溢洪道是提高水库安全性、耐久性的重要举措。
        在进行小型水库的新增溢洪道设计时，应结合水库历史建设与维修资料，根据水库现存问题以及当地的地形地势与气候特征科学设计，以保证小型水库除险加固施工的科学性、合理性与经济性。
        参考文献
        [1]王波.双塔水库新增2~#溢洪道控制段施工要点技术浅析[J].水利规划与设计,2018(03):147-149.
        [2]刘春福.水库除险加固工程新增溢洪道设计的实例分析[J].中国水运(下半月),2017,17(10):178-179.
        [3]叶文广.小型水库除险加固新增溢洪道设计优化技术[J].黑龙江水利,2017,3(04):79-81.
        [4]任勇奇.某水库除险加固新增溢洪道设计的优化方法[J].珠江水运,2015(21):84-85.
        [5]李高民.小型水库除险加固新增溢洪道设计优化技术[J].水利与建筑工程学报,2011,9(01):83-86.
        [6]杨克昌.黄壁庄水库新增非常溢洪道弧门设计[J].河北水利水电技术,2003(05):20-21.