溢洪道

摘要溢洪道,作为水利工程中的一项重要设计,是为了有效管理河流水位,防止洪水对周边地区的影响而建设的一种设施。它通常位于河岸的侧面,具有灵活的水流控制能力,可在洪水期间将多余的水流引导到溢洪道,从而减轻河流的水压,确保沿岸地区的安全。 溢洪道的设计理念旨在最大程度地保护沿岸居民和基础设...

溢洪道,作为水利工程中的一项重要设计,是为了有效管理河流水位,防止洪水对周边地区的影响而建设的一种设施。它通常位于河岸的侧面,具有灵活的水流控制能力,可在洪水期间将多余的水流引导到溢洪道,从而减轻河流的水压,确保沿岸地区的安全。

溢洪道的设计理念旨在最大程度地保护沿岸居民和基础设施免受洪水的侵害。通过在洪水来临时启用溢洪道,工程师们能够控制水位,防止河水泛滥,降低洪灾带来的损失。这在一些多雨或容易发生洪水的地区尤为重要。

溢洪道分类

溢洪道按泄洪标准和运用情况,可分为正常溢洪道(包括主、副溢洪道)和非常溢洪道两大类,正常溢洪道的泄洪能力应能满足宣泄设计洪水的要求,超过此标准的洪水由正常溢洪道和非常溢洪道共同承担。正常溢洪道在布置和运用上有时也可分为主溢洪道和副溢洪道,主溢洪道宣泄常遇洪水(20年一遇至设计洪水之间)。非常溢洪道运行机会很少,可采用较简易的结构,以获得全面、综合的经济效益。

溢洪道型式

溢洪道可以分为正常溢洪道和非常溢洪道两大类,正常溢洪道常用的型式主要有正槽式、侧槽式、井式和虹吸式四种。

(1)正槽式溢洪道。这种溢洪道的泄槽轴线与溢流堰轴线正交,过堰水流方向与泄槽轴线方向一致,其水流平顺,超泄能力大,并且结构简单,运用安全可靠,是采用最多的河岸溢洪道型式之一。

(2)侧槽式溢洪道。这种溢洪道的泄槽轴线与溢流堰的轴线接近平行,即水流过堰后,在侧槽内转弯约90°,再经泄水槽泄入下游。侧槽溢洪道多设置于较陡的岸坡上,大体沿等高线设置溢流堰和泄水槽,易于加大堰顶长度,减少溢流水深和单宽流量,不需大量开挖山坡,但侧槽内水流紊乱、撞击很剧烈。因此,对两岸山体的稳定性及地基的要求很高。

(3)井式溢洪道。其组成主要有溢流喇叭口段、渐变段、竖井段、弯道段和水平泄洪洞段。其适用于岸坡陡峭、地质条件良好,又有适宜的地形的情况。可以避免大量的土石方开挖,造价可能较其他溢洪道低,但当水位上升,喇叭口溢流堰顶淹没,堰流转变为孔流,超泄能力较小。当宣泄小流量,井内的水流连续性遭到破坏时,水流不稳定,易产生振动和空蚀。因此,我国目前较少采用。

(4)虹吸式溢洪道。该型式溢洪道通常包括进口(遮檐)、虹吸管、具有自动加速发生虹吸作用和停止虹吸作用的辅助设备、泄槽及下游消能设备。溢流堰顶与正常高水位在同一高程,水库正常高水位以上设通气孔,当水位超过正常高水位时,水流将流过堰顶,虹吸管内的空气逐渐被空气带走达到真空,形成虹吸作用自行泄水。当水库水位下降至通气孔以下时,虹吸作用便自动停止。这种溢洪道可自动泄水和停止泄水,能比较灵敏地自动调节上游水位,在较小的堰顶水头下能得到较大的泄流量,但结构复杂,施工检修不便,进口易堵塞,管内易空蚀,超泄能力小。一般用于水位变化不大和需随时进行调节的中、小型水库,以及发电和灌溉的渠道上。

非常溢洪道

在建筑物运行期间可能出现超过设计标准的洪水,由于这种洪水出现机会极少,泄流时间也不长,所以在枢纽中可以用结构简单的非常溢洪道来宣泄超设计标准洪水。其启用标准应根据工程等级、枢纽布置、坝型、洪水特性及标准、库容特性及对下游的影响等因素确定。

非常溢洪道主要有漫流式、自溃式、爆破引溃式3种。

1.漫流式非常溢洪道

这种溢洪道与正槽溢洪道类似,将堰顶设在准备开始溢流的水位附近,而且任其自由漫流。这种溢洪道的溢流水深一般较小,因而堰顶较长,多设于山体鞍部垭口处,以减少土石方开挖量。如大伙房水库为了宣泄特大超设计标准洪水,1977年增加了一条长达150m的漫流式非常溢洪道。

2.自溃式非常溢洪道

这种形式的溢洪道是在非常溢洪道的底板上加设自溃堤,自溃堤可根据实际情况采用非黏性的砂料、砂砾或碎石填筑,平时可以挡水,当水位达到一定高程时自行溃决,以宣泄特大洪水。按溃决方式可分为溢流自溃和引冲自溃两种形式。

溢流自溃式非常溢洪道构造简单、管理方便,但溢流缺口的位置、规模和自溃式非常溢洪道的安全运行无法进行人工控制,有可能溃坝提前或滞后。一般用于自溃坝高度较低、分担洪水比重不大的情况。当溢流自溃坝较长时,可用隔墙将其分成若干段,各段采用不同的坝高,满足不同水位的特大洪水下泄,避免当泄量突然加大时给下游造成损失。引冲自溃式非常溢洪道是在自溃坝的适当位置加引冲槽,当库水位达到启溃水位后,水流即漫过引冲槽,冲刷下游坝坡形成口门并向两侧发展,使之在较短时间内溃决。在溃决过程中,泄量逐渐增大,对下游防护有利,在工程中应用较广泛,但控制过水口门形成和口门形成的时间尚缺少有效措施,溃堤泄洪后,调蓄库容减小,可能影响来年水库综合效益。

3.爆破引溃式非常溢洪道

爆破引溃式溢洪道是当需要泄洪时引爆预埋在副坝药室或廊道内的炸药,利用其爆炸能量,使非常溢洪道进口的副坝坝体形成一定尺寸的爆破漏斗,形成引冲槽,并将爆破漏斗以外的土体炸松、炸裂,通过水流引冲作用使其在短时间内迅速溃决,达到泄洪目的。

溢洪道位置选择

溢洪道在枢纽中的位置,应根据地形、地质、工程特点、枢纽布置的要求、施工及运行条件、经济指标等综合因素进行考虑。

溢洪道的布置应结合枢纽总体布置全面考虑,避免与泄洪、发电、航运及灌溉等建筑物在布置上相互干扰。

溢洪道位置应选择有利的地形和地址条件。布置在岸边或垭口,并尽量避免深开挖而形成高边坡,以免造成边坡失稳或处理困难;溢洪道轴线一般宜取直线,如需转弯时,应尽量在进水渠或出水渠段内设置弯道。溢洪道应布置在稳定的地基上,并考虑岩层及地质构造的性状,还应充分注意建库后水文地质条件的变化对建筑物及边坡稳定的影响。

溢洪道进出口的布置,应使水流顺畅。进口不宜距土石坝太近,以免冲刷坝体;出口水流应与下游河道平顺连接,避免下泄水流对坝址下游河床和河岸的淘刷、冲刷以及河道的淤积,保证枢纽中的其他建筑物正常运行。当其靠近坝肩时,其布置及泄流不得影响坝肩及岸坡的稳定,与土石坝连接的导墙、接头、泄槽边墙等必须安全可靠。

从施工条件考虑,应便于出渣路线及堆渣场所的布置;尽量避免与其他建筑物施工相互干扰。

溢洪道适用情况

溢洪道一般适用于土石坝、堆石坝水利枢纽。河床溢洪道即溢流坝,通常用于重力坝枢纽。

溢洪道设计规范

溢洪道设计规范SL 253-2018

溢洪道设计规范 SL 253-2018替代 SL 253-2000(中华人民共和国水利行业标准)

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