小型水库加固设计中的溢洪道优化设计分析

　　摘 要：为了加固小型水库，本文对溢洪道进行优化设计。首先，对溢洪道进行简要概述，其次，以B工程为例，分析该工程存在的问题，提出优化设计需求。最后，制定两套优化设计方案，并从中选取一种合适方案进行详细设计。实践应用结果表明，本文提出的优化设计方案可以解决水库容量小问题、上游水库报废以后洪量大的问题，但是在资金控制方面有待进一步探究。
　　关键词：小型水库 溢洪道 优化设计
　　水库的核心部分为溢洪道，其设计方案是否满足合理要求、科学要求，决定了洪水期水库是否安全。近年来，由于工程造价原因，投资资金无法满足预算，加大了工程实施难度。通常情况下，为了节省投资，大部分施工队伍以较低的洪水指标来设计溢洪道，导致水库安全无法得到保证。如何在控制成本的前提下，对溢洪道进行优化设计，成为了当前首要解决问题，本文将对此展开研究。
　　1.溢洪道简介
　　溢洪道指的是一种防洪设备，以水库等水利建筑物呈现。通常情况下，建筑在水坝的一侧，从整体来看，其外观像一个大槽。根据该区域实际情况，设置一个安全限度，如果水库中的水位超出安全限度，此时溢洪道将发挥其作用，水将向下游流出，使得水坝免遭破坏。溢洪道主要由4部分构成，分别是出水渠、泄槽、控制端、进水渠。
　　2.工程概况分析
　　本次研究以B工程为例，通过分析该工程当前存在的问题，结合项目特点，对工程优化需求展开详细分析，将其作为溢洪道优化设计的主要依据。
　　2.1工程简介
　　B工程位于2个自然村交界处，该区域构建的小型水库数量为4个，竣工时间为1980年，于1981年正式投入使用。其构建目的为调节县城北部的干渠流量，防止洪水对该区域造成破坏、威胁到居民安全与养殖，使得免遭经济损失。据统计，4个水库流量控制面积总量为25.3平方千米。目前，虽然这4个水库的能力无法满足当前功能需求，但是仍然具有一定泄洪能力与蓄洪能力。
　　2.2工程存在的问题分析
　　由于B水库建立的时间比较早，受到当时的技术条件限制，测量设备准确率与测量仪器的准确率无法得到有效保障，导致最终的测量结果精确度较低。经过36年的使用，该工程周边发生的变化较大，比较常见的现象为土石塌方。不仅如此，B水库在设计中，没有专门的溢洪道，而是用排水管来构建泄洪建筑，并且30多年的使用没有专人负责看护，导致水库淤泥严重，杂草较多。因此，B水库的设计方案无法满足当前泄洪需求，急需对其采取改造处理，制定泄洪道优化设计方案。
　　2.3优化需求分析
　　首先，此次设计需要通过数值计算，对当前B工程情况进行复核，为水库基本信息的准确性提供保障。其次，根据工程情况，选取溢流堰形。最后，针对溢洪道自身，制定优化设计方案。
　　3.小型水库加固设计中的溢洪道优化设计
　　考虑到B工程使用了36年，其周圍环境与自身发生了一些变化，所以，通过计算参数，确定其发生变化大小，得到当前水库参数，将其作为此次优化设计的研究依据，可以在一定程度上提高优化方案的可行性。
　　3.1数值计算
　　本次研究采用经验公式法和推理公式法，对B1水库洪峰流量进行计算，得到结果见表1。
　　除此之外，还需计算3个水库的泄洪情况。本次研究对这3个水库的库容进行综合分析，通过联合调用这两个结果来实现泄洪。如表2所示为汇总结果。
　　以上数据将作为优化设计方案制定的主要依据。
　　3.2优化设计
　　本次研究针对B水库当前的实际情况，分别对溢流堰、溢洪道进行优化设计。
　　3.2.1溢流堰优化设计方案的制定
　　溢洪道设计的重要内容之一为溢流堰的选取，要求堰形满足设计需求。目前，应用较多的堰形有两种，分别是宽顶堰、实用堰。其中，宽顶堰在施工期间，不会产生过大的挖掘量，对溢流前缘长度要求较多，必须达到规定长度，并且陡槽和隐渠都比较宽；实用堰在深度方面具有一定要求，需要根据实际情况制定设计方案，使其满足上游堰高度要求。通常情况下，宽顶堰的上游堰高度更低一些。对于此次研究，由于采用的适用堰对应的工程量比较小，在其基础上，需要根据B水库周围地形特点，完成实用堰设计方案的制定。
　　3.2.2溢洪道优化设计方案的制定
　　根据上述分析，本文对溢洪道进行优化设计，设定的优化方案有两种。
　　（1）采取敞开设计思路，选取防汛道路作为研究突破口，利用架设桥梁方式构建防汛道路，该道路位于溢洪道顶端，其下游用于构建明渠溢洪道，从而形成完整溢洪道。
　　（2）根据表2中的数据，第二个方案的制定是B水库改造的首要选择方案。该方案将溢洪道的位置设置在防汛道路中间，并在该道路穿过的部分需要修建涵洞，不仅如此，道路的后侧也需要采取同样措施处理。
　　以上两种处理方案均满足设计要求，但是两个方案相比，方案1的工作量更大一些，需要在方案2构建的建筑基础上，再添加一个桥梁架设工作。本次研究提出的设计目的是在控制成本的前提下，对溢洪道进行优化设计。所以，本次研究选取第二个优化设计方案去实施。
　　另外，溢洪道的建设位置设计在防水洞的上方，两者交叉后通过，但是与河面的末端还留有一定距离。关于溢洪洞的设计，分为挑流段、下游陡坡段、上游陡坡段、堰后收缩段，总长度218.421m，其具体设计为：
　　挑流段：挑流鼻坎断面宽度3.5m，挑流段长度15m，侧墙高度4.2m，护坡段水平距离14m，地面高差8.6m，消力池长度14m。
　　下游陡坡段：侧墙高度2.7m，拱高1.5m（0+0～89+97），底宽度3.5m，总长147.79m。
　　上游陡坡段：侧墙高度2.9m，拱高1 . 5 m，底宽度3 . 5 m，总长40.45m。
　　堰后收缩段：底宽从6.6m缩减到3.5m，总长度15.17m。3.2.3优化结果分析
　　将上述方案应用到实践改造中，得到的优化结果为：该优化设计方案可以解决水库容量小问题，不仅如此，还可以上游水库报废以后洪量大的问题，但是建设规模较大。虽然相比方案一降低了成本，但是仍然需要大量资金。
　　4.总结
　　本文主要对小型水库加固设计中的溢洪道展开优化设计分析。此次研究以B工程为例，通过分析该工程当前存在的问题，提出优化设计需求，提出关于溢洪道优化设计方案。本次研究提出两套设计方案，根据B工程水库洪水流量计算结果，优选第二种设计方案，并对其参数进行详细设计。实践结果表明，本文提出的优化设计方案虽然可以解决问题，但是在资金控制方案有待进一步探究。
　　参考文献：
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