摘要：本文結合益塘水庫除險加固工程實例，探討了溢洪道除險加固設計過程及方法，以供類似加固設計工程參考。
關鍵詞：除險加固，溢洪道，水力計算
Abstract: this paper profit reservoir pond problems reinforcement engineering example, discusses the problems during the design process and strengthening the spillway method, with the strengthening design for similar projects.
Keywords: problems reinforcement, spillway, hydraulic calculation
中圖分類號：S611 文獻標識碼：A 文章編號：
1 工程概況
益塘水庫位于五華縣西北部潭下、轉水兩鎮之間，距縣城20km。水庫于1971年動工修筑，1974年基本完成，是一座以防洪為主，保證灌溉、結合發電等綜合利用的大(2)型水庫，是公益性較強的項目。
益塘水庫由五華河水系的潭下庫和矮車庫兩部分組成，水庫總集雨面積為251km2，其中潭下庫控制潭下河213km²的集雨面積，矮車庫控制矮車河38km²的集雨面積，兩庫之間由全長873m的竹山里連通渠連接。水庫主要建筑物有：矮車主壩、潭下攔河壩、1#～7#副壩、無名副壩、溢洪道、輸水涵管、連通渠、4800kW的壩后電站等。
原溢洪道布置于潭下攔河壩左壩肩，溢流堰采用駝峰堰，堰頂高程148.0m，總凈寬24m，分三孔，單孔凈寬8m，設3扇8m×4m鋼結構弧形閘門，當遭遇校核洪水位158.76m時最大下泄流量為856.20m3/s，消能方式采用挑流消能。
益塘水庫投入運行以來，發揮了巨大的社會效益和經濟效益。由于原工程設計標準低，雖經過多次搶險加固，仍存在安全隱患，不僅影響著原有工程效益的發揮，而且對下游潭下鎮及附近村莊人民的生命財產安全構成威脅，因此，對工程的除險加固勢在必行。
2 存在問題
2.1 工程任務及規模
益塘水庫是一宗以防洪為主，結合灌溉發電等綜合利用的水利工程。
水庫總庫容為1.65億m3，根據《防洪標準》(GB50201-94)及《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000)，其工程等別為II等，工程規模為大(2)型水庫。主要建筑物為2級，次要建筑物為3級，設計洪水標準為100年一遇(P=1%)，校核洪水標準為2000年一遇(P=0.05%)。消能防沖建筑物洪水標準為50年一遇(P=2%)。
加固后益塘水庫特征水位見表1。
|
項 目 |
單位 |
矮車庫區 |
潭下庫區 |
|
上游 |
下游 |
上游 |
下游 |
|
正常蓄水位 |
m |
153.00 |
|
153.00 |
|
|
設計洪水位（P=1%） |
m |
155.54 |
無水 |
157.39 |
137.6 |
|
校核洪水位（P=0.05%） |
m |
157.52 |
無水 |
158.50 |
137.9 |
表1 益塘水庫特征水位表
2.2 溢洪道存在問題
根據安全鑒定及初設復核：溢洪道過流能力不滿足泄流要求;胸墻及進水渠側墻頂部高程不滿足規范要求，中墩、進水渠段側墻、閘室側墻和泄槽側墻的穩定均不滿足規范要求;閘門經過30多年運行，銹蝕嚴重，止水設施老化、磨損嚴重，門頂和兩側漏水較大;電源供應、啟閉設備運行超過30年，老化嚴重;啟閉機室梁、板局部開裂。
3 加固設計
3.1 溢洪道加固要點
針對溢洪道存在的問題，本次除險加固采取局部拆除重建方式：拆除重建進水渠、控制段，局部拆除重建泄槽右側擋墻。
重建后的進水渠長30m，采用喇叭型布置，擋墻形式為扶壁式和懸臂式，擋墻高13.1m～15.5m，底板頂高程為145.0m～148.0m，擋墻底板厚1.2m，墻后填土低于墻頂高程0m～0.5m，進水渠底板厚0.8m。
控制段重建將原胸墻式駝峰堰改為開敞式寬頂堰，堰頂高程148.0m，重建后的閘室段總長20.0m，總寬31m，總凈寬24m，單孔凈寬8m;內設工作閘門(弧形閘門)，預留檢修閘門槽，閘邊墩厚2m，中墩厚1.5m，閘底板厚2.0m，閘室頂高程159.90m，上游布置檢修橋，下游布置交通橋與兩側大壩相連，橋寬6.5m。閘室采用整體式鋼筋砼結構。
泄槽段僅右側擋墻局部拆除重建(樁號溢0+020.0～0+068.3)，其水平長度70.7m保持不變;泄槽底板貼厚度0.2m～1.2m的C25砼，使泄槽底板與控制段出流平順連接;泄槽凈寬27m不變，起首二段(樁號溢0+020.0～0+044.2)坡度為1:8，其余坡度維持原1:12不變;重建的泄槽擋墻為扶壁式和懸臂式擋墻，墻高5.5m～12.71m。
3.2 加固處理后溢洪道水力計算
溢洪道水力計算主要包括：過流能力、泄槽水面線和消能防沖計算等。
(1)加固后溢洪道過流能力計算
溢洪道過流能力按《溢洪道設計規范》(SL253-2000)中實用堰泄流能力公式計算，由計算可知溢洪道在設計及校核洪水位下溢洪道的泄流量分別為1002.1m3/s和1160.4m3/s，能滿足渲泄設計及校核洪水的要求。
(2)加固后泄槽水面線計算
水面線根據能量方程，采用分段求和法計算，計算成果見表2。
表2 校核洪水時泄槽水面線計算成果
|
樁 號 |
水深
（m） |
摻氣后
水深
（m） |
底板
高程
（m） |
水面
高程
（m） |
安全
超高
(m) |
計算墻
頂高程
(m) |
設計墻
頂高程
（m） |
備 注 |
|
0+020.0 |
5.83 |
6.30 |
147.60 |
153.90 |
0.50 |
154.40 |
159.11 |
滿足 |
|
0+032.0 |
3.67 |
4.19 |
145.20 |
149.39 |
0.50 |
149.89 |
154.75 |
滿足 |
|
0+044.2 |
3.40 |
3.94 |
144.18 |
148.12 |
0.50 |
148.62 |
150.31 |
滿足 |
|
0+056.2 |
3.20 |
3.76 |
143.18 |
146.94 |
0.50 |
147.44 |
148.60 |
滿足 |
|
0+068.3 |
3.04 |
3.62 |
142.18 |
145.80 |
0.50 |
146.30 |
146.87 |
滿足 |
|
0+080.0 |
2.91 |
3.50 |
141.20 |
144.70 |
0.50 |
145.20 |
145.41 |
滿足 |
|
0+090.7 |
2.81 |
3.41 |
142.00 |
145.41 |
0.50 |
145.91 |
146.00 |
滿足 |
(3)加固處理后消能工計算
本工程消能方式為挑流消能，采用《溢洪道設計規范》(SL253-2000)附錄A.4的計算公式計算不同水位情況下的挑流水舌拋距、最大沖坑深度, 計算結果見表3。
表3 溢洪道挑流消能計算成果表
|
組次 |
洪水頻率（%） |
水舌外緣挑距L（m） |
沖刷坑最大水墊深度T（m） |
備注 |
|
1 |
2 |
27.250 |
6.109 |
|
|
2 |
1 |
31.409 |
10.425 |
|
|
3 |
0.05 |
33.481 |
11.459 |
|
根據計算，溢洪道在設計及校核洪水位下，其泄流能力均滿足要求;宣泄校核洪水時，泄槽邊墻高度均大于泄槽水面線高度加摻氣水深及安全超高之和，滿足要求;挑流消能在宣泄各級洪水時，其沖刷坑最大水墊深度均不影響鼻坎安全。
3.3 加固處理后溢洪道結構安全計算
溢洪道結構安全計算包括閘室穩定應力計算，邊墻的抗滑、抗傾穩定計算，計算依據《溢洪道設計規范》(SL253-2000)有關公式和要求進行。
由計算可知，溢洪道閘室最大應力小于地基承載力，閘室的穩定及應力滿足規范要求;溢洪道邊墻的抗滑、抗傾穩定及基底應力滿足規范要求。
4 結論
本次除險加固，解決了溢洪道存在的各種問題，工程的安全隱患得以消除，為益塘水庫安全運行提供重要保障，目前該溢洪道已完成單位工程驗收工作，各項設備運行狀態正常，發揮了良好的泄洪作用。
參考文獻：(1)《溢洪道設計規范》(SL253-2000)
(2)《廣東省五華縣益塘水庫除險加固工程初步設計報告》2009.07
