簡介
泄水建築物通常指壩頂溢流段、河岸溢洪道、泄洪隧洞及泄水孔等。主要用以宣洩多餘的洪水,保證樞紐安全。溢流段長度是指泄水建築物中溢流壩的設計長度。溢流段長度一般與水庫樞紐工程的等級有關。
影響因素
設計洪水
符合指定設計標準的洪水。設計洪水包括水工建築物正常運用條件下的設計洪水和非常運用條件下的校核洪水,施工期的設計洪水,以及下游防洪對象的設計洪水。它反映水工建築物或防洪對象抗禦洪水的能力,是水利水電工程的重要設計數據。校核洪水是為提高工程安全和可靠程度所擬定的高於設計標準的洪水,用以對水工建築物的安全進行校核。當水工建築物遭遇此種洪水時,安全係數允許作適當降低,部分次要建築物允許破壞,但主要擋水建築物(壩)應保證安全。
我國現行水庫工程設計洪水標準,主要是按照水工程的等級確定其設計洪水標準。首先,根據工程規模、效益和其在國民經濟中的重要性,確定水庫工程等別;然後,根據工程等別、作用和重要性進行分級,確定水工建築物級別;最後,根據建築物級別確定其防洪標準。
工程等別劃分指標體系中,工程規模主要考慮水庫庫容指標;工程效益及在國民經濟中的重要性主要從工程所承擔的防洪、供水、治澇、灌溉和發電等開發任務考慮其分等指標,具體
有城鎮及工礦企業的重要性、保護農田面積、治澇面積、灌溉面積、裝機容量等。在確定水工建築物級別時,還需考慮工程失事後果以及地質條件、工程結構等指標,判斷工程建築物是否需要提級或降級。其中,在提級或降級指標體系中,根據工程的安全要求,又分為兩類指標,第一類是對工程防洪安全影響較大的指標,該類指標在級別調整的同時,設計洪水標準也應作相應調整;第二類指標只影響工程結構安全,其意義在於只調整結構設計的安全參數,在提高或降低級別的同時,不調整設計洪水標準 。
設計洪水的計算內容包括洪峰流量、不同時段的設計洪量及設計洪水過程線。根據水工建築物所採用的洪水標準的不同,計算方法有頻率分析法和水文氣象法兩類。頻率分析法 計算各種不同頻率的設計洪水,其方法有3種。
(1)根據流量資料計算。工程所在地或其附近上下游有較長的實測洪水資料(包括插補延長的資料長達20年以上),並有歷史洪水調查和考證資料時,可逐年選取最大洪峰流量及不同時段(如最大24 h、3d、7d等)的最大洪量,分別組成系列,進行頻率計算,確定相應於設計標準的設計洪峰流量和洪量。設計洪水過程線一般採用放大典型洪水過程線推求,按求出設計洪峰流量和各時段設計洪量對典型洪水過程線進行同頻率或同倍比放大(見設計洪水過程線)。
(2)根據雨量資料計算。工程所在地及其附近的洪水資料過少,但流域內具有較長期的實測雨量資料時,可先進行設計暴雨計算,再通過產流和匯流計算,推求設計洪峰流量、洪量和洪水過程線。
(3)用地區綜合分析資料估算。對於短缺洪水和暴雨資料的中小流域,可根據地區綜合資料(如水文手冊、暴雨徑流查算圖表等)查算工程所在地點有關暴雨和洪水的統計參數,估算設計洪水。
水文氣象法 計算可能最大洪水。適用於當設計採用土石壩時,失事後對下游將造成特別重大災害的1級永久性擋水和泄水建築物非常運用洪水標準。計算方法見可能最大洪水。
閘墩
閘室中用於支承閘門、分隔閘孔、連線兩岸的墩式部件,連線兩岸的稱邊墩,中間部位的稱中墩。在一般情況下, 閘墩既支承閘門,又支承胸牆和橋樑;為了減小弧形閘門的跨度,也可在閘孔中間另設門墩,但對過流及排放漂浮物十分不利,工程實踐中很少採用。對平面閘門, 墩側設門槽; 對弧形閘門,墩側設牛腿,以支承閘門閘墩的外形輪廓需使過閘水流平順,側向收縮小,過流能力大,故閘墩迎水面常做成弧線形或半圓形,下游端常做成魚尾形。閘墩厚度一般根據經驗值和工程等級設定。
溢洪道
水利樞紐或水庫中泄放超過水庫調蓄能力的洪水以保證工程安全的泄水建築物。溢洪道的泄流量按建築物等級所規定的洪水標準、下遊河道的安全泄量和築壩材料等確定。對失事後將給下游造成較大災害的大型水庫、重要的中型水庫及特別重要的小型水庫的大壩,當採用土石壩時,應以可能最大洪水作為非常運用洪水標準; 如為混凝土壩和漿砌石壩,非常運用洪水標準可適當降低。在有條件時,泄洪設施,應儘量分為正常和非常泄洪設施兩部分。非常溢洪道或非常泄洪設施,可全部或部分適當簡化,以降低造價。
溢洪道分類:溢洪道按其所在位置,可分為河床式溢洪道和河岸式溢洪道。河床式溢洪道又稱溢流壩,它是利用建在原河床內的溢流壩段泄洪,兼做溢洪道。當壩體上不宜布置溢流壩段或其溢流長度不能滿足大量泄洪要求時, 常在壩體外的河岸上單獨設定溢洪道,稱河岸式溢洪道(又稱岸邊式溢洪道)。溢洪道有時專指河岸式溢洪道。河岸式溢洪道按建築物型式,可分為開敞式溢洪道、井式溢洪道、虹吸式溢洪道。開敞式溢洪道超泄能力大,在中小型水利樞紐中採用較多。
溢洪道的組成:溢洪道主要由控制段、泄水段和消能段等部分組成。其上下游有時還設進水渠和尾水渠。控制段控制溢洪道過水能力部分,主要為溢流堰,堰頂可設定或不設閘門。設閘門時,控制泄量的能力較大,並可擴大興利庫容和防洪庫容,但施工、管理較複雜,小型水庫溢洪道多不設定閘門。泄水段可為開敞式的,也可以是封閉式的。段內水流流速較大,易發生衝擊波、摻氣和空穴等現象。消能段常用底流式或挑流式消能設施,以消除高速水流的巨大能量,使水流減速以銜接下遊河渠中的正常水流。中國潘家口水庫採用寬尾墩挑流消能工,使水流在立面上擴散消能,是一種新型消能工。
溢洪道布置:溢洪道對水利樞紐的安全、工程量、投資、工期和運行等有較大影響。它的布置和型式選擇常決定於壩型和壩址附近的地形地質條件,並考慮樞紐總體布置及施工總體規劃等,由技術經濟比較確定。溢洪道軸線的走向應使進、出口水流順暢。出口與壩體間要有一定距離,避免泄流對壩趾和岸邊的沖淘或因下游水面波動而影響電站、船閘等運行。溢洪道要儘量布置在較新鮮的岩基上,避開大的斷裂和破碎帶,要防止因開挖溢洪道導致岸邊滑坡。溢洪道的布置要考慮同其他建築物在施工上的協調,並便於統一管理。