摘要：本文结合益塘水库除险加固工程实例，探讨了溢洪道除险加固设计过程及方法，以供类似加固设计工程参考。
关键词：除险加固，溢洪道，水力计算
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
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
益塘水库位于五华县西北部潭下、转水两镇之间，距县城20km。水库于1971年动工修筑，1974年基本完成，是一座以防洪为主，保证灌溉、结合发电等综合利用的大(2)型水库，是公益性较强的项目。
益塘水库由五华河水系的潭下库和矮车库两部分组成，水库总集雨面积为251km2，其中潭下库控制潭下河213km²的集雨面积，矮车库控制矮车河38km²的集雨面积，两库之间由全长873m的竹山里连通渠连接。水库主要建筑物有：矮车主坝、潭下拦河坝、1#～7#副坝、无名副坝、溢洪道、输水涵管、连通渠、4800kW的坝后电站等。
原溢洪道布置于潭下拦河坝左坝肩，溢流堰采用驼峰堰，堰顶高程148.0m，总净宽24m，分三孔，单孔净宽8m，设3扇8m×4m钢结构弧形闸门，当遭遇校核洪水位158.76m时最大下泄流量为856.20m3/s，消能方式采用挑流消能。
益塘水库投入运行以来，发挥了巨大的社会效益和经济效益。由于原工程设计标准低，虽经过多次抢险加固，仍存在安全隐患，不仅影响着原有工程效益的发挥，而且对下游潭下镇及附近村庄人民的生命财产安全构成威胁，因此，对工程的除险加固势在必行。
2 存在问题
2.1 工程任务及规模
益塘水库是一宗以防洪为主，结合灌溉发电等综合利用的水利工程。
水库总库容为1.65亿m3，根据《防洪标准》(GB50201-94)及《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)，其工程等别为II等，工程规模为大(2)型水库。主要建筑物为2级，次要建筑物为3级，设计洪水标准为100年一遇(P=1%)，校核洪水标准为2000年一遇(P=0.05%)。消能防冲建筑物洪水标准为50年一遇(P=2%)。
加固后益塘水库特征水位见表1。
|
项 目 |
单位 |
矮车库区 |
潭下库区 |
|
上游 |
下游 |
上游 |
下游 |
|
正常蓄水位 |
m |
153.00 |
|
153.00 |
|
|
设计洪水位（P=1%） |
m |
155.54 |
无水 |
157.39 |
137.6 |
|
校核洪水位（P=0.05%） |
m |
157.52 |
无水 |
158.50 |
137.9 |
表1 益塘水库特征水位表
2.2 溢洪道存在问题
根据安全鉴定及初设复核：溢洪道过流能力不满足泄流要求;胸墙及进水渠侧墙顶部高程不满足规范要求，中墩、进水渠段侧墙、闸室侧墙和泄槽侧墙的稳定均不满足规范要求;闸门经过30多年运行，锈蚀严重，止水设施老化、磨损严重，门顶和两侧漏水较大;电源供应、启闭设备运行超过30年，老化严重;启闭机室梁、板局部开裂。
3 加固设计
3.1 溢洪道加固要点
针对溢洪道存在的问题，本次除险加固采取局部拆除重建方式：拆除重建进水渠、控制段，局部拆除重建泄槽右侧挡墙。
重建后的进水渠长30m，采用喇叭型布置，挡墙形式为扶壁式和悬臂式，挡墙高13.1m～15.5m，底板顶高程为145.0m～148.0m，挡墙底板厚1.2m，墙后填土低于墙顶高程0m～0.5m，进水渠底板厚0.8m。
控制段重建将原胸墙式驼峰堰改为开敞式宽顶堰，堰顶高程148.0m，重建后的闸室段总长20.0m，总宽31m，总净宽24m，单孔净宽8m;内设工作闸门(弧形闸门)，预留检修闸门槽，闸边墩厚2m，中墩厚1.5m，闸底板厚2.0m，闸室顶高程159.90m，上游布置检修桥，下游布置交通桥与两侧大坝相连，桥宽6.5m。闸室采用整体式钢筋砼结构。
泄槽段仅右侧挡墙局部拆除重建(桩号溢0+020.0～0+068.3)，其水平长度70.7m保持不变;泄槽底板贴厚度0.2m～1.2m的C25砼，使泄槽底板与控制段出流平顺连接;泄槽净宽27m不变，起首二段(桩号溢0+020.0～0+044.2)坡度为1:8，其余坡度维持原1:12不变;重建的泄槽挡墙为扶壁式和悬臂式挡墙，墙高5.5m～12.71m。
3.2 加固处理后溢洪道水力计算
溢洪道水力计算主要包括：过流能力、泄槽水面线和消能防冲计算等。
(1)加固后溢洪道过流能力计算
溢洪道过流能力按《溢洪道设计规范》(SL253-2000)中实用堰泄流能力公式计算，由计算可知溢洪道在设计及校核洪水位下溢洪道的泄流量分别为1002.1m3/s和1160.4m3/s，能满足渲泄设计及校核洪水的要求。
(2)加固后泄槽水面线计算
水面线根据能量方程，采用分段求和法计算，计算成果见表2。
表2 校核洪水时泄槽水面线计算成果
|
桩 号 |
水深
（m） |
掺气后
水深
（m） |
底板
高程
（m） |
水面
高程
（m） |
安全
超高
(m) |
计算墙
顶高程
(m) |
设计墙
顶高程
（m） |
备 注 |
|
0+020.0 |
5.83 |
6.30 |
147.60 |
153.90 |
0.50 |
154.40 |
159.11 |
满足 |
|
0+032.0 |
3.67 |
4.19 |
145.20 |
149.39 |
0.50 |
149.89 |
154.75 |
满足 |
|
0+044.2 |
3.40 |
3.94 |
144.18 |
148.12 |
0.50 |
148.62 |
150.31 |
满足 |
|
0+056.2 |
3.20 |
3.76 |
143.18 |
146.94 |
0.50 |
147.44 |
148.60 |
满足 |
|
0+068.3 |
3.04 |
3.62 |
142.18 |
145.80 |
0.50 |
146.30 |
146.87 |
满足 |
|
0+080.0 |
2.91 |
3.50 |
141.20 |
144.70 |
0.50 |
145.20 |
145.41 |
满足 |
|
0+090.7 |
2.81 |
3.41 |
142.00 |
145.41 |
0.50 |
145.91 |
146.00 |
满足 |
(3)加固处理后消能工计算
本工程消能方式为挑流消能，采用《溢洪道设计规范》(SL253-2000)附录A.4的计算公式计算不同水位情况下的挑流水舌抛距、最大冲坑深度, 计算结果见表3。
表3 溢洪道挑流消能计算成果表
|
组次 |
洪水频率（%） |
水舌外缘挑距L（m） |
冲刷坑最大水垫深度T（m） |
备注 |
|
1 |
2 |
27.250 |
6.109 |
|
|
2 |
1 |
31.409 |
10.425 |
|
|
3 |
0.05 |
33.481 |
11.459 |
|
根据计算，溢洪道在设计及校核洪水位下，其泄流能力均满足要求;宣泄校核洪水时，泄槽边墙高度均大于泄槽水面线高度加掺气水深及安全超高之和，满足要求;挑流消能在宣泄各级洪水时，其冲刷坑最大水垫深度均不影响鼻坎安全。
3.3 加固处理后溢洪道结构安全计算
溢洪道结构安全计算包括闸室稳定应力计算，边墙的抗滑、抗倾稳定计算，计算依据《溢洪道设计规范》(SL253-2000)有关公式和要求进行。
由计算可知，溢洪道闸室最大应力小于地基承载力，闸室的稳定及应力满足规范要求;溢洪道边墙的抗滑、抗倾稳定及基底应力满足规范要求。
4 结论
本次除险加固，解决了溢洪道存在的各种问题，工程的安全隐患得以消除，为益塘水库安全运行提供重要保障，目前该溢洪道已完成单位工程验收工作，各项设备运行状态正常，发挥了良好的泄洪作用。
参考文献：(1)《溢洪道设计规范》(SL253-2000)
(2)《广东省五华县益塘水库除险加固工程初步设计报告》2009.07
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文章名称：
益塘水库溢洪道除险加固设计
文章地址：
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