【摘要】隨著水利工程的不斷發(fā)展，對(duì)水庫(kù)的應(yīng)用越來(lái)越多，因此如何做好水庫(kù)的除險(xiǎn)加固工作就變得十分重要。目前的施工方式都是通過(guò)寬頂式實(shí)用堰的方式進(jìn)行，因?yàn)檫@種施工方式不受施工環(huán)境的影響，而且能很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)水庫(kù)的加固作用。筆者通過(guò)對(duì)工程的概況進(jìn)行介紹，提出寬頂式實(shí)用堰在水庫(kù)加固中的作用，僅供參考。

【關(guān)鍵詞】寬頂式實(shí)用堰；水庫(kù)加固；應(yīng)用

要想保證工程的有效運(yùn)行，必須要對(duì)水庫(kù)進(jìn)行加固處理，一方面是為了使用功能的正常進(jìn)行，另一方面是為了抵抗自然災(zāi)害做好防護(hù)工作的需要，而且對(duì)于灌溉工程也有一定的幫助，特別是對(duì)一些施工環(huán)境比較特殊的水庫(kù)，更要采取相應(yīng)的加固措施對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。

1、工程概況

某的主要功能位為防洪控制工程，整個(gè)水庫(kù)的流域面積為3030km，總體的容量為14億m'；左右。水庫(kù)除了防洪之外，還用于發(fā)電和養(yǎng)殖。正常的水位為176m，在具體的設(shè)計(jì)中，水位可以達(dá)到180m。在這一水庫(kù)中主要分為兩個(gè)溢洪道，其這兩個(gè)溢洪道建立的時(shí)間不同，位置也不同。主要分為進(jìn)水渠道、控制段以及陡坡段等等。水庫(kù)的堰型結(jié)構(gòu)主要為混凝土材料，其外殼部分的厚度相對(duì)較大，底部的厚度可以達(dá)到0.5m，在加固工程進(jìn)行的過(guò)程中主要是針對(duì)1號(hào)溢洪道。

2、存在的問(wèn)題

由于1號(hào)溢洪道建成的時(shí)間比較久遠(yuǎn)，所以在使用的過(guò)程中不可避免的要出現(xiàn)老化的現(xiàn)象，特別是在表面和內(nèi)部的一些地方都出現(xiàn)了裂縫的現(xiàn)象，這是混凝土結(jié)構(gòu)中最常見(jiàn)的問(wèn)題，而且錯(cuò)位現(xiàn)象也標(biāo)膠明顯，在對(duì)水庫(kù)進(jìn)行施工建設(shè)時(shí)，由于其自身的工程量較小，所以在資金的投放上也不是十分充足，在材料的選擇上就沒(méi)有達(dá)到實(shí)際的施工要求標(biāo)準(zhǔn)，鋼筋的含量也沒(méi)有達(dá)到一定的強(qiáng)度，近而使得工程施工的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，為了保證其運(yùn)行過(guò)程中的安全，就需要對(duì)其進(jìn)行加固處理。

3、加固設(shè)計(jì)方案。在對(duì)水庫(kù)進(jìn)行加固的過(guò)程中，要先根據(jù)實(shí)際的施工情況設(shè)計(jì)出施工的方案，這時(shí)要有設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，一種是對(duì)老閘進(jìn)行拆除，在原位置進(jìn)行重建，另一種是對(duì)老閘進(jìn)行改造和優(yōu)化處理。在對(duì)這兩方面進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要充分考量水庫(kù)的實(shí)際施工需求，要值得注意的是對(duì)水庫(kù)進(jìn)行改造時(shí)，要把水位降低到相應(yīng)的位置，顯然如果選擇對(duì)老閘進(jìn)行拆除重建的方式，不僅浪費(fèi)了原有的資源，而且還會(huì)增加工程的施工成本，進(jìn)行再建時(shí)還要對(duì)水下的工程進(jìn)行填筑。如果選擇的是對(duì)老閘進(jìn)行改造，則僅僅需要把閘門(mén)的部位進(jìn)行拆除，只需要改動(dòng)底板和閘墩的結(jié)構(gòu)，而且通過(guò)建立新閘其施工的方法非常簡(jiǎn)單，還不會(huì)對(duì)工程成本造成浪費(fèi)的現(xiàn)象。再具體的施工中應(yīng)按照如下步驟進(jìn)行：要把閘墩以上的部分予以拆除，把閘堰和閘墩的部位進(jìn)行保留，在原有老閘的下游位置建立新閘，其主要建筑結(jié)構(gòu)采用的是鋼筋混凝土的結(jié)構(gòu)模式，然后通過(guò)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行設(shè)計(jì)，把老閘和新閘連接在一起使用，近而就形成一種寬頂式實(shí)用堰的形式。

4、堰流流態(tài)判別與泄流能力分析

4.1水力學(xué)方法計(jì)算。在對(duì)溢洪道進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要對(duì)堰頂?shù)母叨群退贿M(jìn)行嚴(yán)格把控，通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算，使得水流在下游的部分形成三種流態(tài)形式。第一種是明渠水流，在施工的過(guò)程中如果水庫(kù)的水位在170m以下，要想掌握其水流的情況，就要通過(guò)相應(yīng)的計(jì)算來(lái)完成，在計(jì)算時(shí)，要把水流量和水流的系數(shù)計(jì)算出來(lái)，因?yàn)槎呤怯绊懥髁康闹匾蛩?。第二種是寬頂堰流，在水庫(kù)的水位達(dá)到170m時(shí)，這是就不能在按照水流量來(lái)計(jì)算，要按照水庫(kù)的泄洪能力來(lái)計(jì)算，要把流量系數(shù)和閘堰的收縮系數(shù)都計(jì)算在內(nèi)，這樣才能更準(zhǔn)確的計(jì)算。第三種是實(shí)用堰流，這是水位就是超過(guò)170m，因?yàn)橄鄳?yīng)泄流能力最主要的因素就是閘孔的數(shù)量和凈寬，其次才是堰前水頭和側(cè)面的收縮系數(shù)。無(wú)論是哪一種形態(tài)都要根據(jù)水位的實(shí)際變化情況和水位的高低進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，通過(guò)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)得出在對(duì)溢洪道進(jìn)行加固處理后，符合了溢洪道的泄洪標(biāo)準(zhǔn)。

4.2數(shù)學(xué)模型分析法。在利用數(shù)學(xué)模型進(jìn)行分析時(shí)，首先要用到的就是計(jì)算的方法，在進(jìn)行數(shù)學(xué)計(jì)算時(shí)采用的是PISO的計(jì)算方法，這種方法的精密度很高，而且在CPU的運(yùn)行時(shí)間也大幅度減少，這種計(jì)算方法對(duì)于水流動(dòng)速度的計(jì)算是非常適合的，其計(jì)算的精度是非常準(zhǔn)確的。其次是計(jì)算域和網(wǎng)絡(luò)劃分，首先要對(duì)單孔進(jìn)行計(jì)算，在上游起算的位置是距離堰頂100m的地方，下游要到消力坎后，這樣取值的目的就是為了計(jì)算的結(jié)果更加準(zhǔn)確，最后是邊界的條件，具體要把握好以下幾種邊界，一種是固壁的邊界，另一種是上游入口邊界，在計(jì)算的時(shí)候要著重把握。相應(yīng)的數(shù)學(xué)計(jì)算表明，在對(duì)溢洪道進(jìn)行加固后，其泄洪能力與開(kāi)始的泄洪能力并無(wú)差別。在對(duì)過(guò)流能力計(jì)算時(shí)，數(shù)學(xué)模型計(jì)算結(jié)果表明，1號(hào)溢洪道加固后最大過(guò)流能力為29993m3/s，比加固前小300m3/s，變化為-9.2%，也說(shuō)明1號(hào)溢洪道采用寬頂式溢流堰加固后，其最大泄流能力與原閘設(shè)計(jì)流量相差不大。由于該溢流堰泄流時(shí)對(duì)閘前水位產(chǎn)生影響的距離不大，該堰堰高較大，水流過(guò)堰頂后，水面線很快降落，消力池后下游水位不會(huì)影響溢流堰的過(guò)流能力，因此計(jì)算域至消力池后陡坡能夠滿(mǎn)足要求

4.3水工模型驗(yàn)證。在對(duì)其進(jìn)行加固后，通過(guò)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)表明，加固后的泄洪能力與原有的泄洪能力并無(wú)差別，而且寬頂式實(shí)用堰在水位較高的情況下，其泄洪的能力和正常的實(shí)用堰的泄洪能力基本相同。通過(guò)采用水力學(xué)法、數(shù)學(xué)模型分析和水工模型驗(yàn)證3種方法，對(duì)水庫(kù)1號(hào)溢洪道泄流能力進(jìn)行計(jì)算分析后得出結(jié)論，采用寬頂式溢流堰改造加固后，其最大泄量與原ICJ設(shè)計(jì)最大泄量相差不大，滿(mǎn)足水庫(kù)泄洪要求。有些水庫(kù)溢洪道因受地形、地質(zhì)條件限制，除險(xiǎn)加固時(shí)原控制閘拆除重建難度較大，因此在某種特定條件下，采用寬頂式實(shí)用堰型式，可減少施工難度，節(jié)約工程投資成本。

5、結(jié)論

由于我國(guó)許多大中型水庫(kù)建于上個(gè)世紀(jì)五、六十年代，溢洪道控制ICJ使用實(shí)用堰型較多，在長(zhǎng)期使用的情況下有些水庫(kù)溢洪道因受地形、地質(zhì)條件限制，除險(xiǎn)加固時(shí)原控制ICJ拆除重建難度較大，因此在某種特定條件，采用寬頂式實(shí)用堰型式，可減少施工難度，節(jié)約工程投資成本，更好地促進(jìn)水庫(kù)工作的安全，在同類(lèi)工程建設(shè)中具有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)

[1]王金余，陳月妹.洋河水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程綜述[J].河北水利，2011（4）.

[2]駱辛磊，劉卡波，鐘呂云.堤防汛中除險(xiǎn)加固技術(shù)研究[J].湖南水利水電，2011（3）.

作者簡(jiǎn)介

婁漢宇，出生年月：1977年2月20日。民族：漢族。現(xiàn)任職稱(chēng)：水利工程工程師。擬進(jìn)職稱(chēng)：水利工程高級(jí)工程師。