溢洪道是水庫水工建筑物的關鍵環節，承擔著水庫在洪水期間泄洪任務，設計合理直接關系到水庫后期建筑結構的安全性，也關系到水庫能否安全穩定運行，更關系到改造工程建設的成本控制、造價管理工作質量高低，所以說做好溢洪道工程結構設計就顯得十分必要。

1 桃曲坡溢洪道加閘工程現狀

桃曲坡水庫位于銅川市耀州城區西北約15km處，建于上世紀70年代，樞紐工程為Ⅲ等中型工程，控制流域面積830km2，總庫容5720萬m3，水庫由攔河壩、溢洪道、高低放水洞等四部分組成。溢洪道位于大壩右側,為“L”型側槽式，由側堰、側槽和陡坡三部分組成。溢洪道堰長104m，側堰長89m，正堰長15m。桃曲坡水庫經過馬欄河引水工程建設，水庫庫容增加，溢洪道已經不能滿足水庫防汛要求，加之溢洪道右岸高邊坡穩定安全系數較低，已經嚴重地影響到水庫防汛保安，所以說對溢洪道進行改造迫在眉睫。

2 桃曲坡水庫溢洪道改造思路

溢洪道通常有引流段（近口段）、控制段（堰流段）、泄流段（陡坡、急流段）及消能段四部分組成。桃曲坡水庫溢洪道改造工程布局時應盡量利用地形地貌，要經濟合理又要保證安全。改造時在原溢洪堰基礎加閘以抬高正常蓄水位，溢洪道軸線仍維持原有軸線不變，側槽與泄流段維持原過水斷面不變，因原溢洪道出口無消能設施，設計時考慮到該處地勢陡、落差大、基巖裸露，故增設挑流鼻坎，采用挑流方式進行消能，通過溢洪道改造，使水庫防洪標準達到100年一遇洪水設計，1000年一遇洪水校核水平。

3 引流段工程設計要點

溢洪道水流入口設計為喇叭狀，最大程度保證水流進入平緩順暢。該段設計為矩形，壩端以及主建筑物附近、彎道兩邊的凹岸部分均應加設砌護結構，以保證溢洪道的穩定與安全。為了滿足溢流堰過流能力及進口水流平順，在堰前21m范圍內開挖頂面高程不得高于780m，并設置墻頂高程792m的左右翼墻。由于左右翼墻需與右壩肩平順相接，采用橢圓曲線x2/152+y2/102=1；右翼墻受地形限制，采用橢圓曲線x2/102+y2/6.672=1，頂寬1m，底寬7.5m，高25.6，凈高15m，左右翼墻采用75#漿砌塊石。

4 控制段工程設計要點

4.1 堰流段設計要點

入口處的水流與該段建筑物應呈垂直狀態，以保證泄流的均勻程度。原堰體前新增堰體寬6m，堰寬共8m，堰項高程783.5m，上游面直立，采用半徑8m的圓弧與原堰體1∶0.5直線相切；新增漿砌石堰體采用1m厚鋼筋混凝土護面；新堰體與老堰體之間，新老堰體與混凝土護面之間均采用長2mΦ22錨筋相連，梅花形布設，縱橫間距2m，新堰體下設置帷幕灌漿。堰上共設7個閘孔，閘孔尺寸10.5m×5.5m，溢流總寬為73.5m，溢流堰總長86.1m，閘墩寬1.8m，長8m，寬8.5m，為抬高水庫正常蓄水，設7扇平面工作鋼閘門，采用7臺QPQ2×25t固定卷揚啟閉機啟閉。為滿足閘門檢修要求，設1扇平面檢修鋼閘門，采用1臺2×20t電動葫蘆啟閉。

4.2 側槽工程設計要點

溢流堰后側槽維持原梯形過水斷面不變，邊坡比為1∶0.3，槽底亦為梯形，上游寬7.62m，下游寬20m，側槽長79.28m，比降0.65%，出口底高程772m。邊坡、底板均采用80cm厚200#鋼筋混凝土。

5泄流段工程結構設計要點。

5.1 泄流段設計要點

泄流段維持原梯形過水斷面不變，底寬仍為20m，比降1/100，坡比1∶0.3，依據水工模型試驗成果，為使側槽水流平順導入泄流段，改善水流流態，避免產生不利的折沖水流，在其中部設置臺階式導流導向墩，墩厚1.5m～2.5m，采用現澆200#鋼筋混凝土澆筑。該段邊坡襯砌高度10.5m～9m，厚度50cm，底板厚度為80cm，采用200#鋼筋混凝土襯砌。

5.2 漸變段設計要點

為了使水流平順，盡量避免產生折沖，在急流陡坡段采用矩形過水斷面。由梯形斷面到矩形斷面必然會有一漸變段，為了不致在該段內產生壅水，采用上下游過水斷面基本相等，該段底寬由20m漸變到22.8m，漸變段比降1/500，進口底高程770.625m，其中漸變段長30m，過渡段長8.134m。該段邊坡襯砌高度為9m～7.6m，邊坡與底板厚度50cm，采用200#鋼筋混凝土襯砌。

5.3 陡坡段工程設計要點

在該段設計中，避免陡坡段或緩流段過劇收縮，水面坡降偏小，發生顯著塞水和流態變化，導致側槽深度不夠，流量系數減小，使側堰局部呈現淹沒出流。陡坡段采用矩形過水斷面，底寬為22.8m，進口底高程770.549m。為避免底部銜接不平順產生負壓，在溢流段設一半徑20m，圓心角18.435°弧形底板，其余為1∶3陡坡段，該段邊坡襯砌高度7.6m～6m，厚度1m，底板厚度1.2m，采用250#鋼筋混凝土襯砌。

5.4 泄槽底板設計要點

溢洪道泄槽底板及邊墻每10m左右設置一條縱橫結構伸縮縫，底板中間縱縫錯開布置；結構伸縮縫縫寬20mm，其內設651型橡膠止水帶一條，瀝青刨花板充填。為防止高速水流在襯砌分塊部產生凸起壓力，施工中要求橫縫下游板塊邊緣低于上游板塊邊緣1cm。其襯砌采用現澆200#混凝土襯砌，為保證護坡式邊墻的穩定性，邊墻下結構縫距離底板邊緣0.5m。

6 溢洪道消能段設計要點

6.1 挑流鼻坎設計要點

因其段是增設工程，在設計中避免消力池長度和深度達不到滿足需要，消能不夠充分，勢必會使大大影響溢洪道泄流能力和消能效果，對溢洪道襯砌造成沖擊，危及壩肩安全，致使下游河段發生嚴重沖刷，如果實際泄洪流量達不到設計要求的泄量，造成溢洪道運行不安全。挑流鼻坎為半徑18m，圓心角為58.435°的圓弧段，底寬22.8m，為了增加消能效果，減輕下游沖刷，根據地形特點及模型試驗成果，底寬漸邊為23.4m，并使左右兩側以溢洪道中心線為準呈不對稱狀。為避免高速水流對挑流鼻兩岸邊坡的侵蝕，分別在鼻坎段設置左右翼墻，左翼墻長15.085m，右翼墻長5.8m，挑流鼻坎進口底高程為756.263m，坎頂高程為759.55m，反弧段最低點厚度取2m，齒墻和鼻坎總高度為14.55m，齒墻底高程為745m，采用250#鋼筋混凝土襯砌。

6.2 左右翼墻設計要點

該段左邊墻及翼墻采用衡重式擋土墻，上部5.5m為頂厚0.5m、底厚2.5m梯形斷面，下部為厚1m的鋼筋混凝土護面，右邊墻采用1m厚的鋼筋混凝土護面。在泄槽底板下部設縱橫Φ200無砂預制半圓形混凝土排水管，縱向僅在中央設一條，橫向均在緊靠橫縫上游底板下相應設置分別由兩邊以1/50坡流向中央縱向縫，最后經挑流鼻坎末端排出。為排除鼻坎反弧段內積水，在弧底最低點處底板內設兩條通向鼻坎末端的Φ150排水管。

6.3 底板與邊墻設計要點

該段底板與邊墻采用整體式結構，即邊墻與底板聯接成一個整體，底板及邊墻采用現澆250#混凝土襯砌，結構伸縮縫縫寬20mm，其內設651型橡膠止水帶一條，聚氯乙烯膠泥充填。為了增加混凝土襯砌的穩定性，設計在底板和邊墻上均設置Φ22砂漿錨桿與基巖相連，梅花形布設，縱橫間距3m，錨筋長2m～3m。在漸變段與陡坡段左邊墻部分已出現土石分界線，對于邊墻以上巖石部分永久開挖坡比采用1∶0.3，土質部分永久開挖坡比采用1∶0.7。其中有一段由于土坡高度較大，為保證邊坡安全穩定，在土坡分界線以上10m高度處設一個1.5m寬戧臺。

6.4 護坦段工程設計要點

為防止小于起挑流量的洪水掏刷鼻坎齒墻，于751m設1.5m厚200#鋼筋混凝土護坦，依據地形共布置四塊底板，寬度均為8m，共32m寬，塊間仍設結構伸縮縫，其形式與泄流段相同。護坦段底寬32m，長7m～11m，底板高程751m，厚度1.5m，采用200#鋼筋混凝土襯砌。為了避免高速水流對出口左岸土坡的侵蝕，50#漿砌石護坡，厚度為0.3m。

7 結論

桃曲坡水庫溢洪道改造工程先后完成土石方開挖28.5萬m3,土石方回填4.44萬m3,砌石1.79萬m3,砼3.39萬m3,主體完工后即下閘蓄水，水庫正常水位抬高4m，增加庫容1040萬m3,增加調蓄水量2169萬m3,改造溢洪道初顯成效。隨著加閘工程全面完工試蓄水，水庫水位達到788.5m，也就是加閘后的最高蓄水位，經受長達120天的高水位考驗，并下泄洪水1.1億m3,最大下泄流量200m3/s,水流平穩，泄流形態良好，滿足設計要求，溢洪道經受了運行考驗，工程運行安全。