中小型水库设计前期工作研究

【摘要】水利工程是我国一项重要工程，中小型水库的作用不可估量。它调节全国的径流量，较好地分配全国用水比例，合理调节降水时间和空间的分布，在干旱季时补水以供给农业所需，同时又在洪涝期时可以起到防洪的作用，囤水的效果，以备下次所用。除此之外，还可以发挥它的航运价值、发电功能、养鱼等多方面的效益，大力地促进了我国区域经济的发展和农业产量，提高了人民的生活水平和农业产出水平，实现各地区协调发展。但时，我国中小型水库也存在好多问题，安全问题和质量问题尤其突出，这些问题和水库的设计前期的工作分析是否做好息息相关。前期的设计工作是水利工程的一项重要内容，专业性程度强。本文主要介绍了当今中小型水库的建设现状，并对设计前期的工作进行了分析。

【关键词】中小型水库；设计前期；现状；工作分析

1 中小型水库的建设现状

从新中国成立后我国大概建设了九万座水库，其中中小型水库就占了95%以上。据官方数字报道，截止到2012年我国已经建成的水库工程共占全国水库总数量的99.5%，占总库容的87%。在建水库工程756座，总库容1219.02亿立方米，占全国水库总数量的0.8%，占总库容的13.1%。其中中小型水库工程主要分布在湖南、湖北、江西、云南、山东、广东、四川七个省级行政区，占全国水库总数量的61.7%。从南北方来看，中小型水库主要分布在北方六区（松花江区、辽河区、海河区、淮河区、黄河区、西北诸河区）和南方四区（长江区、珠江区、东南诸河区、西南诸河区）。目前全国有30000多座病险中小型水库，绝大部分分布在农村，占了全国水库总量近40%。可以想象，一旦水库发生安全问题，后果不可想象，毁坏房屋，淹没农田，危及人民生命，制约了农业的发展。所以必须根据当地地质资料，结合相关水文情况，做好水库设计前期的工作分析，其中包括径流量分析、防洪量分析、溢洪道、输水涵洞和灌溉渠道等建筑物的数据分析。

2 中小型水库设计前期工作的分析

（1）降雨量和流量分析：在设计前期要结合当地水文条件和一些水文站和气象站对该地降雨量和流量进行准确的分析，这样才能坝体的具体数值，如坝体的高度、长度和厚度，确定湿润期的储存量和干旱期的放水量。以北京小沙河水库为例，该水库位于北京市昌平区沙河镇，由于当地是以发展农业为主，但水资源缺失，所以小沙河水库的主要作用是灌溉，除了灌溉作用，同时也有防洪、发电及水产养殖等综合功能的小型水库。北京小沙河水库附近水文站显示的年平均流量为每秒0.6―0.65立方米，气象站显示平均降水量为500―600毫米。多年平均降水量为600毫米，因为北京处于温带区，为温带季风性气候，年降水量不为丰富，季节分配不均匀，夏季干旱多雨，冬季寒冷干燥，所以干湿两季特别明显，修建中小型水库有利于当地农业的发展，丰富了当地的灌溉系统。

（2）径流系数分析：径流系数α是一定汇水面积内总径流量（毫米）与降水量（毫米）的比值，是任意时段内的径流深度Y与造成该时段径流所对应的降水深度X的比值。其计算公式为α=Y:X,通过这个公式可以得知水库该地的径流系数和径流深度。根据α值的变化，区分该地为干旱地区还是湿润地区，以此确定水库的大小和范围。再结合建筑规范，确定水库的相关建筑物的各个因素系数比。

（3）溢洪道设计：这里主要论述了溢洪道在水流入口端的设计和水流急段的设计。在进行溢洪道水流入口段的设计时，设计人员最好水流入口设计为喇叭状，这样可以最大程度保证水流进入的平缓顺畅；而且为了减少能量损耗，入口段长度最好不要太长；在进行设计时，如果由于建设地点地理特点的限制不可避免需要加设弯道，那么首先必须最大程度保证弯道段的平缓度，同时还应注意弯道段与水流下部分的衔接部分以及水流出口部分要与坝脚保持远离，防止溢洪道运营过程中水对于坝脚的冲刷度过大。最后，溢洪道水流入口段的截面最好选用梯形或者矩形，如果水库水流速度 的话，无需对水道加以砌护；但是坝端以及主建筑物附近、弯道两边的凹岸部分均应加调砌护结构，以保证溢洪道的稳定与安全性。

在进行溢洪道水流急流段的设计时，设计人员最好选择直线结构进行布局，还要最大程度避免弯道以及扭坡的出现，防止因水流状态的急剧变化而导致负压的产生；进行该部分纵断面的设计时必须从当地实际地质特点出发，广泛结合缓坡、多级跳跃、急流陡坡等多种坡段形态，做到因地制宜；鉴于该段水流的速度很快，设计人员应当考虑将此段布设在硬度大而冲刷的岩基部分，因为置于新鲜岩基结构上的急流水段无需额外加以砌护；当然如果不具备此条件，那就必须把非岩基地段加设砌衬结构，其厚度可按照该段的地理数据以及急流段的水流速度进行确定。

（4）安全问题分析：目前，有些地方我国中小型水库存在好多问题：诸如建设投入资金不足，前期工作人员专业水平有限，水库资料不完备。由于这些设计前期的工作没有做好，导致以后水库运行时，存在较大的风险。最直接的影响就是造成了很多中小型病险水库，除此之外，设计质量差，施工质量差的中小型水库更是随处可见。大量的小型水库设计不规范，甚至有的没有设计，不仅如此，多处中型水库也存在这样的情况。设计非常简单，没有实地调查当地的水文状况，也没有进行该地的地质侦测活动。其径流系数分析、坝体的高度、厚度、各相关因素的数据比也都比较缺乏。所以在进行前期设计工作的时候一定按要求按规定合理合法地实际调研。

3 结语

我国气候类型多样，地形地貌复杂，空间跨度较广，季风显著，各地水文条件差异性较大，这就造成了我国必须修建多处水库的局面。虽然自然条件比较苛刻，但是我国中小型水库近几十年在航运、发电、防洪、水产养殖和农业灌溉等方面确实发挥了重要的作用，在经济发展和社会进步中充当了重要的角色。当前中小型水库情况不容乐观，存在设计质量差和施工质量差多重问题，安全隐患也日益受到大家的关注，水库能否会一直发挥其作用，成为大家讨论的热点。

为了防止中小型水库问题的发生，必须做好前期设计工作分析，这就要求做好径流量分析、防洪量分析、溢洪道、输水涵洞和灌溉渠道等建筑物的分析。除了前期设计工作者外，还需要水库管理者、监督者做好自身的工作，这样才能更好地发挥水库的综合效益，产生更大的价值，造福于一方人民。

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