[科普中國]-過水圍堰

過水圍堰（overflow cofferdam）是指在一定條件下允許堰頂過水的圍堰。過水圍堰既擔負擋水任務，又能在汛期泄洪，適用于洪枯流量比值大，水位變幅顯著的河流。其優(yōu)點是減小施工導流泄水建筑物規(guī)模，但過流時基坑內不能施工。1

過水圍堰設計標準及類型根據水文特性及工程重要性，提出枯水期5%~10%頻率的幾個流量值，通過分析論證，力爭在枯水年能全年施工。中國新安江水電站施工期，選用枯水期5%頻率的擋水設汁流量4650m3/s，實現(xiàn)了全年施工。對于可能出現(xiàn)枯水期有洪水而汛期又有枯水的河流上施工時，可通過施工強度和導流總費用（包括導流建筑物和淹沒基坑的費用總和）的技術經濟比較，選用合理的擋水設計流量。為了保證堰體在過水條件下的穩(wěn)定性，還需要通過計算或試驗確定過水條件下的最不利流量，作為過水設計流量。

水圍堰類型：通常有土石過水圍堰、混凝土過水圍堰、木籠過水圍堰3種。后者由于用木材多，施工、拆除都較復雜，現(xiàn)已少用。

土石過水圍堰土石過水圍堰型式土石過水圍堰堰體是散粒體，圍堰過水時，水流對堰體的破壞作用有兩種：一是過堰水流沿圍堰下游坡面宣泄的動能不斷增大，沖刷堰體溢流表面；二是過堰水流滲入堰體所產生的滲透壓力，引起圍堰下游坡連同堰體一起滑動而導致潰堰。因此，對土石過水圍堰溢流面及下游坡腳基礎進行可靠的防沖保護，是確保圍堰安全運行的必要條件。土石過水圍堰型式按堰體溢流面防沖保護使用的材料，可分為混凝土面板溢流堰、混凝土楔形體護面板溢流堰、塊石籠護面溢流堰、塊石加鋼筋網護面溢流堰及瀝青混凝土面板溢流堰等。按過流消能防沖方式為鎮(zhèn)墩挑流式溢流堰及順坡護底式溢流堰。通常，可按有無鎮(zhèn)墩區(qū)分土石過水圍堰型式。

1、設鎮(zhèn)墩的土石過水圍堰

在過水圍堰下游坡腳處設混凝土鎮(zhèn)墩，其鎮(zhèn)墩建基在巖基上，堰體溢流面可視過流單寬流量及溢流面流速的大小，采用混凝土板護面或其他防沖材料護面。若溢流護面采用混凝土板，圍堰溢流防沖結構可靠，整體性好，抗沖性能強，可宣泄較大的單寬流量。但鎮(zhèn)墩混凝土施工需在基坑積水抽干，覆蓋層開挖至基巖后進行，混凝土達到一定強度后才允許回填堰體塊石料，對圍堰施工干擾大，不僅延誤圍堰施工工期，且存在一定的風險性。

2、無鎮(zhèn)墩的土石過水圍堰

圍堰下游坡腳處無鎮(zhèn)墩堰體溢流面可采用混凝土板護面或其他防沖材料護面，過流護面向下游延伸至坡腳處，圍堰坡腳覆蓋層用混凝土塊、鋼筋石籠或其他防沖材料保護，其順流向保護長度可視覆蓋層厚度及沖刷深度而定，防沖結構應適應坍塌變形，以保護圍堰坡腳處覆蓋層不被淘刷。這種型式的過水圍堰防沖結構較簡單，避免了鎮(zhèn)墩施工的干擾，有利于加快過水圍堰施工，爭取工期。2

土石過水圍堰型式選擇1、設鎮(zhèn)墩的土石過水圍堰適用于圍堰下游坡腳處覆蓋層較淺，且過水圍堰高度較高的上游過水圍堰。若圍堰過水單寬流量及溢流面流速較大，堰體溢流面宜采用混凝土板護面。若圍堰過水單寬流量及溢流面流速較小，可采用鋼筋網塊石護面。

單寬流量及溢流面流速較大，堰體溢流面采用混凝土板護面，圍堰坡腳覆蓋層宜采用混凝土塊柔性排或鋼絲石籠、2、無鎮(zhèn)墩的土石過水圍堰適用于圍堰下游坡腳處覆蓋層較厚、且過水圍堰高度較低的下游過水圍堰。若圍堰過水大塊石體等適應坍塌變形的防沖結構。若圍堰過水單寬流量及溢流面流速較小，堰體溢流面可采用鋼筋網塊石保護，堰腳覆蓋層采用拋塊石保護。

混凝土過水圍堰混凝土過水圍堰的型式常用的為混凝土重力式過水圍堰和混凝土拱形過水圍堰。

混凝土過水圍堰型式的選擇1、混凝土重力式過水圍堰

混凝土重力式過水圍堰通常要求建基在巖基上，對兩岸堰基地質條件要求較拱形圍堰低。但堰體混凝土量較拱形圍堰多。因此，混凝土重力式過水圍堰適應于壩址河床較寬、堰基巖體較差的工程。

2、混凝土拱形過水圍堰。混凝土拱形過水圍堰較混凝土重力式過水圍堰混凝土量減少，但對兩岸拱座基礎的地質條件要求較高，若拱座基礎巖體變形，對拱圈應力影響較大。因此，混凝土拱形過水圍堰適用于兩岸陡峻的峽谷河床，且兩岸基礎巖體穩(wěn)定，巖石完整堅硬的工程。通常以L/H代表地形特征（L為圍堰頂?shù)暮庸葘挾?，H為圍堰最大高度），判別采用何種拱形較為經濟。一般L/H≤1.5～2.0時，適用于拱形；L/H≤3.0～3.5時，適用于重力拱形；L/H>3.5時，不宜采用拱形圍堰。拱形圍堰也有修建混凝土重力墩作為拱座；也有一端支承于岸坡，另一端支承于壩體或其他建筑物上。因此，拱形過水圍堰不僅用于一次斷流圍堰，也有用于分期圍堰，如安康水電站二期上游過水圍堰，采用混凝土拱形過水圍堰。

混凝土過水圍堰結構設計1、混凝土過水圍堰過流消能

混凝土過水圍堰過流消能型式為挑流、面流、底流消能，常用的為挑流消能和面流消能型式。對大型水利水電工程混凝土過水圍堰的消能型式，尚需經水工模型試驗研究比較后確定。

2、混凝土過水圍堰結構斷面設計

混凝土重力式過水圍堰結構斷面設計計算，可參照混凝土重力式圍堰設計；混凝土拱形過水圍堰結構斷面設計，可參照混凝土拱形圍堰設計。在圍堰穩(wěn)定和堰體應力分析時，應計算圍堰過流工況。圍堰堰頂形狀應考慮過流及消能要求。2

本詞條內容貢獻者為:

王強 - 副教授 - 西南大學