東焦河水庫水利樞紐工程的導(dǎo)流設(shè)計

袁勇福

（晉城市水利勘測設(shè)計院 山西晉城 048026）

1 工程概況

1.1壩址區(qū)地形與地質(zhì)條件

東焦河水庫位于晉城市澤州縣金村鎮(zhèn)寺北莊南的丹河干流上，是澤州縣山河鎮(zhèn)小水電代燃料項目區(qū)的電源工程。電站樞紐壩高55.1 m，總庫容2 288萬m3，壩址以上控制流域面積2 359 km2。水庫樞紐大壩為漿砌石重力壩，包括溢流壩段、沖沙閘段及非溢流壩段，壩頂總長194.5 m。

壩址區(qū)位于河流“S”型的中下部，屬侵蝕性河流，河床及兩岸基巖裸露，僅在右岸發(fā)育有一級階地，階地底部高程603.5 m，由于受洪水和層間滲水影響，兩岸高程574～578 m以下坡度較緩，坡角29°，以上基巖陡立。河道寬約60 m，河底高程558.0 m，正常蓄水位605 m高程河谷寬130 m。兩岸岸坡陡峭，巖基裸露，巖體節(jié)理裂隙較發(fā)育，微風化。壩基基巖完整，僅有一些流蝕槽坑。

1.2氣象及水文條件

工程區(qū)所在的丹河流域?qū)儆跂|部季風暖溫帶半濕潤地區(qū)，大陸性氣候顯著，年內(nèi)四季分明。根據(jù)晉城市氣象統(tǒng)計資料，年平均降水量為605 mm，其中汛期6～9月降水量占全年總量的70%以上，年平均蒸發(fā)量1 769.8 mm，年平均氣溫11.2℃，極端最高38.6℃，極端最低-19℃，最大風速28 m/s，最大凍土深度為43 cm，無霜期約180天。

丹河為沁河的一級支流，山路平水文站是丹河干流上唯一的水文站，設(shè)站歷時較長，觀測內(nèi)容包括水位、流量、雨量、輸沙量等，資料齊全，在以往沁河流域的歷次規(guī)劃中均經(jīng)過復(fù)核，數(shù)據(jù)可靠。徑流按東焦河水庫壩址與山路平水文站兩者流域面積之比，經(jīng)分析比較，東焦河水庫以上多年平均徑流量為11 548萬m3，設(shè)計枯水年P(guān)=90%來水量為6 131萬m3。洪水根據(jù)山路平水文站洪水資料，參考《晉東南地區(qū)水文手冊》，經(jīng)計算求得壩址處50年一遇天然設(shè)計洪峰流量2 034 m3/s，500年一遇校核標準天然洪峰流量4 213 m3/s。工程建設(shè)區(qū)為土石山區(qū)，屬輕微侵蝕區(qū)，水土流失較小。東焦河水庫以上中小型水庫眾多，對攔沙起到較大作用，多年平均輸沙量為9萬m3。

2 導(dǎo)流標準

東焦河水電站為Ⅲ等工程，主要建筑物為三級建筑物，根據(jù)能源部、水利部《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》(SDJ338—89)規(guī)定，相應(yīng)臨時建筑物為五級，導(dǎo)流建筑洪水重現(xiàn)期為10～5年。導(dǎo)流設(shè)計標準采用5年一遇枯水期流量為16 m3/s；汛期施工防洪標準采用5年一遇洪水期流量為197 m3/s。

圖1 導(dǎo)流洞縱剖面圖

圖2 I-I剖面圖

3 導(dǎo)流方式

根據(jù)東焦河水文資料可知，丹河洪水多發(fā)生于汛期6-9月份。本工程按工期安排需經(jīng)歷兩個汛期，為保證大壩主體工程正常施工，保證汛期安全度汛，需根據(jù)工程施工需要進行導(dǎo)流。由于分壩段導(dǎo)流造成施工場地狹小，施工干擾大，對施工工期影響較大，且由丹河歷年水文資料顯示，短期洪峰流量較小，非汛期過水流量一般為3~5 m3/s。因此采用暗涵導(dǎo)流法。暗涵導(dǎo)流采用枯水期5年一遇的洪水標準，設(shè)計流量為16 m3/s。

暗涵導(dǎo)流法主要是在大壩底部預(yù)留過水孔洞，平時河水從孔洞過水，汛期遭遇大洪水時，洪水從預(yù)留的過水壩段通過的一種方法。本工程中，擬在壩樁號0+073處修建一橫向矩形過水涵洞，使河水從涵洞通過，這樣，可以使整個大壩全面展開施工，汛期洪水來臨時，洪水可以通過已建成的沖砂閘底孔和預(yù)留壩段過水，而不會影響其它壩段的施工。工程完工后，將過水涵洞封堵，大壩開始擋水。

4 導(dǎo)流建筑物設(shè)計

4.1導(dǎo)流涵洞設(shè)計

導(dǎo)流涵洞布置在壩樁號0+073處，為一矩形涵洞，凈寬2.0 m，凈高1.5 m，涵洞長47 m，縱坡為0.02，涵洞進口底板高程為557.3 m，底板采用C20鋼筋混凝土，側(cè)墻壁厚0.5 m，采用C15鋼筋混凝土，上游端部伸出壩體1.5 m，設(shè)置兩道閘門槽和一道攔污柵槽，閘門采用C20鋼筋混凝土預(yù)制板，1號閘門尺寸為2 350 mm×2 000 mm×200 mm，2號閘門尺寸為2 350 mm×1 550 mm×200 mm。進水口設(shè)置一道鋼筋攔污柵，以防堵塞涵洞。涵洞頂部采用C30鋼筋混凝土預(yù)制蓋板，蓋板尺寸為2 500 mm×1 000 mm×200 mm，側(cè)面為斜面，蓋板安裝時保證10 mm底漿，同時蓋板間接縫用M10砂漿填實，以便有壓流運行。

樞紐主體完工后封堵涵洞。首先將1號、2號預(yù)制混凝土閘門關(guān)閉，兩門之間及時灌入C20混凝土，并將2號閘門漫頂50 cm高度的混凝土將上游空隙全部封閉，保證庫內(nèi)水流不再流入涵洞。然后自下游入洞，用M7.5漿砌塊石進行回填，同時埋入直徑25 mm的灌漿鋼管，塊石填筑至距下游壩面50 cm時，用C20的混凝土對涵洞出口徹底封閉。最后進行灌漿填實，以保證大壩整體質(zhì)量。圖1、圖2為導(dǎo)流洞剖面圖。

4.2圍堰設(shè)計

（1）一期圍堰。一期上、下游導(dǎo)流圍堰堰體采用河床開挖的砂礫石填筑，迎水面采用草袋裝土防滲，堰頂寬3.0 m，迎水面坡度為1:2.5，背水面坡度為1:2，圍堰頂高程558.50 m。

（2）一期導(dǎo)流明渠。一期圍堰左側(cè)即為導(dǎo)流渠。導(dǎo)流渠設(shè)計過水流量16 m3/s，底寬30 m，縱坡1/200，水深0.325 m。

（3）二期圍堰。導(dǎo)流涵洞的進出口填筑兩道小圍堰呈喇叭口型，將河水導(dǎo)入涵洞內(nèi)順利排向下游。圍堰堰頂寬2.0 m，迎水面坡度為1∶2.5，背水面坡度為1∶1.5,上游圍堰頂高程560.85 m,下游圍堰頂高程559.00 m。

（4）二期導(dǎo)流水深計算。二期導(dǎo)流采用5年一遇枯水流量16 m3/s，由導(dǎo)流涵洞導(dǎo)流，過流能力采用明渠均勻流公式計算。經(jīng)計算，當涵洞底寬為2 m時，水深1.25 m。

5 臨時度汛措施

第一年施工右壩段，汛期由左岸河床渡汛，第二年4月底，壩體施工到575.00 m，汛期施工防洪標準采用5年一遇洪水流量197 m3/s，洪水可以通過已建成的沖砂閘底孔和預(yù)留壩段過水，而不會影響其它壩段的施工。汛期過后，預(yù)留壩段進行砌筑，大壩開始全斷面施工。

6 結(jié)論

工程實踐表明，導(dǎo)流涵洞完全滿足枯水期5年一遇的流量，汛期洪水從沖砂閘底孔和預(yù)留壩段平穩(wěn)通過流向下游，大壩施工未受影響；汛后，將大壩預(yù)留缺口填筑，壩體全斷面連續(xù)上升，施工進展順利。導(dǎo)流方案設(shè)計合理、可靠。工程完工后，導(dǎo)流涵洞封堵密實，無滲水現(xiàn)象，符合工程質(zhì)量要求。