江灣水庫除險加固工程施工調(diào)洪計算分析

張明燕，劉 森

( 黑龍江省水利水電勘測設(shè)計研究院，哈爾濱150080)

1 工程概況

江灣水庫位于巴彥縣東北部，是一座中型平原水庫，集水面積120 km2。以灌溉為主、兼顧防洪、養(yǎng)魚、發(fā)展多種經(jīng)營等綜合利用的中型水庫樞紐工程。工程施工的主要任務(wù)包括: 土壩整修、溢洪道整修、輸水洞整修。

2 施工導(dǎo)流標準

水庫為中型水庫，工程等別為三等，主要建筑物級別為3 級。根據(jù)《水利水電施工組織設(shè)計規(guī)范》( SL303—2004)［1］第3.2.1 條規(guī)定，臨時建筑物等級為5 級，選用5 a一遇為本工程導(dǎo)流標準，20 a一遇洪水標準作為本工程臨時度汛標準。

3 導(dǎo)流程序

根據(jù)本工程特點及施工進度安排，確定本工程施工導(dǎo)流程序: 第一年大汛后開始進行主體工程施工，第一年主要進行土壩及溢洪道的施工，汛后水庫來水由舊輸水洞下泄，第二年大汛前溢洪道施工完畢，第二年大汛后進行輸水洞工程的施工。在主體工程施工前需將輸水洞閘門開放，將水降至與輸水洞底高程齊平。

根據(jù)施工調(diào)洪演算，秋汛洪水經(jīng)輸水洞下泄達到的最高水位為147.44 m。此最高水位與風浪爬高(0.2 m) 、安全加高( 0.5 m) 之和為148.14 m，仍低于固腳最低底高程，保證固腳在干地上施工。根據(jù)施工調(diào)洪演算，第二年大汛期間，洪水經(jīng)過輸水洞下泄達到的最高水位為149.25 m，土壩混凝土板的施工在第二年大汛前可施工至洪水位與安全超高0.7 m即149.95 m以上，無需圍堰擋水。

本次工程溢洪道維修部位主要為堰體、消力池、海漫段等部位。堰體的施工可在第一年汛后施工，溢洪道堰頂高程為149.46 m，比秋汛水位147.44 m高出2.02 m。因此堰體混凝土的施工無需圍堰擋水。堰體施工結(jié)束后可進行溢洪道的閘門更換。第二年大汛前溢洪道工程施工全部結(jié)束。

第二年汛后修建輸水洞，在圍堰保護下進行施工。輸水洞維修時已無泄流通道，施工期來水全部由圍堰攔擋，因此圍堰頂高程確定由9、10月份全部來水全部蓄入庫中所達到的高程確定。施工前由輸水洞將水庫水位放至輸水洞底高程，根據(jù)輸水洞底高程查詢對應(yīng)水庫庫容，再計算9、10月份5 a一遇來水量蓄入庫中所達到的最大庫容，再由最大庫容查詢對應(yīng)水位即為堰前水位，加安全超高與風浪爬高，即為輸水洞圍堰頂高程。本工程經(jīng)查詢計算得: 堰前水位為148.04 m，堰前水位與風浪爬高(0.2 m) 、安全加高(0.5 m) 之和為148.74 m，即為圍堰頂高程。

4 施工導(dǎo)流調(diào)洪演算

4.1 基礎(chǔ)資料

1) 輸水洞基礎(chǔ)資料:輸水洞底高程為146.86 m，寬度為1.8 m，高度為1.8 m，長度為28 m，底坡為0.001，糙率為0.014。

2) 水庫水位與庫容關(guān)系見表1。

表1 水庫水位與庫容關(guān)系表

3) 水庫時段與流量關(guān)系見表2。

表2 水庫不同時段流量一覽表 m3/s

4.2 輸水洞水力學計算［2］

主體工程土壩、溢洪道在進行施工時，需要輸水洞進行導(dǎo)流。輸水洞在導(dǎo)流時經(jīng)歷明流、半有壓流、有壓流3個階段。

4.2.1 明流泄流明流泄流采用非淹沒寬頂堰公式進行計算:

4.2.2 半有壓流

當水流封閉進口，而洞內(nèi)仍為明流時，為半有壓流。計算公式為;

式中: μ、ε 流量系數(shù)，根據(jù)本工程實際，取0.625、0.673; Ad為管道出口計算斷面面積; H0為含義同上; d 洞高度。

4.2.3 有壓流

有壓流計算為:

式中: μ、Ad、H0含義同上; i 為洞底坡，本工程為0.001; l 為洞長度，28m; hp出口底板以上的計算水深。

根據(jù)以上3個公式確定施工期間水位～泄量關(guān)系曲線見圖1。

圖1 輸水洞施工期水位～泄量關(guān)系曲線

4.3 調(diào)洪成果

調(diào)洪成果見表3。

表3 水庫調(diào)洪成果表

［1］中水東北勘測設(shè)計研究有限責任公司.SL303—2004 水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范［S］. 北京:中國水利水電出版社，2004.

［2］紀云生. 水利水電工程施工組織設(shè)計手冊［S］. 北京:中國水利水電出版社，1990.