橫泉水庫泄洪設(shè)計方案優(yōu)化

王 文 英

(山西省水利勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024)

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橫泉水庫泄洪設(shè)計方案優(yōu)化

王 文 英

(山西省水利勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024)

結(jié)合橫泉水庫的工程概況，論述了泄洪建筑物比選的必要性，并提出了土基溢洪道、巖基溢洪道及泄洪洞三種泄洪方案，從水流、施工、投資、運行管理等方面，比較了各種方案的優(yōu)缺點，結(jié)果表明泄洪洞方案優(yōu)于溢洪道方案。

水庫，泄洪設(shè)計，溢洪道，泄洪洞

1 項目概況

橫泉水庫位于山西省呂梁市，壩址位于三川河支流北川河干流上，是一座以城市及工業(yè)供水、農(nóng)業(yè)灌溉為主，兼顧防洪、發(fā)電等綜合利用的多年調(diào)節(jié)中型水利樞紐工程，水庫總庫容8 123萬m3，控制流域面積800 km2。樞紐工程等別為Ⅲ等。早在1954年水電部編制的《黃河綜合利用規(guī)劃技術(shù)經(jīng)濟報告》中，橫泉水庫就被列為開發(fā)項目，該水庫樞紐1958年開工建設(shè)，分別于1960年、1966年及1977年三上三下，截止工程重新設(shè)計時，已建成右岸直徑3.4 m、長408 m灌溉發(fā)電洞的開挖和襯砌，已完成長240 m、高17 m～19 m共計155萬m3的壩體土方填筑。

2 泄洪建筑物比選的必要性

泄洪建筑物是水利樞紐的重要組成部分，它關(guān)系到水庫的正常運行和下游人民生命財產(chǎn)的安全。在壩址、壩型、已建灌溉發(fā)電洞、設(shè)計及校核洪水標準已定的情況下，泄洪方案設(shè)計成為設(shè)計任務(wù)中的重中之重，泄洪建筑物比選就顯得尤為重要。

3 泄洪設(shè)計方案的比選

橫泉水庫壩址區(qū)河谷地形平坦，河谷寬約650 m，河床高1 101 m～1 103 m，兩岸山頂高程1 210 m～1 276 m，相對高差175 m。其中，左岸為黃土臺地，右岸為巖石山體，在河流兩岸發(fā)育有三級階地。

結(jié)合本工程地形及地質(zhì)特點，先后共提出了土基溢洪道、巖基溢洪道(含進口側(cè)槽與正槽方式)及泄洪洞三種泄洪方案，并針對每個泄洪建筑物從水流特點、地質(zhì)情況、施工特點、投資及運行管理等方面進行綜合對比分析，各方案比選分析如下。

3.1 土基溢洪道(左岸)與側(cè)槽巖基溢洪道(右岸)的比較

1)結(jié)構(gòu)設(shè)計情況見表1。

表1 結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)及特征對比表

2)綜合分析評價見表2。

3)比選結(jié)論。

通過比選可知，巖基溢洪道不僅造價較低，而且工程地質(zhì)條件較好，運行安全可靠，管理方便，施工相對簡單。雖然在側(cè)堰及匯流段水流紊動和撞擊強烈，可通過在匯流段下游設(shè)連接段以平穩(wěn)水流；針對高邊坡穩(wěn)定問題，一方面地層巖性較好，另一方面與土基溢洪道的地基處理相比，施工和技術(shù)處理相對簡單；對于側(cè)槽進口水流可能對上游壩面產(chǎn)生影響，可以在泄洪時采取臨時性的壩面防護措施，能夠避免危害的發(fā)生。經(jīng)綜合評定分析，巖基溢洪道方案優(yōu)于土基溢洪道方案。

表2 土基與巖基溢洪道綜合分析評價表

3.2 巖基溢洪道進口方式——側(cè)槽與正槽的比較

由于側(cè)槽溢洪道過堰水流進入側(cè)槽后，形成橫向旋滾，隨著沿流程流量不斷增加，旋滾強度不斷變化，水流條件復(fù)雜，所以需對側(cè)槽和正槽兩種進口布置形式進行比較。

正槽溢洪道除進口引渠向庫區(qū)延伸120 m外，堰型、堰頂高程等各段與側(cè)槽結(jié)構(gòu)形式基本相同，兩方案的設(shè)計結(jié)論及綜合評價對比見表3，表4。

表3 正槽、側(cè)槽方案設(shè)計結(jié)論數(shù)據(jù)比較表

表4 正槽、側(cè)槽溢洪道方案差異性綜合評價比較表

可見，正槽溢洪道在水流條件、超泄能力及運行安全方面均有一定優(yōu)勢，但其石方明挖量明顯增加，正槽比側(cè)槽溢洪道直接工程投資多492.83萬元；而側(cè)槽溢洪道進口水流紊動及泄洪時對上游壩面的影響，均可以有效合理解決。經(jīng)綜合比較，側(cè)槽較正槽溢洪道更加經(jīng)濟合理。

3.3 溢洪道與泄洪洞的比選

結(jié)構(gòu)設(shè)計及綜合分析評價結(jié)論見表5，表6。

總之，泄洪洞方案因參與施工導(dǎo)流，降低了壩體臨時渡汛高度，減少了措施費用，雖然泄洪洞方案投資略高于泄洪洞方案投資，但在運行管理方面有明顯優(yōu)勢；針對洞徑較大、圍巖類別Ⅳ類等問題，目前國內(nèi)已有類似大直徑隧洞施工經(jīng)驗，施工技術(shù)相對成熟。經(jīng)綜合分析，泄洪洞方案優(yōu)于溢洪道方案。

表5 結(jié)構(gòu)設(shè)計及特征對比表

表6 泄洪洞與溢洪道方案綜合分析評價表

4 結(jié)語

泄洪設(shè)計方案的確定，常常需要考慮壩址區(qū)地形地質(zhì)條件、流域水文特性、建筑物防洪標準、樞紐總體布置、泄洪建筑物的設(shè)計技術(shù)參數(shù)、施工方法、工程造價及工程建成后的管理運行等諸多方面的影響因素，在多種因素均滿足要求的前提下，技術(shù)上可行、經(jīng)濟上合理的泄洪方案為優(yōu)選方案。

[1] 山西省水利水電勘察設(shè)計研究院.橫泉水庫可行性研究報告，橫泉水庫初步設(shè)計報告[R].2005.

[2] SL 253—2000,溢洪道設(shè)計規(guī)范[S].

[3] SDJ 338—1989,水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范修訂版[S].

[4] SL 279—2002，水工隧洞設(shè)計規(guī)范[S].

On optimization of flood discharge design at Hengquan Reservoir

Wang Wenying

(ShanxiWaterConservancySurveyandDesignInstitute,Taiyuan030024,China)

Combining with the engineering survey of Hengquan Reservoir, the paper indicates the necessity for the comparison and selection for the discharge buildings, points out the three discharge schemes for the earth foundation spillway, rock foundation spillway, and tunnel spillway, from the flow of water, construction, investment, operation management and other aspects, compares the advantages and disadvantages of the schemes, and proves that the third scheme is superior to the others.

reservoir, discharge design, spillway, tunnel

1009-6825(2016)31-0224-02

2016-08-22

王文英(1967- )，女，高級工程師

TV697.1

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