永鎮(zhèn)水庫(kù)溢流壩溢流控制型式比選

(贛州卓正建設(shè)工程有限公司，江西 贛州 341000)

1 概 況

1.1 工程概況

安遠(yuǎn)縣永鎮(zhèn)水庫(kù)工程位于江西省安遠(yuǎn)縣新龍鄉(xiāng)江頭村，距新龍鄉(xiāng)約14km，距安遠(yuǎn)縣城區(qū)約22km。水庫(kù)位于濂水二級(jí)支流、甲江河一級(jí)支流上下逕河上，壩址地理位置為東經(jīng)115°16′00″、北緯25°06′30″，壩址以上集水面積30.6km2。水庫(kù)死水位為334.00m，正常蓄水位為352.00m,相應(yīng)庫(kù)容為495萬(wàn)m3；校核洪水位為356.12m，相應(yīng)庫(kù)容為710萬(wàn)m3；大壩為C15埋石混凝土重力壩，壩頂高程為357.60m，最大壩高37.6m，水庫(kù)為新建工程，是一座以城鎮(zhèn)供水為主，兼有灌溉效益的小(1)型水庫(kù)工程，工程等別為Ⅳ等，大壩及引水管道等永久性主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物級(jí)別為5級(jí)，大壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇。

1.2 工程地質(zhì)

壩址區(qū)屬丘陵剝蝕地貌，海拔高度、地形起伏變化較大，兩岸地形總體均較對(duì)稱(chēng)，兩岸山頂海拔370～395m，山體較雄厚，山坡總體較陡，坡度為35°～45°左右。河岸總體較為平直，河水由南西向北東流入壩區(qū)，河谷大致呈“V”形，河谷均較窄。河谷寬度約13m左右，河床高程322.18～324.33m，河床表面大部分為卵石覆蓋，右岸坡腳可見(jiàn)基巖裸露。壩址區(qū)山坡植被發(fā)育，零星覆蓋有厚1.0～5.6m左右的坡殘積土，左岸道路開(kāi)挖側(cè)山坡以及右岸坡腳可見(jiàn)基巖出露，巖性為黑云母二長(zhǎng)花崗巖，表層呈全—強(qiáng)風(fēng)化狀，壩址兩岸及附近均未發(fā)現(xiàn)有大的崩塌及滑坡等不良物理地質(zhì)現(xiàn)象。壩址區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較發(fā)育，主要表現(xiàn)為層內(nèi)褶皺及層內(nèi)節(jié)理裂隙。

2 溢流壩溢流控制型式比選

2.1 比選型式

根據(jù)地形地質(zhì)條件，安遠(yuǎn)縣永鎮(zhèn)水庫(kù)大壩選擇C15埋石混凝土重力壩，根據(jù)淹沒(méi)、河床寬度及調(diào)洪演算等確定溢流壩凈寬為2.0m×9.0m。根據(jù)重力壩特點(diǎn)，溢流壩溢流型式可采用有閘控制溢流和無(wú)閘開(kāi)敞式溢流方式，根據(jù)溢流壩溢流控制方式進(jìn)行樞紐布置，通過(guò)對(duì)兩種方案在庫(kù)區(qū)淹沒(méi)、運(yùn)行管理、工程投資等方面進(jìn)行比較確定更優(yōu)方案。

2.2 無(wú)閘控制溢流方案

大壩采用重力壩，沿壩軸線(xiàn)布置了左岸非溢流壩段、取水口壩段、溢流壩段和右岸非溢流壩段。壩軸線(xiàn)上的建筑物按“一”字排開(kāi)，溢流壩布置在河床中部，兩岸與山體的連接采用非溢流重力壩。壩頂高程357.60m，壩頂總長(zhǎng)127.50m，其中左岸非溢流壩段長(zhǎng)42.0m、取水口壩段長(zhǎng)16.0m、溢流壩段長(zhǎng)21.5m、右岸非溢流壩段長(zhǎng)48.0m。

左、右岸非溢流壩為C15埋石混凝土重力壩，壩頂寬5.0m，壩頂高程為357.60m。壩體上游面337.00m高程以上為鉛直面，以下為1∶0.25的斜坡面；壩體下游面352.00m高程以上為鉛直面，以下為1∶0.7的斜坡面。壩體基礎(chǔ)及齒槽采用C15混凝土，壩體上游面采用厚1.5m的C25混凝土。左、右岸非溢流壩最大壩高分別為31.1m和33.6m。

溢流壩由2孔表孔溢流堰組成，無(wú)閘控制，采用WES實(shí)用堰型，溢流壩全長(zhǎng)21.5m，單孔凈寬9.0m，中墩寬1.5m，邊墩寬1.0m，堰頂高程352.0m。溢流壩建基面高程320.0m，壩頂高程357.60m，最大壩高37.6m。溢流堰上游面337.00m高程以上為鉛直面，以下為1∶0.25的斜坡面；下游坡1∶0.75。溢流壩采用挑流消能，基礎(chǔ)混凝土采用C15混凝土，堰面混凝土采用C30混凝土。

取水口壩段壩頂長(zhǎng)16.0m(其中取水口長(zhǎng)10.0m)，包括取水口及放空孔進(jìn)水口。壩體上游面鉛直，壩體下游面352.00m高程以上為鉛直面，以下為1∶0.7的斜坡面。壩體基礎(chǔ)及齒槽采用C15混凝土，壩體上游面采用厚1.5m的C25混凝土。取水口采用分層取水的形式，長(zhǎng)7.8m，寬10.0m。根據(jù)盡量取用表層水的供水任務(wù)要求，取水口共分4層，每層各設(shè)1個(gè)進(jìn)水口，中心高程分別為333.00m、338.00m、343.00m和348.00m。進(jìn)水口采用DN1000鋼管，鋼管前設(shè)攔污柵，進(jìn)水口采用蝶閥啟閉，壩頂設(shè)置啟閉房。壩身埋管采用直徑1.0m的鋼管，管壁厚12mm，進(jìn)口底高程332.00m，出口與輸水管道相接。放空孔進(jìn)口寬7.8m，長(zhǎng)6.0m，進(jìn)口高程323.00m，孔口尺寸為寬×高=2.5m×2.5m；放空孔在壩頂設(shè)置啟閉平臺(tái)，平臺(tái)高程為354.50m，在349.00m高程設(shè)檢修平臺(tái)。

大壩主要工程量為土石方開(kāi)挖9.628萬(wàn)m3，混凝土6.19萬(wàn)m3，鋼筋制安484.9t，大壩建筑工程投資6375萬(wàn)元。

2.3 有閘控制溢流方案

大壩采用重力壩，沿壩軸線(xiàn)布置了左岸非溢流壩段、取水口壩段、溢流壩段和右岸非溢流壩段。壩軸線(xiàn)上的建筑物按“一”字排開(kāi)，溢流壩布置在河床中部，兩岸與山體的連接采用非溢流重力壩。壩頂高程354.00m，壩頂總長(zhǎng)122.50m，其中左岸非溢流壩段長(zhǎng)42.0m、取水口壩段長(zhǎng)16.0m、溢流壩段長(zhǎng)21.5m、右岸非溢流壩段長(zhǎng)43.0m。

左、右岸非溢流壩為C15埋石混凝土重力壩，壩頂寬6.0m，壩頂高程為354.0m。壩體上游面337.00m高程以上為鉛直面，以下為1∶0.25的斜坡面；壩體下游面346.00m高程以上為鉛直面，以下為1∶0.65的斜坡面。壩體基礎(chǔ)及齒槽采用C15混凝土，壩體上游面采用厚1.5m的C25混凝土。左、右岸非溢流壩最大壩高分別為27.5m和30.0m。

溢流壩由2孔表孔溢流堰組成，有閘控制，采用WES實(shí)用堰型，閘孔尺寸為9.0m×4.0m。溢流壩全長(zhǎng)21.5m，單孔凈寬9.0m，中墩寬1.5m，邊墩寬1.0m，堰頂高程348.00m。溢流壩建基面高程320.00m，壩頂高程354.00m，最大壩高34.0m。溢流堰上游面337.00m高程以上為鉛直面，以下為1∶0.25的斜坡面；下游坡1∶0.75。溢流壩采用挑流消能，基礎(chǔ)混凝土采用C15混凝土，堰面混凝土采用C30混凝土。溢流壩壩頂設(shè)閘門(mén)啟閉排架及交通橋，交通橋面寬4.5m。

取水口壩段壩頂長(zhǎng)16.0m(其中取水口長(zhǎng)10.0m)，包括取水口及放空孔進(jìn)水口。壩體上游面鉛直，壩體下游面346.00m高程以上為鉛直面，以下為1∶0.65的斜坡面。壩體基礎(chǔ)及齒槽采用C15混凝土，壩體上游面采用厚1.5m的C25混凝土。取水口采用分層取水的形式，長(zhǎng)7.8m，寬10.0m。根據(jù)盡量取用表層水的供水任務(wù)要求，取水口共分4層，每層各設(shè)1個(gè)進(jìn)水口，中心高程分別為333.00m、338.00m、343.00m和348.00m。進(jìn)水口采用DN1000鋼管，鋼管前設(shè)攔污柵，進(jìn)水口采用蝶閥啟閉，壩頂設(shè)置啟閉房。壩身埋管采用直徑1.0m的鋼管，管壁厚12mm，進(jìn)口底高程332.0m，出口與輸水管道相接。放空孔進(jìn)口寬7.8m，長(zhǎng)6.0m，進(jìn)口高程323.00m，孔口尺寸為寬×高=2.5m×2.5m；放空孔在壩頂設(shè)置啟閉平臺(tái)，平臺(tái)高程為354.50m，在349.000m高程設(shè)檢修平臺(tái)。

大壩主要工程量為土石方開(kāi)挖8.27萬(wàn)m3，混凝土5.35萬(wàn)m3，鋼筋制安446.2t，大壩樞紐工程投資6012萬(wàn)元(其中大壩建筑工程投資5922萬(wàn)元，金屬結(jié)構(gòu)投資90.0萬(wàn)元)。

2.4 控制型式比較

2.4.1 庫(kù)區(qū)淹沒(méi)方面

根據(jù)實(shí)地調(diào)查，庫(kù)區(qū)內(nèi)基本為林地，林地淹沒(méi)征地線(xiàn)以正常蓄水位控制，而兩種溢流型式正常蓄水位相同，其庫(kù)區(qū)淹沒(méi)征地移民相同，因此兩種方案在庫(kù)區(qū)淹沒(méi)方面基本相同。

2.4.2 工程投資方面

從工程投資方面看，無(wú)閘開(kāi)敞式溢流方案為6375萬(wàn)元，有閘控制溢流方案投資為6012萬(wàn)元，設(shè)閘方案比無(wú)閘方案節(jié)約363萬(wàn)元。從運(yùn)行期運(yùn)行費(fèi)用來(lái)看，無(wú)閘方案年運(yùn)行費(fèi)為276.32萬(wàn)元，設(shè)閘方案年運(yùn)行費(fèi)用為307.52萬(wàn)元(含增設(shè)管理人員工資福利等)，無(wú)閘方案年運(yùn)行費(fèi)用少31.2萬(wàn)元。因此綜合考慮工程投資及年運(yùn)行費(fèi)用，無(wú)閘方案更優(yōu)。

2.4.3 運(yùn)行管理方面

從運(yùn)行管理方面看，有閘方案在洪水期需及時(shí)開(kāi)啟閘門(mén)，并且根據(jù)洪水大小調(diào)節(jié)開(kāi)孔高度，需專(zhuān)人管理，增加管理人員工資及設(shè)備維護(hù)、運(yùn)行費(fèi)用，而現(xiàn)狀全省對(duì)于小型水庫(kù)均未安排足夠的人員及資金進(jìn)行管理，僅依靠鄉(xiāng)鎮(zhèn)水管站人員進(jìn)行管理。無(wú)閘方案管理較為簡(jiǎn)便，洪水期洪水可直接通過(guò)溢流堰下泄，無(wú)須專(zhuān)人管理。因此從運(yùn)行管理方面看，無(wú)閘方案更優(yōu)。

3 結(jié) 論

從以上各方面比較可見(jiàn)，兩種方案均可滿(mǎn)足溢流壩泄洪過(guò)流要求，但是無(wú)閘開(kāi)敞式溢流方案在工程投資和后期運(yùn)行管理上均更有優(yōu)勢(shì)，因此，經(jīng)各方面綜合比較，該工程最終選用無(wú)閘開(kāi)敞式溢流方案。