谷城縣柏果水庫新建工程溢洪道泄洪型式方案設(shè)計(jì)

孫克儉

[摘要]柏果水庫屬于山區(qū)河流，河谷較窄，通過對水庫所在地地形條件、泄水建筑物布置、工程管理、工程投資、安全等方面進(jìn)行綜合比較，合理選擇溢洪道泄洪型式。

[關(guān)鍵詞]柏果水庫;側(cè)槽式溢洪道;型式比選

[中圖分類號]TV651.1[文獻(xiàn)標(biāo)識碼]A

1 前言

近年來我國頻繁發(fā)生嚴(yán)重的水旱災(zāi)害，暴露出我國在農(nóng)田水利等基礎(chǔ)設(shè)施方面的建設(shè)十分薄弱，必須大力加強(qiáng)水利基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，為了全面貫徹黨的十七大和2011年中央一號文件精神及湖北省水利廳下達(dá)的文件要求“抗旱應(yīng)急水源工程的建設(shè)目標(biāo)是解決干旱情形下鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民基本飲用水，作物播種期和作物生長關(guān)鍵期的最基本用水，重點(diǎn)部門、單位和企業(yè)的最基本用水，以及國家級重要自然生態(tài)保護(hù)區(qū)的核心區(qū)最基本生態(tài)用水”，新建柏果水庫作為石花鎮(zhèn)鐵廟溝村等村組的抗旱應(yīng)急水源工程。解決山區(qū)村莊水源工程數(shù)量少、規(guī)模小，不能調(diào)蓄水資源，無配套水利設(shè)施等問題。

新建柏果水庫位于谷城縣西北26km的石花鎮(zhèn)鐵廟溝村，距石花鎮(zhèn)11km。位于北河二級支流龍?zhí)稕_上，龍?zhí)稕_源頭為其西北方向的石槽溝，流域總長度為4.08km，流域縱坡平均為65‰，壩址以上承雨面積4.76km2，龍?zhí)稕_自石花鎮(zhèn)鐵廟溝村匯入北河支流西河。

2 泄水建筑物型式比選

根據(jù)工程實(shí)際狀況，分為泄洪洞（方案1），無閘門控制開敞式寬頂堰溢洪道（方案2）、側(cè)槽式溢洪道（方案3）三種方案。

2.1 泄洪洞（方案1）

根據(jù)樞紐總布置比選結(jié)果，綜合考慮地形地質(zhì)條件，擬定泄洪洞進(jìn)口位于大壩左岸上游山體處，隧洞洞身頂部為崩塌體，出口下游側(cè)順?biāo)鞣较蚩拷蟀渡襟w?？紤]泄洪洞為高速無壓隧洞應(yīng)直線布置，隧洞全長610m（參數(shù)見表1）。

2.2 無閘控制開敞式寬頂堰溢洪道（方案2）

溢洪道布置于左岸，為開敞式岸邊溢洪道，溢洪道由進(jìn)水渠、控制段、泄槽段、消挑流消能段組成。溢洪道軸線方向南偏東40°，采用寬頂堰溢洪道，進(jìn)水渠軸線長22.8m，出口護(hù)坦18m。進(jìn)口引水渠底板采用C25砼板護(hù)砌，兩側(cè)邊墻采用砼衡重式擋墻結(jié)構(gòu)型式，進(jìn)出口流態(tài)較好。溢洪道堰頂采用寬頂堰，堰頂高程214m，過水凈寬41m。溢洪道主體泄槽長207m，采用砼衡重式擋墻形式，泄槽底坡坡比1：15.9，陡槽以上永久邊坡采用1：0.5，底寬15m。泄槽后為挑流消能，總長13.65m，底寬15m。無閘控制開敞式寬頂堰溢洪道方案對應(yīng)的參數(shù)如表2所示：

2.3 側(cè)槽式溢洪道方案（方案3）

溢洪道布置在左壩肩，為無閘門控制側(cè)槽式溢洪道。溢洪道總長180.00m。由側(cè)槽段、調(diào)整段、泄槽段、消能段、扭面段、尾水渠段組成。

溢洪道軸線與大壩軸線方向呈89°，溢洪道主體建筑物軸線長180.00m。進(jìn)出口水流條件均較好，采用溢流側(cè)堰溢洪道，控制段為WES實(shí)用堰，側(cè)堰堰頂高程214.00m，側(cè)堰長33m，控制段堰體采用C25鋼筋混凝土。調(diào)整段樁號為溢洪道0+033～0+043.8，長10.8m，高程為207.34m，i=0，底寬6m。溢洪道泄槽長105.2m，泄槽頂高程208.14m，底高程187m，底寬6m。泄槽后為消力池，消力池為下挖式等寬矩形消力池，池寬6m，底板高程187m，池深1.8m，池長25m。

為了進(jìn)一步減少水流對下游渠道的沖刷，消力池后接6m長扭面段，由6m寬矩形斷面漸變等寬度梯形斷面，邊坡坡比為1：1.5，高度為4m。扭面段后疏挖20m，其疏挖斷面與尾水渠襯砌斷面尺寸相同，縱坡比降為1/200。側(cè)槽式溢洪道方案對應(yīng)的參數(shù)如表3所示：

2.4 綜合比較

據(jù)上面所述方案，通過以下分析比較，最終確定泄水建筑物型式。

2.4.1 地形條件。壩址左岸為“滑坡體漸變?yōu)樽匀簧襟w，坡度，40°～50°，為陡坡，出露地層為元古界武當(dāng)群姚坪組（Pt2yp）斜長綠泥片巖及其滑坡體。坡底高程227m，坡頂高程358m，相對高程約131.0m，坡面上植被發(fā)育較好，為灌木和喬木。本工程壩址處地形條件，3種方案均不存在制約條件。本工程壩址處溢洪道所在左壩肩工程地質(zhì)條件，3種方案均不存在嚴(yán)重制約條件。

2.4.2 工程運(yùn)行管理。工程建成運(yùn)行后，無閘門控制寬頂堰及側(cè)槽式溢洪道泄洪均無需專人管理。運(yùn)行管理均較簡便;泄洪洞需要控制，需專人管理泄洪。

2.4.3 工程投資。3種方案主要工程量及投資如表4所示。

2.4.4 地質(zhì)條件。溢洪道為碎石土、中風(fēng)化斜長綠泥片巖，強(qiáng)透水性、弱透水性，巖體表層為滑坡體。開挖后基礎(chǔ)巖體穩(wěn)定性較好。消能段座落于第四系沖洪積地層基礎(chǔ)上，土體抗沖刷能力差，需防護(hù)。

3 結(jié)論

綜合以上分析，本工程對3種泄洪方式在外形、地質(zhì)條件均不存在嚴(yán)重的制約因素，但由于泄洪洞方案對地形地質(zhì)要求較高，左岸有滑坡體存在影響隧洞的施工，且存在安全隱患;從工程量及投資等方面綜合分析比較，側(cè)槽式溢洪道方案和無閘門控制寬頂堰方案均未設(shè)置閘門，無需專人管理，較為簡便，安全性較高，泄洪洞有閘門控制，需要專人管理，操作不方便;且側(cè)槽式溢洪道方案較無閘門控制寬頂堰方案和泄洪洞工程量及投資更低，且無閘門控制寬頂堰方案占地漸多，隧洞施工方案施工較為困難，因而為簡化運(yùn)行期管理，節(jié)省投資，本次采用側(cè)槽式溢洪道方案（即方案3）作為推薦方案。

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