鄒家河水庫(kù)施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)

劉文勇

（湖北省水利水電規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院，武漢430064）

1 工程概況

鄒家河水庫(kù)位于鄒湖北省孝感市孝昌縣周巷鎮(zhèn)陳廟村鄒家河灣，是一座以供水為主的中型水庫(kù)，設(shè)計(jì)最大庫(kù)容1239萬(wàn)m3，工程由面板堆石壩、溢洪道、引水管道及輸水線路組成。

面板堆石壩壩頂高程100.70m，防浪墻頂高程101.70m，最大壩高36.39m，壩頂長(zhǎng)504.48m。 溢洪道位于左岸，由進(jìn)水渠段、控制段、泄槽段、消力池段、海漫及尾水渠段組成。 輸水隧洞由取水建筑物、隧洞、消力池及下游明渠等組成，布置在大壩右岸。 為節(jié)省投資，輸水隧洞與導(dǎo)流洞相結(jié)合。取水建筑物采用塔式結(jié)構(gòu)，進(jìn)水口采用分層取水的型式。雙層進(jìn)水口后連接輸水管道，管道采用DN1200mm預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（簡(jiǎn)稱(chēng)PCCP管），布置在導(dǎo)流洞洞身內(nèi)。輸水線路沿河道右岸岸邊布設(shè)，管道總長(zhǎng)度10.1km。

2 水文與地質(zhì)

2.1 水文

鄒家河是晏家河的一級(jí)支流、澴水的二級(jí)支流。鄒家河干流全長(zhǎng)24km，流域面積158km2。流域無(wú)實(shí)測(cè)流量資料，本地區(qū)洪水基本為降水形成，設(shè)計(jì)洪水采用暴雨途徑推求，并利用 《湖北省暴雨徑流查算圖表》進(jìn)行相關(guān)的產(chǎn)匯流分析計(jì)算。經(jīng)暴雨途徑推求的分期洪水成果如表1。

表1 暴雨途徑推求的洪水成果 單位：m3/s

2.2 地質(zhì)

壩軸線一帶，左岸山頂高程120m，山體較雄厚，山坡坡角15°～35°，右岸山頂高程136.5m，山體寬大雄厚，山體完整，軸線兩側(cè)發(fā)育小型沖溝，山坡坡角30°～40°。河谷為U型谷，河谷寬300 m，河谷地形較平坦，地面高程65～74m，主河河槽貼近右岸，高程62～68m。

壩址區(qū)分布巖性較簡(jiǎn)單，為元古界紅安群七角山組（Ptq），主要巖性為石英片巖、片麻巖，黑云斜長(zhǎng)角閃巖等，巖體完整性較好，基本不透水。此外，第四系殘坡積層也在本區(qū)內(nèi)廣泛分布。

從以上情況看，具備修建中等高度面板堆石壩條件。

3 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)與導(dǎo)流方案

3.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

鄒家河水庫(kù)總庫(kù)容大于1000萬(wàn)m3，工程規(guī)模為中型水庫(kù)，工程等別Ⅲ等，主要建筑物攔河大壩為3級(jí)建筑物。 根據(jù)SL303—2004《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》和DL/T5114—2000《水利水電工程施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)導(dǎo)則》的規(guī)定，導(dǎo)流建筑物5級(jí)，相應(yīng)導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為洪水重現(xiàn)期10～5年 （土石類(lèi)）。考慮到壩下有村民聚居地，為安全見(jiàn)，設(shè)計(jì)選取10年一遇洪水作為導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

施工期的擋洪庫(kù)容小于1000萬(wàn)m3，土石壩洪水重現(xiàn)期按規(guī)范50～20年，同樣考慮壩址以下有村民聚居地，采用上限P=2%洪水作為壩體施工期臨時(shí)度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 導(dǎo)流時(shí)段

鄒家河水文年度為4月～次年3月，其中汛期4～9月，枯水期10～3月。 為減小一枯大壩填筑強(qiáng)度，選取10～4月、10～3月、11～3月進(jìn)行比選?？紤]3個(gè)時(shí)段流量和圍堰填筑量差別不大，但10～4月能為大壩填筑爭(zhēng)取更多的工期，可降低大壩高峰施工強(qiáng)度，綜合考慮，選取10～4月作為初期施工導(dǎo)流時(shí)段。

3.3 導(dǎo)流方案

壩址處河床較窄，壩址區(qū)兩岸岸坡陡峭，河谷為不對(duì)稱(chēng)的“U”形谷。 施工導(dǎo)流采用枯水期圍堰一次攔斷河床，右岸隧洞導(dǎo)流的方式。 枯水期導(dǎo)流由上游土石圍堰擋水、隧洞導(dǎo)流；汛期由大壩臨時(shí)斷面擋水、隧洞過(guò)流。 導(dǎo)流洞封堵后大壩全斷面擋水，溢洪道泄流。

輸水管線沿鄒家河右岸布設(shè)，僅在末端穿過(guò)鄒家河的支流左家河，該河枯水期呈斷流狀態(tài)，可安排在枯水期施工，不需進(jìn)行專(zhuān)門(mén)的導(dǎo)流設(shè)計(jì)。

4 導(dǎo)流建筑物

4.1 導(dǎo)流洞

4.1.1 洞徑比選

導(dǎo)流洞采用城門(mén)洞型，頂拱包含角120°。 導(dǎo)流洞全長(zhǎng)408m，進(jìn)口高程71.0m，出口高程66.5m。 考慮到機(jī)械施工的基本要求，洞徑斷面不宜過(guò)小，本設(shè)計(jì)擬定3.0m×5.0m，4.0m×6.0m，5.0m×7.0m洞徑斷面進(jìn)行比選。10～4月的枯水期流量采用10%洪峰的35.4m3/s，汛期流量采用全年2%洪峰554m3/s，水力學(xué)計(jì)算及綜合投資估算如表2。

表2 施工導(dǎo)流方案綜合特性

綜合考慮導(dǎo)流工程投資、 導(dǎo)流洞水流流態(tài)、導(dǎo)流洞出口流速、 大壩臨時(shí)度汛斷面填筑強(qiáng)度及導(dǎo)流洞施工難度，設(shè)計(jì)選用3.0m×5.0m的導(dǎo)流洞斷面型式。

導(dǎo)流洞進(jìn)口襯砌段長(zhǎng)45m，出口襯砌段長(zhǎng)24m。襯砌段襯砌厚度1.0m，其余洞段噴錨支護(hù)，頂拱及邊墻噴射10cm厚混凝土，砂漿抹平，底板澆筑20cm厚混凝土底板。

4.1.2 導(dǎo)流洞進(jìn)、出口

4.1.2.1 進(jìn)口

導(dǎo)流洞進(jìn)口對(duì)坡積層加以清除，巖石開(kāi)挖邊坡1∶0.5，對(duì)洞臉邊坡，采用噴混凝土支護(hù)。 出口巖石開(kāi)挖邊坡1∶0.5，每15m設(shè)置1馬道，道寬2m，在對(duì)洞臉支護(hù)后直接進(jìn)洞。

4.1.2.2 出口消力池

導(dǎo)流洞出口通過(guò)明渠與天然河道相接，汛期大壩度汛時(shí)導(dǎo)流洞下泄流量137.9m3/s，出口最大流速9.68m/s，須在導(dǎo)流洞出口修建擴(kuò)散式消力池與下游明渠相接。消力池總長(zhǎng)30m，池深3m，進(jìn)口寬度4m，出口寬度20m。 消力池底板及邊墻采用鋼筋混凝土澆筑，底板厚度2m，邊墻墻高6m，頂寬0.6m，迎水側(cè)邊坡1∶0.1，背水側(cè)邊坡1∶0.3。

4.1.2.3 出口明渠

出口明渠長(zhǎng)236.6m，底寬20m，邊坡1∶2，經(jīng)水力學(xué)計(jì)算，汛期導(dǎo)流洞下泄流量137.90m3/s時(shí)，水面曲線形狀為：陡坡渠道上的aⅡ型壅水曲線。 斷面水深1.6～2.5m，斷面平均流速2.18～3.64m/s。

開(kāi)挖邊坡深度不足2.5m處采用黏土回填至設(shè)計(jì)高程，底板和邊坡2m以下采用12cm厚混凝土襯砌。

4.2 圍堰

上游圍堰布置在面板壩河床趾板上游100m處，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)10年一遇10～4月洪水，洪峰流量35.4m3/s，相應(yīng)水位74.94m。 結(jié)合導(dǎo)流隧洞的過(guò)流能力，上游圍堰頂部高程76.2m，最大堰高8.2m，圍堰頂寬設(shè)8m，上游邊坡1∶2.5，其間設(shè)置一2m寬?cǎi)R道（截流戧堤），并設(shè)置袋裝土護(hù)坡。 下游邊坡1∶2.5。 圍堰采用土石渣填筑，高壓旋噴防滲墻防滲，能滿(mǎn)足圍堰對(duì)基礎(chǔ)的滲透和穩(wěn)定性要求。

下游圍堰布置在壩后35m處，下游圍堰設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)10年一遇全年洪水，洪峰流量363m3/s，經(jīng)調(diào)洪后實(shí)際下泄流量119.2m3/s，相應(yīng)水位67.29m，圍堰頂部高程67.8m，最大堰高3.4m，圍堰頂寬設(shè)10m，圍堰邊坡1∶2.5，圍堰采用黏土回填，施工時(shí)將河床沖洪積層部分挖除，使圍堰防滲體坐落在弱風(fēng)化基巖上，能滿(mǎn)足圍堰對(duì)基礎(chǔ)的滲透和穩(wěn)定性要求。

鄒家河水庫(kù)施工導(dǎo)流布置如圖1。

圖1 施工導(dǎo)流布置

4.3 施工期度汛

汛期洪水經(jīng)由導(dǎo)流洞泄洪，壩體臨時(shí)斷面擋水。度汛標(biāo)準(zhǔn)選定為全年50年一遇洪峰流量554 m3/s，經(jīng)計(jì)算，相應(yīng)壩前水位85.53m。 為保證汛期安全度汛，要求4月底大壩必須填筑到87m以上的度汛高程，并做好臨時(shí)防護(hù)措施。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)面板堆石壩壩址處地形條件，鄒家河水庫(kù)工程采取隧洞方式進(jìn)行導(dǎo)流，同時(shí)輸水隧洞與導(dǎo)流洞相結(jié)合，能夠節(jié)省投資，并縮短工期。