小米水庫(kù)的溢洪道設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

黃春明，張 娜

(貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，貴陽(yáng) 550000)

通過(guò)加強(qiáng)小米水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)，可以保證水庫(kù)的穩(wěn)定運(yùn)行，滿足當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)灌溉需求。為了保證小米水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)方案得到更好實(shí)施，文章重點(diǎn)探討小米水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

1 案例概況

威寧彝族回族苗族自治縣位于貴州省西北部，隸屬于畢節(jié)地區(qū)，地理位置位于E103°36′-104°46′、N26°30′-27°28′之間。小米水庫(kù)工程位于威寧縣哈喇河鄉(xiāng)境內(nèi)，水庫(kù)樞紐位于哈喇河的一級(jí)支流馬店河上，壩址位于馬店河與哈喇河匯口上游約230m處河段上，距哈喇河鄉(xiāng)約10km，距牛街9km，距威寧縣城縣城約40km。

2 工程布置特點(diǎn)

2.1 水庫(kù)樞紐

樞紐布置為混凝土面板堆石壩+左岸岸邊溢流道+右岸放空兼取水隧洞?；炷撩姘宥咽瘔螇雾敻叱虨?167.2m，河床趾板建基面高程為2090m，最大壩高為77.2m，壩頂長(zhǎng)224.971m。溢洪道布置在左岸，溢流凈寬為12m，堰頂高程為2163m，采用實(shí)用堰，不設(shè)閘。整個(gè)溢洪道由進(jìn)水渠、控制段、泄槽、消能工組成，出口消能工采用底流消能[1]。

2.2 供水及灌區(qū)工程

供水及灌區(qū)工程重點(diǎn)包含一二級(jí)提水泵站及供水管線、灌區(qū)建筑物等等。

3 水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

3.1 結(jié)構(gòu)布置要點(diǎn)

因?yàn)閴沃诽幱野叮匦伪容^單薄，地質(zhì)及地形條件不適宜布置溢洪道，因此設(shè)計(jì)人員可以將溢洪道布置在左岸，為岸邊自由溢流式溢洪道。整個(gè)溢洪道由引渠段、控制段、泄槽段、消力池段構(gòu)成，總長(zhǎng)度大約為299.538m，溢洪道軸線方位角為NE87.370°。小米水庫(kù)結(jié)構(gòu)布置要點(diǎn)如下：

1)樁號(hào)溢0+000.000-溢0+006.346m為溢流堰段，長(zhǎng)6.346m，溢流堰凈寬12m，兩側(cè)邊墻厚2m，邊墻頂高程為2167.2m。堰頂高程2163.00m，溢流堰型為WES實(shí)用堰，堰高1.0m，后與泄槽相接，底板及邊墻采用C30鋼筋混凝土，配置C16的分布鋼筋，間距為200mm?；A(chǔ)開(kāi)挖高程為2159m，設(shè)固結(jié)灌漿及C28錨桿加固，固結(jié)灌漿孔深5m間排距2.5m,錨桿間排距3m，長(zhǎng)4.5m。底板與基礎(chǔ)采用C15混凝土回填[2]。

在堰頂上設(shè)C25混凝土交通橋，橋?qū)?.0，與左右岸邊墻連接。交通橋上設(shè)防浪墻并延伸至開(kāi)挖邊坡處封閉，高1.2m，采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，防浪墻、交通橋橋板配置C16分布鋼筋，間距200mm，交通橋梁受力筋配4C25鋼筋，其余配C16鋼筋。溢流堰基礎(chǔ)置巖性為T(mén)1yn1-2砂頁(yè)巖夾泥灰?guī)r和灰?guī)r，溢流堰段開(kāi)挖最大高度約23m，永久開(kāi)挖邊坡1∶0.5-1∶0.75。邊坡采用掛網(wǎng)噴護(hù)C20混凝土厚10cm，并采用C28錨桿(L=3m，間排拒4m)進(jìn)行支護(hù)，邊墻外側(cè)采用C15混凝土回填至墻頂高程[3]。

2)樁號(hào)溢0+006.346-溢0+211.633為泄槽段，平面長(zhǎng)度為207.08m，泄槽在平面按直線布置，寬12m，底坡根據(jù)地形變化，可分為三段：第一段：樁號(hào)溢0+005.528-溢0+022.918，縱坡i=0.0349；第二段：樁號(hào)溢0+022.918-溢0+027.142為拋物線連接段，拋物線方程為：y=0.035x+0.03356x2；第三段：溢0+027.142-溢0+211.633，縱坡i=0.3185，末端設(shè)圓弧與消力池段連接[4]。

3.2 溢洪道設(shè)計(jì)要點(diǎn)

溢洪道位于壩線左岸，溢流堰堰頂高程2163m，下游消力池底板高程2101m。溢0-029.305-0+000.000屬于引渠段，引渠底板開(kāi)挖高程為2161.9-2161.0m，基礎(chǔ)巖體為弱風(fēng)化巖體，與初設(shè)階段吻合，最大開(kāi)挖邊坡約45.7m,斜向坡，巖體為強(qiáng)--弱風(fēng)化巖體，邊坡整體穩(wěn)定較好。已采用Φ28隨機(jī)錨桿,L=3.0m支護(hù)，φ50mm排水孔,間排距3m,L=0.5m，邊坡上緣設(shè)置截水溝等處理措施，邊坡支護(hù)后穩(wěn)定性比較好[5]。

另外，溢0+014.00-0+211.633為陡槽段，基礎(chǔ)大部分為強(qiáng)風(fēng)化巖體，局部為弱風(fēng)化巖體，與初設(shè)階段吻合，開(kāi)挖邊坡9-24m，基巖為三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第一段上亞段(T1yn1-2)灰、深灰色薄-中層致密灰?guī)r、泥質(zhì)灰?guī)r，夾少量泥巖，第二段(T1yn2)灰黃、紫紅、黃褐色頁(yè)巖、泥巖，夾少量紫灰色鈣質(zhì)頁(yè)巖、中厚層灰?guī)r、泥灰?guī)r、砂巖、鈣質(zhì)雜砂巖，橫向坡，巖體為強(qiáng)-弱風(fēng)化巖體，邊坡整體穩(wěn)定較好，坡面已已采用Φ28隨機(jī)錨桿,L=3.0m支護(hù)，滿足設(shè)計(jì)要求，掛網(wǎng)噴護(hù)C20混凝土厚10cm+Φ28隨機(jī)錨桿支護(hù)，φ50mm排水孔,間排距3m,L=0.5m，邊坡上緣設(shè)置截水溝等處理措施，邊坡穩(wěn)定性好?；A(chǔ)已采用間排距3m，L=4.5mΦ28的砂漿錨桿進(jìn)行有效的處理，滿足設(shè)計(jì)要求。溢洪道水面線計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 溢洪道水面線計(jì)算成果表

水庫(kù)壩頂高程是2167.2m，防浪墻頂高程是2168.4m，溢洪道人行橋梁底高程2166.2m，相應(yīng)溢洪道最大允許溢洪高度H=2166.2-2163=3.2m，經(jīng)查上表可得，溢洪道最大允許下泄流量為154.8m3/s，根據(jù)本次復(fù)核后采用的調(diào)洪計(jì)算成果，當(dāng)發(fā)生P=0.1%校核洪水，校核洪水位為2165.57m，相應(yīng)的泄量為105m3/s。小于溢洪道最大允許下泄流量(154.8m3/s)，現(xiàn)有溢流條件滿足安全下泄要求的最大下泄流量，溢洪道泄洪能力滿足要求。

3.3 出口消能設(shè)計(jì)要點(diǎn)

消0+000.00-0+058.6屬于消力池段，底板開(kāi)挖高程是2101.0-2103m，基礎(chǔ)巖體為強(qiáng)風(fēng)化下部巖體，和初設(shè)階段吻合，開(kāi)挖邊坡2-5m，基巖為三疊系下統(tǒng)永寧鎮(zhèn)組第二段(T1yn2)泥灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r；三疊系中統(tǒng)關(guān)嶺組第一段(T2g1)黃綠、灰綠色泥巖、紫紅色砂質(zhì)泥巖、頁(yè)巖，橫向坡，邊坡整體穩(wěn)定較好，已采用掛網(wǎng)噴護(hù)C20混凝土厚10cm+Φ28隨機(jī)錨桿支護(hù)，φ50mm排水孔,間排距3m,L=0.5m，邊坡上緣設(shè)置截水溝等處理措施，邊坡穩(wěn)定性好。基礎(chǔ)為強(qiáng)風(fēng)化下部巖體，已采用孔深5m間排距2m的固結(jié)灌漿，間排距3m，L=4.5mΦ28的砂漿錨桿進(jìn)行處理，處理后滿足設(shè)計(jì)要求。消力池起始斷面處收縮水深hc計(jì)算式如下：

(1)

式中：E0為以下游河床為基準(zhǔn)面的泄水建筑物上游總水頭；q為收縮斷面處的單寬流量；φ為流速系數(shù)，0.8。

出口消力池力計(jì)算數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 出口消力池力計(jì)算成果表

根據(jù)上述分析得知，小米水庫(kù)消力池抗滑及抗傾覆穩(wěn)定應(yīng)能滿足要求，底板抗浮穩(wěn)定滿足要求。因?yàn)檫厜Ρ容^高，施工期時(shí)外側(cè)填混凝土與邊墻及開(kāi)挖坡面間存在摩擦力及水壓力，運(yùn)行期外側(cè)混凝土可看作與基巖及邊墻連接緊密，作用力逐漸減小。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上，通過(guò)對(duì)小米水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行全方位的分析，可以保證小米水庫(kù)溢洪道設(shè)計(jì)方案得到全面實(shí)施，提高小米水庫(kù)的整體性，經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)部門(mén)檢驗(yàn)后，該水庫(kù)工程質(zhì)量達(dá)標(biāo)，故可以為類(lèi)似項(xiàng)目提供借鑒。