葛大水庫溢洪道加固設(shè)計(jì)

諶玉萍

【摘要】根據(jù)葛大水庫溢洪道實(shí)際存在的問題，提出了該溢洪道加固設(shè)計(jì)方案，有效的解決了溢洪道存在的問題，確保了工程和下游人民及國(guó)家財(cái)產(chǎn)的安全。

【關(guān)鍵詞】葛大水庫；溢洪道；溢流堰；陡槽；消力池；邊墻；底板；設(shè)計(jì)

1 工程概況

葛大水庫位于于都縣葛坳鄉(xiāng)蛇頸村，處于梅江二級(jí)支流葛坳河上，壩址以上集水面積0.60km2，主河長(zhǎng)1.35km，河道平均縱比降30.6‰。水庫于1958年動(dòng)工興建，1961年竣工，主要建筑物由大壩、溢洪道、灌溉引水系統(tǒng)及渠系建筑物組成，是一座以灌溉為主，兼有養(yǎng)殖、防洪等綜合效益的?。?）型水庫。水庫總庫容99.4萬m3，設(shè)計(jì)灌溉面積1800畝。

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201—94）及《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252—2000）的規(guī)定：葛大水庫樞紐工程等為Ⅴ等，水工建筑物級(jí)別：永久性主要建筑物大壩、溢洪道、引水系統(tǒng)為5級(jí)，永久性次要建筑物為5級(jí)。設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)采用30年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇。加固后葛大水庫死水位為169.73m，正常蓄水位為181.40m，設(shè)計(jì)洪水位為181.85m，校核洪水位為182.06m。

該水庫地理位置重要，保護(hù)下游人口5000人、耕地面積1800畝和319國(guó)道200m。

2 溢洪道現(xiàn)狀及存在的主要問題

溢洪道緊鄰大壩左側(cè)，由大壩左岸山體開挖而成，為無閘控制開敞式溢洪道，系人工開挖而成明渠式溢洪道，2010年葛坳鄉(xiāng)政府對(duì)溢洪道進(jìn)行了應(yīng)急除險(xiǎn)襯護(hù)加固處理，主要為拆除溢流堰，并對(duì)進(jìn)口引水渠邊墻進(jìn)行了襯護(hù)。

溢洪道長(zhǎng)26m，進(jìn)口寬約4.0m，進(jìn)口底板高程為180.80m，未達(dá)設(shè)計(jì)規(guī)模，比正常蓄水位低1.4m。溢洪道未完建，無泄水槽和消能設(shè)施，泄洪時(shí)水流直沖大壩左岸下游壩坡，嚴(yán)重威脅大壩安全。

溢洪道兩側(cè)均設(shè)有漿砌石邊墻，頂寬20～30cm左右，高度為0.5～1.2m左右，質(zhì)量一般。溢洪道基巖巖性為強(qiáng)風(fēng)化砂巖。溢洪道邊墻高度不足，抗滑穩(wěn)定不能滿足規(guī)范要求。

3 溢洪道加固設(shè)計(jì)

3.1 溢洪道加固總體布置

對(duì)原溢洪道進(jìn)行拆除重建，根據(jù)溢洪道所處的地形及地質(zhì)條件，對(duì)溢洪道進(jìn)行平面布置及縱斷面設(shè)計(jì)，溢流堰堰頂恢復(fù)至正常蓄水位181.40m高程，新建進(jìn)口段、控制段、泄槽段、消能段尾水渠段邊墻及底板。溢洪道總體布置見圖1和圖2。

圖1 溢洪道加固設(shè)計(jì)平面布置圖

圖2 溢洪道加固設(shè)計(jì)縱斷面圖

3.2 溢洪道加固處理設(shè)計(jì)

⑴ 進(jìn)口段加固設(shè)計(jì)

進(jìn)口段平面布置：進(jìn)水口前3m設(shè)置一八字形喇叭口，喇叭口首端寬7.5m，末端寬4m。

進(jìn)口段底板高程180.80m，左側(cè)邊墻墻高為2.2m，右側(cè)邊墻墻高根據(jù)大壩上游坡的輪廓線確定，為 1.48～3.2m。進(jìn)口段底板及邊墻采用C20鋼筋砼結(jié)構(gòu)。

⑵ 控制段加固設(shè)計(jì)

控制段溢流堰為有坎寬頂堰，堰高0.6m，堰進(jìn)口邊緣采用半徑為0.3m的圓弧修圓，堰順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)4m，堰頂高程181.40m，溢流凈寬4m。

溢流堰采用C20鋼筋結(jié)構(gòu)，堰體厚1m。邊墻采用C20鋼筋砼結(jié)構(gòu)，左側(cè)墻高1.6m，右側(cè)墻高2.6m。

⑶ 泄槽及消能防沖設(shè)計(jì)

根據(jù)溢洪道所處地形條件，溢洪道設(shè)計(jì)為二級(jí)消能。

① 一級(jí)泄槽

控制段末端布置一級(jí)泄槽，一級(jí)泄槽在平面上設(shè)置一彎道，轉(zhuǎn)彎半徑10m，轉(zhuǎn)角7.84°。泄槽前段9.5m處為漸變段，漸變段首端寬4m，末端寬1.5m，此后泄槽寬都均為1.5m。

一級(jí)泄槽長(zhǎng)39.8m，在樁號(hào)K0+004.000～K0+020.600m，縱坡為1：5.929，在樁號(hào)K0+020.600～K0+043.800m，縱坡為1：2，兩縱坡用半徑為20m的圓弧段銜接。一級(jí)泄槽底板起點(diǎn)高程181.40m，末端高程167.00m。兩側(cè)邊墻按校核水位流量的摻氣水深加1 m超高控制。

一級(jí)泄槽地板厚0.3m，底板及邊墻采用C20鋼筋砼結(jié)構(gòu)。

② 一級(jí)消力池

一級(jí)泄槽末端設(shè)置一級(jí)消力池，消力池底寬1.5m，池深、池長(zhǎng)由消能計(jì)算確定，經(jīng)計(jì)算：池深1.3m，池長(zhǎng)12m，尾坎高1.3m。

底板為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，厚0.6m，消力池底板設(shè)置排水孔，排水孔縱向間距1.5m。消力池邊墻采用C20砼澆筑，墻高3m，墻寬0.5m。

③ 二級(jí)泄槽

一級(jí)消力池末端接二級(jí)泄槽，二級(jí)泄槽寬1.5m，長(zhǎng)12m，縱坡1：5。兩側(cè)邊墻按校核水位流量的摻氣水深加1 m超高控制。二級(jí)泄槽地板厚0.3m，底板及邊墻采用C20鋼筋砼結(jié)構(gòu)。

④ 二級(jí)消力池

二級(jí)泄槽末端設(shè)置一級(jí)消力池，消力池底寬1.5m，池深、池長(zhǎng)由消能計(jì)算確定，經(jīng)計(jì)算：池深8m，池長(zhǎng)5m，尾坎高0.8m。

底板為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，厚0.3m，消力池底板設(shè)置排水孔，排水孔縱向間距1.5m，消力池邊墻采用C20砼澆筑，墻高2.1m，墻寬0.3m。

⑷ 尾水渠整治

二級(jí)消力池出口接尾水渠，縱坡為1%，二級(jí)消力池后前段10m為采用鋼筋砼結(jié)構(gòu)，此后為土渠，尾水渠末端和老河床相接。

3.3 溢洪道加固設(shè)計(jì)計(jì)算

溢洪道溢流凈寬4.0m，溢洪道泄流能力計(jì)算采用公式：

計(jì)入水頭損失的溢洪道泄流能力計(jì)算成果見表3.2.1。

表3.2.1 庫水位～溢洪道下泄流量關(guān)系表

庫水位（m） 181.40 181.60 181.80 182.00 182.20 182.40

泄流量（m3/s） 0.00 0.54 1.53 2.81 4.30 5.99

庫水位（m） 182.60 182.80 183.00 183.20 183.40

泄流量（m3/s） 7.84 9.84 11.98 14.23 16.60

由庫水位～溢洪道下泄流量關(guān)系得出水庫加固后的調(diào)洪演算成果見表3.2.2。

表3.2.2 溢洪道加固后調(diào)洪演算成果表

頻 率

項(xiàng) 目 P（%）

0.33 0.5 3.33 5 10

壩前最高庫水位（m） 182.06 182.02 181.85 181.82 181.76

相應(yīng)最大下泄流量（m3/s） 3.27 2.98 1.87 1.65 1.31

由溢洪道加固后的調(diào)洪演算成果，根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL274—2001）規(guī)定，計(jì)算壩頂超高。壩超高按下式計(jì)算：Y=R5%+e+A。計(jì)算成果見表3.2.3。

表3.2.2 葛大水庫大壩壩頂超高計(jì)算成果表 單位：m

項(xiàng) 目

運(yùn)行情況 庫水位 R5% e A Y 計(jì)算所需壩頂高程

正常運(yùn)用

（設(shè)計(jì)洪水P=3.33%） 181.85 1.32 0.004 0.5 183.67 183.67

非常運(yùn)用

（校核洪水P=0.33%） 182.06 0.77 0.002 0.3 183.13 183.13

由表3.2.2可知，計(jì)算所需最大壩頂高程183.67m，現(xiàn)狀大壩壩頂高程185.27～185.79m，溢洪道加固后壩頂高程滿足規(guī)范要求的抗洪高度。

（溢洪道泄槽水面線的推求和消力池消能防沖計(jì)算略）

4 結(jié)束語

葛大水庫溢洪道加固設(shè)計(jì)，是在工程現(xiàn)狀和實(shí)際地形勘測(cè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的加固設(shè)計(jì)，通過加固設(shè)計(jì)的實(shí)施，溢洪道堰頂高程加高至正常蓄水位，恢復(fù)了水庫設(shè)計(jì)效益，新建了進(jìn)口段、溢流堰、泄槽和消能設(shè)施，解決了引水渠邊墻高度不足，抗滑穩(wěn)定不足、泄洪時(shí)洪水直沖大壩左岸下游壩坡和無消能設(shè)施等問題。對(duì)確保葛大水庫的安全運(yùn)行及下游人民和國(guó)家財(cái)產(chǎn)安全取得了良好的效果。

參考文獻(xiàn)：

[1] 《溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范》SL253-2000；

[2] 《水利計(jì)算手冊(cè)》武漢大學(xué)水利水電學(xué)院 李煒主編