下峪水庫溢洪道工程設計綜述

梁桂萍

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

下峪水庫位于襄垣縣古韓鎮(zhèn)下峪村附近，屬海河流域濁漳西源的下峪河。水庫壩址以上控制流域面積29.67 km2，總庫容 307 萬 m3，灌溉面積 533.33 hm2，是一座以防洪、灌溉為主，兼顧養(yǎng)殖的?。ㄒ唬┬退畮臁?/p>

2 溢洪道現(xiàn)狀

溢洪道位于右壩肩，為開敞式土基泄槽，泄槽段局部為漿砌石防護，多數(shù)損壞、坍塌，出口無消能設施。溢洪道處地形較平坦，為筑壩時取土形成的一平緩臺地。溢洪道進口段位于右岸壩前庫區(qū)，進口段引水渠兩側墻及底板地基主要為上更新統(tǒng)坡洪積低液限粉土，結構松散，厚度2～5 m。其下為中更新統(tǒng)洪積低液限黏土，結構較密實，厚度大于20 m。該段地下水位埋深3～4 m。溢洪道泄槽段位于右壩肩處，地形較平坦，為筑壩時取土形成的一平緩臺地。泄槽段兩側墻及底板出露地層為中更新統(tǒng)洪積低液限黏土，局部夾低液限粉土，結構較密實。厚度12～20 m。其下為下更新統(tǒng)洪積低液限黏土，結構較密實，厚度大于20 m。

出口消能段位于右壩肩岸坡下游處，本段持力層主要為中更新統(tǒng)洪積低液限黏土，結構較密實，厚度大于12～18 m。其下為下更新統(tǒng)洪積低液限黏土，結構較密實，厚度大于20 m。出口處表層為上更新統(tǒng)坡洪積低液限粉土，結構松散，厚度0～2.5 m。

現(xiàn)狀水庫溢洪道無控制閘，根據(jù)地形、地質條件及溢洪道運行特點，經(jīng)綜合考慮確定采用溢洪道堰頂高程不降低方案對其進行加固。

3 溢洪道工程設計

3.1 工程布置

溢洪道位于大壩右壩肩，為開敞式土基溢洪道，末端采用底流消能，由引渠段、控制段、泄槽段、出口消能段四部分組成。設計泄量69.0 m3/s，校核泄量124.0 m3/s。

溢洪道全長311.9 m。底板與側墻均為M7.5漿砌石結構，迎水面均采用200 mm厚的C30素混凝土護面，并在表層設直徑10 mm的鋼筋網(wǎng)，間距200 mm×200 mm。兩側擋墻為M7.5漿砌石重力式擋墻，基礎厚1.0 m；底板結構為0.6 m厚的M7.5漿砌石，并沿縱向在每個結構分縫單元上游側設齒墻。底板與側墻均設置縱、橫伸縮縫，間距10～15 m，縫寬20 mm，縫內設橡膠止水帶、瀝青木板及塑料膠泥密封膏。

引渠段樁號YH0-109.4—YH0+000，長109.4 m，底板高程896.70 m，底坡為平坡。左側擋墻長109.4 m，右側擋墻長104.8 m，底板長96.3 m。兩側墻平面布置為弧線形，兩側墻分別高出底板1.2～3.2 m（樁號YH0-090.3 上游），3.2～4.0 m（樁號 YH0-90.3—YH0+000）。底板底寬 34.23～16 m（樁號 YH0-90.3—0+000）。

控制段樁號YH0+000—YH0+024，長24 m，底板高程897.00 m，底坡為平坡，底寬16 m，底部凈寬14.8 m。溢流堰上部現(xiàn)狀有溢洪道交通橋、渡槽及輸水管道。本次設計溢流堰內保留現(xiàn)有正在使用的橋墩，并對其表面進行維護，其余全部拆除。

泄槽段樁號YH0+024—YH0+182.5，長158.2 m，底寬16 m，底坡在樁號0+024—0+132.5段為1∶1，樁號0+132.5—0+182.5段為1∶7.5。兩側擋墻高出底板4.0 m。底板上的縱橫伸縮縫下設排水盲溝，溝內填充碎石和排水花管。

出口消能段樁號YH0+182.5—YH0+203.3，采用底流消能，底板高程889.26 m。消力池采用矩形斷面，底寬16 m。兩側擋墻高出底板4.5 m。底板與側墻連接處設縱向伸縮縫，在樁號YH0+192.5處設橫向伸縮縫，縫下設排水盲溝，溝內填充碎石和排水花管。消力池出口設坎，坎高1.0 m，坎厚800 mm。

溢洪道地基除引渠段外，其余均采用3∶7灰土加固，兩側墻灰土厚80 cm，底板灰土厚60 cm。

為防止溢洪道泄洪沖刷下游河床，在消力池下游設800 mm厚的格柵籠石護坦，沿水流方向長度5 m，寬度16 m。

3.2 溢洪道水力計算

3.2.1 泄流能力計算

溢洪道控制段為開敞式無坎寬頂堰，泄流能力計算采用《溢洪道設計規(guī)范》相關公式，水庫水位—溢洪道泄量關系見表1。

表1 水庫水位—溢洪道泄量關系表

根據(jù)調洪成果，下峪水庫校核洪水位899.93 m，相應溢洪道校核泄量124 m3/s，堰上水頭為2.93 m；設計洪水位898.99 m，相應溢洪道設計泄量69 m3/s，堰上水頭為1.99 m。

3.2.2 泄槽段水力計算

泄槽段水面線根據(jù)能量方程采用分段求和法計算，水流摻氣水深按《溢洪道設計規(guī)范》相關公式計算。根據(jù)《溢洪道設計規(guī)范》，泄槽段邊墻高度應根據(jù)波動及摻氣后的水面線，再加0.5～1.5 m的安全超高值。本工程為除險加固工程，考慮到工程實際地形，泄槽段邊墻高度應綜合考慮水面線計算成果和邊墻擋土高度確定。

水面線計算取溢洪道設計泄量69.0 m3/s和校核最大泄量124.0 m3/s進行計算，計算成果分別見表2和表3。

3.2.3 出口消能段水力計算

溢洪道為土基，考慮到實際地形地質條件及溢洪道現(xiàn)狀，確定溢洪道出口消能采用底流消能方式。消力池水力計算結果見表4。

表2 設計泄量溢洪道水面線計算成果表

表3 校核泄量溢洪道水面線計算成果表

表4 消力池水力計算結果表

根據(jù)消力池水力計算結果，確定消力池長度為20 m，池深結合實際地形取0.8 m。

4 結語

溢洪道工程是下峪水庫除險加固工程中非常重要的部分。溢洪道設計是否合理，直接決定水庫除險加固工程的投資，影響溢洪道能否正常運行、安全泄洪，進而影響大壩整體安全。通過除險加固，可為水庫下游居民提供生命和財產(chǎn)安全保障，保證水庫正常興利調度。