山西左云十里河水庫除險加固工程施工導流設計

李晉平

山西左云十里河水庫除險加固工程施工導流設計

李晉平

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

山西左云十里河水庫除險加固工程主要施工項目為：大壩加固、灌溉洞改造及新建泄洪沖砂閘等工程。分析了十里河流域的水文地質條件，探討了其導流工程的導流標準、導流方式、導流建筑物設計和導流應急方案。

山西左云；十里河水庫；除險加固；施工導流；方案設計

1 工程概況

十里河水庫位于海河流域桑干河支流十里河上，地處山西省左云縣縣城西南角，是一座防洪、城市供水、灌溉等綜合利用的中型水庫。該水庫現(xiàn)狀總庫容1 060萬m3，壩址以上控制流域面積127 km2，現(xiàn)狀樞紐由大壩、沖沙泄洪洞和灌溉輸水洞組成。

十里河水庫大壩為均質土壩 （由主壩和副壩組成），長1 230m。其中：主壩長330m，最大壩高為16m；副壩長900m，最大壩高為10.6m。大壩上游壩坡為干砌石護坡，下游為碎石護坡。沖沙泄洪洞位于主壩左端樁號0+073m處，為2孔無壓涵洞，原設計泄洪量為240m3／s。涵洞長51m、漿砌石結構、內襯為0.4m厚的混凝土，斷面為城門洞形，底寬為3.2m，高為4.5m。灌溉輸水洞位于壩軸線樁號0+ 346.5m處，為無壓城門洞形涵洞，高為2m，底寬為1.6m，長62m，原設計泄洪量為10m3／s。

本除險加固工程主要施工項目包括大壩加固、灌溉輸水洞改造及新建泄洪沖沙閘等工程。大壩加固包括：主壩壩基高壓噴射灌漿、重建壩頂防浪墻、整修壩頂路面和上下游護坡、新建大壩位移和滲流觀測系統(tǒng)等。灌溉輸水洞改造包括：洞身混凝土鑿毛襯砌和新建進水塔混凝土等。新建泄洪沖沙閘包括：原泄洪洞拆除、土石方開挖及混凝土澆筑等。

2 庫區(qū)水文地質條件

2.1 水文條件

本流域氣候類型屬于溫帶大陸性干旱、半干旱季風氣候，多年平均降水量為413.8mm，多年平均氣溫為5.2℃，多年平均蒸發(fā)量為1 787mm，平均風速為2.8m／s，最大風速為19m／s，風向NE，最大凍土深為186 cm，無霜期為120 d。

十里河水庫所在的十里河上有觀音堂水文站，該站控制流域面積為1 185 km2。由于該水文站與十里河水庫控制流域面積相差較大，因此，設計洪水按無資料地區(qū)考慮，采用《山西省暴雨洪水計算實用手冊》計算。計算結果如表1所示。

表1 十里河水庫洪水成果表Table 1 Shilihe reservoir flood

2.2 地質條件

十里河水庫位于大同盆地西北部，為中低山區(qū)，所處大地構造單元為內蒙斷塊的南緣，出露地層為白堊系上統(tǒng)助馬堡組泥巖夾長石石英沙巖，上第三系上新統(tǒng)低液限黏土，第四系中更新統(tǒng)洪積低液限黏土、中更新統(tǒng)洪積低液限黏土、上更新統(tǒng)風積低液限粉土、洪沖積低液限粉土與卵石混合土，全新統(tǒng)洪沖積低液限粉土與卵石混合土，以及全新統(tǒng)水庫淤積物。庫區(qū)地質構造簡單，斷裂構造不發(fā)育，為單斜巖層。庫區(qū)主要接受大氣降水補給，地下水類型為碎屑巖類裂隙水和松散巖類孔隙潛水。庫區(qū)兩岸巖體土穩(wěn)定性較好，庫區(qū)及庫底不存在滲漏問題。但庫區(qū)淤積問題比較嚴重，目前淤積厚度達6m。壩址十里河流向N30°E，左岸岸坡陡立，岸坡坡度為30°～50°，且沖溝發(fā)育；右岸地勢較平緩，發(fā)育內疊式Ⅰ、Ⅱ級堆積階地。河谷寬90～130m，呈不對稱型，庫壩區(qū)工程地質條件尚好［1］。

3 施工導流方案

3.1 導流標準

本工程為中型水庫，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級別為3級。根據《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》（SL303-2004）的規(guī)定，導流建筑物按5級設計，相應的洪水重現(xiàn)期為5～10年。由于泄洪沖沙閘施工需將大壩進行大開挖，考慮到遇超標準洪水失事后果的嚴重性，導流標準采用壩體攔洪度汛標準。本工程壩型為土壩，圍堰攔蓄庫容為415.8萬m3，小于1 000萬m3，攔洪度汛標準為20～50年一遇?？紤]到主體工程施工期較短，洪峰流量較小，導流標準采用汛期20年一遇標準，相應洪峰流量為610m3／s［2］。

3.2 導流方式

首先施工泄洪沖沙閘，施工導流采用圍堰擋水灌溉輸水洞泄流方式，灌溉輸水洞進口底高程為1 312.1m，最大泄洪量為10.0m3／s；泄洪沖沙閘施工完成后，進行灌溉輸水洞施工。施工導流采用圍堰擋水泄洪沖沙閘泄流方式，泄洪沖沙閘進口底高程為1 310.9m，最大泄洪量為306.0m3／s。

3.3 導流建筑物設計

3.3.1 結構形式

灌溉輸水洞及泄洪沖沙閘圍堰均采用均質土圍堰［3］。泄洪沖沙閘圍堰長為164m，按汛期20年一遇洪水設計，洪峰流量為501m3／s，相應水位為1 322.81 m，堰頂高程為1 323.31m，超高為0.5m，最大堰高為6.80m，堰頂寬為4m，迎水面邊坡為1∶2.0，背水面邊坡為1∶1.75，迎水面采用80 cm厚編織袋土填筑。灌溉輸水洞圍堰長為94m，圍堰按汛期20年一遇洪水設計，相應水位為1 319.64m，堰頂高程為1 320.14 m，最大堰高為3.68m，堰頂寬為3m，迎水面邊坡為1∶2.0，背水面邊坡為1∶1.75，迎水面采用80 cm厚編織袋土填筑。

3.3.2 穩(wěn)定計算

灌溉輸水洞圍堰高度較小，因此，僅對泄洪沖沙閘圍堰進行穩(wěn)定計算。泄洪沖沙閘圍堰堰體為均質土圍堰，堰底高程為1316.50m，上游水位取1322.81m，下游水位按泄洪沖沙閘底高程1 310.9m選取。根據土料場及開挖土料物理力學試驗成果，采用《理正巖土計算軟件》對圍堰進行滲流分析和下游邊坡穩(wěn)定分析，計算結果如表2和表3所示。

表2 施工圍堰滲流分析成果表Table 2 Seepage analysis of the construction cofferdam

表3 施工圍堰邊坡分析成果表Table 3 Side slope analysis of the construction cofferdam

由表2和表3可知，圍堰滲流分析和下游邊坡穩(wěn)定分析均滿足規(guī)范要求。這說明，上游圍堰是穩(wěn)定的。

3.4 導流應急方案

圍堰設計中，在沖沙閘軸線方向預留8m寬的缺口，底板和邊墻采用漿砌石防護，底板厚度為1m，邊墻頂寬為0.5m。擋水時，缺口回填，如遇超標準洪水，挖開缺口泄水。進度安排上，將沖沙閘下部結構施工安排在非汛期，汛期具備過水條件。

4 結語

十里河水庫除險加固工程的施工導流是根據除險加固工程主要設計內容的情況設計的，完全符合該工程的要求。

［1］水利部山西水利水電勘測設計研究院組織編寫.十里河水庫除險加固初設報告［R］.山西省水利水電勘測設計研究院，2008.

［2］水利電力部水利水電建設總局組織編寫.水利水電工程施工組織設計手冊 ［M］.北京：中國水利水電出版社，2009：363-774.

［3］SL 645-2013，水利水電工程圍堰設計規(guī)范［S］.

[責任編輯 楊明慶]

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1008-486X（2015）03-0008-02

2015-05-28

李晉平（1980-），女，山西左權人，工程師，主要從事水利工程施工。