洞口河水庫工程溢洪道方案擬定

周 凱

(貴州新中水工程有限公司，貴陽 550000)

0 引 言

隨著設計理念和施工技術的發(fā)展，已基本解決混凝土面板堆石壩壩頂溢洪的變形適應問題和滲漏排水問題，針對特殊地形地質條件，近年來貴州省多地建設成壩頂溢洪的面板堆石壩，比如六枝特區(qū)的松樹林水庫、盤縣白河溝水庫都是采用壩頂溢流的面板堆石壩，并產生了可觀的經濟效益。為此，在設計面板壩堆石壩泄洪建筑時，可針對特定的地形地質條件采用壩頂溢洪道，達到節(jié)約投資，技術創(chuàng)新的結果。

1 工程概況

根據(jù)建壩條件，洞口河水庫確定采用面板堆石壩，總庫容113萬m3，最大壩高34.5m，為Ⅳ等小(1)型工程，工程任務為村鎮(zhèn)供水和灌溉，設計總供水量為97.9萬m3，受益人口12000人，灌溉面積33.33hm2。

1.1 大壩地形條件

大壩處于右岸、左岸支流交匯口，左岸支流與主河道流向匯合角度50°-60°，交匯口處為一小型山丘，山丘高出河床5-9m；壩軸線位于交匯口處，置于交匯口。河谷為基本對稱的 “W”型斜向谷，巖層傾右岸偏下游，左岸地形坡度為35°-50°，分布有數(shù)層梯形階地；壩址左岸下游約40m處為小型沖溝，切割深度10-15m，寬約20-30m，延伸長度約130m，沖溝頂部為一小型埡口，埡口高程1090m。右岸地形坡度為40°-60°，為一渾圓山體，多為植被覆蓋，壩肩為一埡口，埡口處現(xiàn)為村級水泥路，路面高程1095m；右岸下游為大片河流階地，現(xiàn)多為農田。壩址地形見圖1。

1.2 壩址地層條件

壩址區(qū)出露基巖為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督MP3l炭質泥巖、泥巖、粉砂巖夾少量煤線。左岸覆蓋層較厚，一般7.0-12.0m，強風化厚8.0-12.0m，弱風化8.0-12.0m；河床覆蓋層厚1.0-2.0m，強風化層厚5.0-6.0m，弱風化層厚6.0-8.0m；右岸壩肩埡口處覆蓋層較厚，約10.0-15.0m，山頂及坡面約5.0-10.0m，強風化層厚6.0-12.0m，弱風化7.0-11.0m。

圖1 壩址地形圖像

2 溢洪道方案比選

根據(jù)調洪計算，所需溢洪道凈寬為8.0m，根據(jù)地形條件，選擇了3個方案進行分析，分別為右岸溢洪道方案、左岸溢洪道方案和壩頂溢洪道方案，泄洪方式布置圖如圖2所示。

圖2 右岸、左岸和壩頂溢洪道平面布置圖

2.1 地形地質條件比較

2.1.1 右岸溢洪道

從地形地貌上看，右岸地形先緩后陡，根據(jù)地形地質剖面，溢洪道需設置兩級消力池方可滿足規(guī)范要求；且溢洪道布置在右岸，開挖將會形成10-25m的高邊坡，并且會挖斷原有公路，溢洪道末端雖在引渠處彎向河道，但距離下游住宅僅60m，亦會對下游住戶造成影響；溢洪道布置在右岸會侵占下游壩坡，此時溢洪道邊墻必須高于下游壩坡高程，這就造成溢洪道在溢流堰后35m內邊墻須從6m降到2.5m，造成浪費，投資增加。從地質條件看，壩址右岸壩肩埡口處覆蓋層厚12-15.1m，為早期修建村級水泥路堆渣及第四系殘坡積，下伏基巖為龍?zhí)督M(P3l)灰、深灰、黃褐色炭質泥巖、泥巖、粉砂巖夾少量煤線。由于右岸覆蓋層較厚，溢洪道布置在右岸，開挖量較大，且面臨高邊坡開挖問題。壩址右岸及下游約60m處于P3l煤系地層，20世紀80-90年代，當?shù)卮迕駠L試在壩址右岸下游約50m處人工開挖煤礦，開挖深度約10-35m，由于開挖深度較淺，僅挖出部分煤線夾層，且多為炭質泥巖，開采價值低，開挖規(guī)模不大，后人工回填，經數(shù)十年自然沉降，現(xiàn)多為坡耕地，自然邊坡穩(wěn)定。若溢洪道布置在右岸，溢洪道基礎由于礦洞的存在可能產生不均勻沉降問題[2]。

2.1.2 左岸溢洪道

溢洪道布置在左岸，左岸地形先緩后陡，溢洪道所處位置表層為第四系殘坡積，靠近壩肩位置覆蓋層較淺，為6-8m，中下游段覆蓋層厚8-12m，下伏基巖為龍?zhí)督M(P3l)灰、深灰、黃褐色炭質泥巖、泥巖、粉砂巖夾少量煤線。根據(jù)地形地質剖面，溢洪道需設置兩級消力池方可滿足規(guī)范要求。左岸溢洪道所處位置多為耕地，覆蓋層較厚，開挖后會形成15-22m的高邊坡，并且會侵占下游壩坡，此時溢洪道邊墻必須高于下游壩坡高程，這就造成溢洪道在溢流堰后25m內邊墻須從5.5m降到2.5m，造成浪費，投資增加。再者溢洪道布置于左岸，將會影響導流洞的布置，相對于壩頂溢洪道和右岸溢洪道，導流隧洞長度將會增加199m，左岸溢洪道的投資必將大于壩頂溢洪道和右岸溢洪道[3]。

2.1.3 壩頂溢洪道

溢洪道布置到壩頂，洪水經壩頂溢洪道下泄到下游，正對下游河道，消力池段地形平緩，長度滿足消力池布置，經消力池后，平順的流入下游河道。且消力池末端距離住宅區(qū)最近150m，將泄洪的影響降到最低。

溢洪道布置在壩頂，正對下游河床，床覆蓋層厚約1.0-2.0m，下伏基巖為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l)灰、深灰、黃褐色黏土巖、粉砂巖、硅質巖夾煤，巖層總體產狀N26W/NE∠39°，河床強風化厚5.0-6.0m，地質條件良好。

從地形地質條件看，壩頂式溢洪道明顯優(yōu)于岸坡式溢洪道。

2.2 技術經濟條件

根據(jù)3種溢洪道的布置方式，計算主要工程量表，進行技術經濟比較，具體比較見表1。

表1 泄水方式比較表

續(xù)表1 泄水方式比較表

從表1可知，由于岸坡式溢洪道在地形上都存在先緩后陡的條件，造成溢洪道都需要設置兩級消力池，相對于壩頂溢洪道，投資翻倍。故從技術經濟上比較，壩頂式溢洪道明顯優(yōu)于岸坡式溢洪道。

綜上，從地形地質條件比較和經濟技術比較，最終采用壩頂式溢洪道[4]。

3 結 語

綜上所述，水庫工程各組成部分建筑物應根據(jù)不同的地形地質等條件，靈活選用布置方案，尤其是水庫工程最先考慮的溢洪道的布置，應著重從地形、地質、運行管理、技術可行性、經濟合理性、環(huán)境友好性等方面進行多方案技術經濟比較，協(xié)調各方面因素同時，降低工程總投資，使工程產生更優(yōu)的綜合效益。