江家口水庫泄水建筑物設(shè)計(jì)

(四川省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，成都，610072)

1 工程概況

平昌縣江家口水庫工程是一座以防洪為主，結(jié)合發(fā)電等綜合利用的水利工程。水庫壩址位于平昌縣境內(nèi)通江左岸支流澌灘河中游河段。本工程為Ⅱ等大(2)型水庫，樞紐由瀝青混凝土心墻堆石壩、左岸開敞式溢洪道、右岸泄洪放空洞和引水發(fā)電系統(tǒng)組成。水庫汛期限制水位389.00m，防洪高水位407.50m，正常蓄水位407.00m，總庫容18 342萬m3，防洪庫容8304萬m3。擋水及泄洪建筑物按100年一遇洪水設(shè)計(jì)，2000年一遇洪水校核。

2 地形地質(zhì)條件

壩址區(qū)河流流向呈“S”型，兩岸山體雄厚，為“V”型河谷，岸坡為臺(tái)階狀斜坡或陡坡，兩岸自然坡高120m～250m，河床高程318m～324m。壩址區(qū)出露地層依次為侏羅系上統(tǒng)蓬萊鎮(zhèn)組上段(J3p2)、白堊系下統(tǒng)蒼溪組(K1c)，第四系全新統(tǒng)(Q4)覆蓋層主要分布于河床及兩岸緩坡。壩區(qū)巖性主要為粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖互層夾砂巖。

3 泄洪建筑物布置原則

(1)本工程為渠江流域防洪規(guī)劃的防洪水庫之一，泄洪規(guī)模較大。為滿足水庫運(yùn)行的靈活性，結(jié)合樞紐區(qū)的地形地質(zhì)條件，泄水建筑物采用表孔溢洪道和底孔泄洪放空洞聯(lián)合泄洪的布置型式。底孔泄洪放空洞施工期兼作導(dǎo)流洞。

(2)利用樞紐區(qū)河道右岸為凸岸的地形地質(zhì)條件，泄洪放空洞軸線“截彎取直”。

(3)利用左岸為凹岸且地形較緩的特點(diǎn)，布置表孔溢洪道可以減少開挖量和避免形成高邊坡。

(4)施工導(dǎo)流期，根據(jù)洪水規(guī)模，需設(shè)置1條低位導(dǎo)流洞和利用2條底孔泄洪放空洞參與導(dǎo)流。后期封堵導(dǎo)流洞，改造底孔泄洪放空洞出口形成挑流鼻坎作為永久泄水建筑物。下泄校核洪水時(shí)，2條底孔泄洪洞敞泄后剩余的泄洪量由溢洪道承擔(dān)，從而確定溢洪道的孔口尺寸。

4 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 表孔溢洪道

溢洪道布置于大壩左岸，由引渠段、閘室段、泄槽段和挑坎段組成，平面上除引渠及挑坎段呈弧線布置外，其余均呈直線布置，總長(zhǎng)883.80m。

引渠段長(zhǎng)283.30m，底板高程383.00m，采用混凝土重力式擋墻擋護(hù)。閘室順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)50.0m，閘頂寬度54m，閘頂高程412.20m，共3孔，閘孔凈寬12.0m；溢流堰采用駝峰堰型，堰頂高程388.0m，設(shè)平板檢修閘門一扇，下游側(cè)設(shè)弧形工作門一扇。泄槽段長(zhǎng)470.0m，凈寬度為46m，底坡i=1/10，等寬矩形斷面。泄槽出口段后采用半徑70m圓弧段連接挑流鼻坎，反弧挑流段長(zhǎng)50.5m。在挑坎后基礎(chǔ)333.0m高程下設(shè)C20混凝土護(hù)坦，其長(zhǎng)度為30m。

4.2 底孔泄洪放空洞

4.2.1 1#泄洪放空洞

1#泄洪放空洞進(jìn)口位于大壩右岸上游側(cè)，由引渠段、閘室段、無壓隧洞段、明渠段及挑坎段組成，平面上除挑坎外呈直線布置，全長(zhǎng)979.0m。

引渠段長(zhǎng)48m，底板高程339.50m。閘室段順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)48m，底板高程339.50m，閘室頂高程412.20m，塔井內(nèi)布置平板檢修門1扇及弧形工作門1扇，事故檢修門孔口尺寸6m×11m(寬×高)，工作門孔口尺寸6m×9m(寬×高)。閘室末端接無壓隧洞，長(zhǎng)795.0m，采用城門洞型，進(jìn)口底板高程337.80m，出口底板高程333.257m，底坡i=1/175，進(jìn)口漸變段長(zhǎng)100m，底寬7m～9.5m，直墻高度13m～10m；其余洞段底寬9.5m，直墻高10m。隧洞出口下游設(shè)置水平長(zhǎng)度10m的明渠段，渠底為平坡，底板高程333.257m，底寬9.5m，邊墻高度13.5m，采用混凝土整體式矩形渠。挑流段水平長(zhǎng)48m，反弧半徑85m。在挑坎后基礎(chǔ)333.00m高程之下設(shè)混凝土護(hù)坦，長(zhǎng)30m。

4.2.2 2#泄洪放空洞

2#泄洪放空洞由引渠段、閘室段、無壓隧洞段及挑坎段組成，平面上均呈直線并與1#泄洪放空洞大致平行布置，全長(zhǎng)1064.4m。其進(jìn)口位于1#泄洪放空洞右側(cè)，中心線間距78m。

引渠段長(zhǎng)63.4m，底板高程339.50m。閘室結(jié)構(gòu)同1#泄洪放空洞。無壓隧洞段長(zhǎng)度885.0m，采用城門洞型，進(jìn)口底板高程337.80m，出口底板高程332.74m，底坡i=1/175，洞身斷面同1#泄洪放空洞。挑流段水平總長(zhǎng)度48.0m，反弧半徑85m。在挑坎后基礎(chǔ)330.00m高程下設(shè)混凝土護(hù)坦，長(zhǎng)20m。

圖1 泄水建筑物平面布置

圖2 表孔溢洪道縱斷面

圖3 1#泄洪放空洞縱斷面

圖4 2#泄洪放空洞縱斷面

5 水力學(xué)模型試驗(yàn)

5.1 泄流能力

表1 溢洪道泄流能力計(jì)算成果與模型試驗(yàn)成果對(duì)比

從表1中可知，溢洪道最大泄流量試驗(yàn)值略大于計(jì)算值，溢洪道尺寸滿足要求。

表2 泄洪放空洞泄流能力計(jì)算成果與模型試驗(yàn)成果對(duì)比

從表2中可知，泄洪放空洞最大泄流量試驗(yàn)值略大于計(jì)算值，泄洪放空洞尺寸滿足要求。

水庫在2000年一遇校核洪水情況下，校核洪水位410.60m，表孔溢洪道和兩條底孔泄洪放空洞設(shè)計(jì)總下泄流量為9791m3/s。經(jīng)過模型試驗(yàn)結(jié)果得到校核洪水位時(shí)溢洪道+泄洪放空洞(2條)總下泄流量為10 786.02m3/s，比計(jì)算下泄流量大995.02m3/s(10.16%)，泄流能力滿足要求。

6 結(jié)語

(1)本工程為渠江流域防洪規(guī)劃的防洪水庫之一，泄洪規(guī)模大。合理的泄水建筑物布置和流量分配設(shè)計(jì)是本工程的重點(diǎn)。

(2)泄洪放空洞前期參與導(dǎo)流，在后期改造出口鼻坎作為永久泄水建筑物，節(jié)約了工程投資。

(3)通過水力學(xué)模型試驗(yàn)，論證了表孔溢洪道和底孔泄洪放空洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性，并進(jìn)行了體型結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。