嵩山水库除险加固工程施工导流与排水

贺芳丁，曹雪峰，吴福民

（1.山东省水利科学研究院，山东 济南 250013；2.济南水文水资源勘测局，山东 济南 250014；3.定陶县水务局，山东 定陶 274100）

嵩山水库位于山东省临朐县西南约25 km处，弥河支流石河上游。水库始建于1966年10月，1970年1月建成蓄水，是一座以防洪、灌溉为主，兼有水产养殖、水力发电等综合利用的重点中型水库。水库控制流域面积151 km2，总库容5 628万m3，“三查三定”核定水库100年一遇洪水设计，相应洪水位290.03 m；300年一遇洪水校核，最高洪水位290.98 m。

按照《水库大坝安全鉴定办法》的有关规定，嵩山水库于2003年被鉴定为Ⅲ类坝；2008年完成了除险加固初步设计报告并得到上级有关部门的批复。

该水库除险加固工程主要内容有：大坝抗震加固、防渗加固，坝顶加高、加宽、上下游坝坡整顿补坡整平，上游石护坡、防浪墙拆除重建，下游新建坝脚排水沟、阶地坝段增建坝后排水体等；溢洪闸拆除重建、上游铺盖及上下游翼墙重建、溢洪道泄槽开挖、新建交通桥及消能防冲设施；放水洞钢筋混凝土管内衬夹砂玻璃钢管，竖井、廊道与坝体间接触灌浆等。

嵩山水库放水洞底高程与溢洪道底高程相差21.5 m，在溢洪道底高程以下的坝前施工均需通过放水洞导流。本文针对该水库除险加固工程施工导流与排水方案进行分析。

1 施工导流标准

施工导流建筑物属临时建筑物，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），本工程的临时建筑物为5级，其洪水重现期为10～5年。由于嵩山水库流域面积较大，根据总体工期安排，主体工程施工安排在非汛期进行，为避免非汛期较强降雨影响主体工程施工安全，导流建筑物取10年一遇洪水设计。

2 施工导流洪水计算

各计算时段面雨量采用非汛期（10月1日～次年5月31日）年最大值法进行统计计算，在场次降雨量过程中滑动挑选。本次应用算术平均法计算面雨量，采用嵩山水库站历年实测雨量资料系列（1971—2000年连续30年非汛期的降雨资料）推求流域设计面雨量。

利用矩法公式，参照《山东省大中型水库防洪安全复核洪水计算办法》（试行），计算出本流域的非汛期设计雨型、设计净雨，采用山东省综合瞬时单位线推求出嵩山水库当年10月～次年5月10年一遇非汛期设计洪水过程线（见表1）。

溢洪道和大坝施工时用放水洞作为导流洞，采用水量平衡方程和库容、放水洞泄量曲线联解，逐时段演算推求水库蓄量、泄量变化过程。

基本公式：

式中：Q1、q1为时段初入库、出库流量，m3/s；Q2、q2为时段末入库、出库流量，m3/s；V1、V2为时段初、末水库蓄水量，104m3；Δt为计算时段，取 Δt=1 h。

起调水位为放水洞进口顶高程262.00 m，经查算《嵩山水库“三查三定资料汇编”》并核对得水库水位-库容-放水洞泄量关系，经计算，水库在大坝和溢洪道除险加固施工时，施工期内10年一遇设计洪水位最高为263.09 m；在放水洞进行除险加固施工时，在放水洞不放水工况下，水库在施工期内10年一遇洪水位为263.25 m。不同工况调洪计算成果见表2。

表1 非汛期设计洪水成果表 m3/s

表2 施工期洪水调洪计算成果表 （P=10%）

3 围堰设计

3.1 堰顶高程的确定

经计算，水库在施工期内10年一遇设计洪水位最高为263.09 m，波浪爬高0.54 m，安全超高取0.5 m，故在施工期用放水洞做导流洞时，施工围堰堰顶高程为264.13 m；在放水洞进行除险加固施工时，放水洞不放水，水库在施工期内10年一遇洪水位为263.25 m，波浪爬高0.54 m，安全超高取0.5 m，故在此工况下，施工围堰堰顶高程为264.29 m。

3.2 围堰尺寸及结构形式

由于放水洞除险加固工程规模较小，施工工程量不大，主体结构安排在一个非汛期内完成。除险加固工程施工中，需填筑围堰保护施工的工程项目包括：进水渠、出水渠拆除重建施工，原钢筋混凝土输水管内衬夹砂玻璃钢管施工，竖井底部闸门槽施工等。根据上述工程条件，施工时需在放水洞进水渠上游筑一围堰，堰顶高程为264.29 m。围堰采用土石围堰，根据现状地形条件，围堰底高程253.40 m。利用溢洪道开挖土方进行填筑，采用1 m3挖掘机开挖，74 kW推土机推运碾压。

3.3 围堰平面布置与结构设计

围堰布设在放水洞进水口上游，平面上呈弧形分布，两端分别与大坝及岸坡相接，中心线长约110 m。围堰采用土石围堰，堰顶宽度为4 m，坡度1∶2.5。填筑材料利用溢洪闸提前开挖的部分石碴料，总量2 572 m3。围堰在迎水面采用编织袋土保护，并铺设复合土工膜防渗，复合土工膜规格为200 g/m2/0.3 mm/200 g/m2，总量约311 m2。

4 施工排水

4.1 基坑初期排水

由于围堰建在放水洞进水口上游，迎水面用土工布防渗，因此围堰保护范围内渗漏水量较少，围堰范围内的少量积水初步选用IS80-65-125型离心泵抽排。

4.2 经常性排水

经常性排水主要考虑降雨汇水、施工弃水。施工排水采用明排方式，在围堰下游面高程264.29 m以下，排水沟随围堰下游面分层开挖、逐级下设，在围堰的下游坡脚挖设相应的集水井，每个集水井配备2台WQ10×15－1.5 型潜水电泵 （Q=10 m3/h，H=20 m，N=1.5 kW），并备用2台IS150－125－250A型离心式清水泵（Q=190 m3/h，H=18 m，N=15 kW）。

5 结语

本文根据实际工程情况对嵩山水库除险加固施工期导流与排水方案进行了具体计算与分析，最终确定了合理的围堰高程。该水库加固工程于2009年全面实施，2010年结束，现已运行2年。在水库运行过程中，未见异常现象，水库加固工程发挥了重要作用，水库的社会经济效益已逐步显现。实践证明，施工导流与排水方案合理可行，可为今后其他水利工程提供参考。