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下峪水库溢洪道工程设计综述

2014-12-16梁桂萍

山西水利 2014年7期
关键词:液限消力池溢洪道

梁桂萍

(山西省水利水电勘测设计研究院,山西 太原 030024)

1 工程概况

下峪水库位于襄垣县古韩镇下峪村附近,属海河流域浊漳西源的下峪河。水库坝址以上控制流域面积29.67 km2,总库容 307 万 m3,灌溉面积 533.33 hm2,是一座以防洪、灌溉为主,兼顾养殖的小(一)型水库。

2 溢洪道现状

溢洪道位于右坝肩,为开敞式土基泄槽,泄槽段局部为浆砌石防护,多数损坏、坍塌,出口无消能设施。溢洪道处地形较平坦,为筑坝时取土形成的一平缓台地。溢洪道进口段位于右岸坝前库区,进口段引水渠两侧墙及底板地基主要为上更新统坡洪积低液限粉土,结构松散,厚度2~5 m。其下为中更新统洪积低液限黏土,结构较密实,厚度大于20 m。该段地下水位埋深3~4 m。溢洪道泄槽段位于右坝肩处,地形较平坦,为筑坝时取土形成的一平缓台地。泄槽段两侧墙及底板出露地层为中更新统洪积低液限黏土,局部夹低液限粉土,结构较密实。厚度12~20 m。其下为下更新统洪积低液限黏土,结构较密实,厚度大于20 m。

出口消能段位于右坝肩岸坡下游处,本段持力层主要为中更新统洪积低液限黏土,结构较密实,厚度大于12~18 m。其下为下更新统洪积低液限黏土,结构较密实,厚度大于20 m。出口处表层为上更新统坡洪积低液限粉土,结构松散,厚度0~2.5 m。

现状水库溢洪道无控制闸,根据地形、地质条件及溢洪道运行特点,经综合考虑确定采用溢洪道堰顶高程不降低方案对其进行加固。

3 溢洪道工程设计

3.1 工程布置

溢洪道位于大坝右坝肩,为开敞式土基溢洪道,末端采用底流消能,由引渠段、控制段、泄槽段、出口消能段四部分组成。设计泄量69.0 m3/s,校核泄量124.0 m3/s。

溢洪道全长311.9 m。底板与侧墙均为M7.5浆砌石结构,迎水面均采用200 mm厚的C30素混凝土护面,并在表层设直径10 mm的钢筋网,间距200 mm×200 mm。两侧挡墙为M7.5浆砌石重力式挡墙,基础厚1.0 m;底板结构为0.6 m厚的M7.5浆砌石,并沿纵向在每个结构分缝单元上游侧设齿墙。底板与侧墙均设置纵、横伸缩缝,间距10~15 m,缝宽20 mm,缝内设橡胶止水带、沥青木板及塑料胶泥密封膏。

引渠段桩号YH0-109.4—YH0+000,长109.4 m,底板高程896.70 m,底坡为平坡。左侧挡墙长109.4 m,右侧挡墙长104.8 m,底板长96.3 m。两侧墙平面布置为弧线形,两侧墙分别高出底板1.2~3.2 m(桩号YH0-090.3 上游),3.2~4.0 m(桩号 YH0-90.3—YH0+000)。底板底宽 34.23~16 m(桩号 YH0-90.3—0+000)。

控制段桩号YH0+000—YH0+024,长24 m,底板高程897.00 m,底坡为平坡,底宽16 m,底部净宽14.8 m。溢流堰上部现状有溢洪道交通桥、渡槽及输水管道。本次设计溢流堰内保留现有正在使用的桥墩,并对其表面进行维护,其余全部拆除。

泄槽段桩号YH0+024—YH0+182.5,长158.2 m,底宽16 m,底坡在桩号0+024—0+132.5段为1∶1,桩号0+132.5—0+182.5段为1∶7.5。两侧挡墙高出底板4.0 m。底板上的纵横伸缩缝下设排水盲沟,沟内填充碎石和排水花管。

出口消能段桩号YH0+182.5—YH0+203.3,采用底流消能,底板高程889.26 m。消力池采用矩形断面,底宽16 m。两侧挡墙高出底板4.5 m。底板与侧墙连接处设纵向伸缩缝,在桩号YH0+192.5处设横向伸缩缝,缝下设排水盲沟,沟内填充碎石和排水花管。消力池出口设坎,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,两侧墙灰土厚80 cm,底板灰土厚60 cm。

为防止溢洪道泄洪冲刷下游河床,在消力池下游设800 mm厚的格栅笼石护坦,沿水流方向长度5 m,宽度16 m。

3.2 溢洪道水力计算

3.2.1 泄流能力计算

溢洪道控制段为开敞式无坎宽顶堰,泄流能力计算采用《溢洪道设计规范》相关公式,水库水位—溢洪道泄量关系见表1。

表1 水库水位—溢洪道泄量关系表

根据调洪成果,下峪水库校核洪水位899.93 m,相应溢洪道校核泄量124 m3/s,堰上水头为2.93 m;设计洪水位898.99 m,相应溢洪道设计泄量69 m3/s,堰上水头为1.99 m。

3.2.2 泄槽段水力计算

泄槽段水面线根据能量方程采用分段求和法计算,水流掺气水深按《溢洪道设计规范》相关公式计算。根据《溢洪道设计规范》,泄槽段边墙高度应根据波动及掺气后的水面线,再加0.5~1.5 m的安全超高值。本工程为除险加固工程,考虑到工程实际地形,泄槽段边墙高度应综合考虑水面线计算成果和边墙挡土高度确定。

水面线计算取溢洪道设计泄量69.0 m3/s和校核最大泄量124.0 m3/s进行计算,计算成果分别见表2和表3。

3.2.3 出口消能段水力计算

溢洪道为土基,考虑到实际地形地质条件及溢洪道现状,确定溢洪道出口消能采用底流消能方式。消力池水力计算结果见表4。

表2 设计泄量溢洪道水面线计算成果表

表3 校核泄量溢洪道水面线计算成果表

表4 消力池水力计算结果表

根据消力池水力计算结果,确定消力池长度为20 m,池深结合实际地形取0.8 m。

4 结语

溢洪道工程是下峪水库除险加固工程中非常重要的部分。溢洪道设计是否合理,直接决定水库除险加固工程的投资,影响溢洪道能否正常运行、安全泄洪,进而影响大坝整体安全。通过除险加固,可为水库下游居民提供生命和财产安全保障,保证水库正常兴利调度。

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