彰武水库除险加固工程溢洪道海漫段设计及水力安全分析

李朝阳

（安阳市彰武南海水库工程管理局，河南安阳 455133）

1 工程概况

彰武水库位于河南省安阳市西南25 km的海河流域卫河支流安阳河上，坝址在安阳市龙安区原北彰武村处。与上游10 km的小南海水库组成梯级水库。小南海水库控制流域面积850 km2，总库容1.075亿m3；彰武水库控制小南海水库以下区间流域面积120 km2，总库容0.78 亿m3。彰武、南海2 座水库总控制流域面积970 km2，占安阳河总流域面积1 920 km2的50.5%，为安阳市以上流域面积1 520 km2的63.8%，对控制安阳河洪水十分有效。

水库开发目标主要是防洪、城市工业供水、灌溉，兼顾发电和生态旅游等。上游小南海水库以滞、蓄洪水为主，彰武水库以调节径流、兴利为主，两库互相配合，联合运用，充分发挥其多目标的综合经济效益，确保安阳市区、京广高铁、京广铁路、京港澳高速公路、107 国道及世界历史文化遗产殷墟和南水北调中线主干渠的安全。

2 溢洪道海漫段加固设计

2.1 溢洪道海漫段存在的病险问题

受温度、冲刷等因素影响，溢洪道一级消力池下游至溢洪道出口陡坎之间海漫段出现大面积混凝土剥落。若遇大水泄洪，将产生严重的气蚀现象，威胁溢洪道安全。

2.2 溢洪道海漫段加固措施及布置

本次加固对溢洪道海漫破坏段进行全部修复，包括：凿除凸凹不平的风化混凝土表面，用清水冲洗干净后在混凝土上植入梅花形布置的ϕ18 锚筋，新浇筑钢筋混凝土，厚度200 mm，使原混凝土面的基础加高。修复采用混凝土强度等级为C25，抗渗标号为W4，抗冻等级为F150。浇筑混凝土表面配置钢筋网，为ϕ8@300。

新浇筑混凝土施工时分块布置以实际分块为准，使新旧缝上下对应，原结构缝内杂物剔除干净后与新缝做成一体。混凝土浇筑时，注意整体的平整度和接缝处的处理。混凝土伸缩缝处理是在混凝土伸缩缝内填充闭孔泡沫板，最后用双组份聚硫密封膏勾缝。

3 加固后溢洪道水力安全分析

溢洪道闸后海漫段改造，会对溢洪道的消能及泄洪产生影响。加固后，采用河南省水利科学研究所1987年11月编制的《彰武水库溢洪道水工模型试验报告》的成果进行溢洪道水力安全分析。

根据水工模型试验报告，溢洪道主要典型水位与流量值见表1。

表1 溢洪道水工模型试验典型水位与流量值

溢洪道水流流态如下：水流出闸孔经一级消力池进入弯曲段，由于受弯道离心力的影响，水面右岸高于左岸，最高水位发生在弯道段桩号0+130 断面。水流通过二级消力池，在池末左岸水面又高于右岸水面，这一方面是由于受弯道折冲作用影响，另一方面是水流出弯道段经很短的直段即进入二级消力池。该池未起到调整水流的作用，致使出池水流很不均匀。当下泄100年一遇洪水1 990 m3/s时，一级消力池内无水跃，呈波状水流，二级消力池内产生跃首不齐的远驱水跃；当下泄1 000年一遇加10%洪水即Q=4 600 m3/s 时以及平坝水位洪水即Q=4 990 m3/s时，一级消力池内为不完整水跃，二级消力池内无水跃，水流入池斜冲向左岸，左岸水面明显高于右岸，水流经池直下。各种工况下泄槽段水面高程，见表2。

由表1－2 可以看出，当库水位为137.30 m 时，溢洪道最大泄流为4 990 m3/s，左岸最高水面为133.98 m，位于溢洪道桩号0+082附近，基本平泄槽段现状墙顶高程134 m。根据调洪演算成果，水库遭遇1 000年一遇洪水时，对应库水位为137.14 m，溢洪道最大泄量为4 989 m3/s，水位和泄量均小于溢洪道水工模型试验值。

表2 溢洪道水工模型泄槽段水面高程试验值m

溢洪道下游段改造后，海漫段高程平均提高0.2 m，根据水工模型泄流曲线推算，溢洪道设计最大泄量4 989 m3/s时，左岸最高水面线可能超出现状墙顶高程134 m，为保守起见，设计对左岸边墙进行加高。加高范围为溢洪道桩号0+046.5—0+100，采用C20钢筋混凝土垂直加高至134.2 m。

根据水工模型试验成果推算，左岸边墙局部加高后溢洪道泄流能力和消能均满足要求。