双王城水库出入库涵洞合并优化设计探讨

吴春澍，李清华，房　芳（.山东省水利勘测设计院，山东 济南 5004；.郓城县水务局，山东 郓城 74700）

双王城水库出入库涵洞合并优化设计探讨

吴春澍1，李清华1，房芳2
（1.山东省水利勘测设计院，山东 济南 250014；2.郓城县水务局，山东 郓城 274700）

【摘要】通过南水北调东线双王城水库工程设计实例，介绍了出、入库涵洞等建筑物合并的优化布置新思路，分析了穿坝涵洞合并的优缺点，为平原水库的设计及管理提供参考。

【关键词】南水北调东线；平原水库；穿坝涵洞；沉降变形；大坝安全

双王城水库为南水北调东线新建的调蓄水库，位于山东省寿光市卧铺乡寇家坞村北，距寿光市区约31km。该水库为中型平原水库，场区地面高程约3.5m，坝顶高程15.0m，设计最高蓄水位12.50m，相应最大库容6150万m3，设计死水位3.90m，死库容830万m3，调节库容5320万m3。

双王城水库工程总体布局为：南水北调东线工程引江水至引黄济青输水河后，流经潍坊市寿光境内塌河倒虹下游引黄济青输水河左岸新建的引水闸及引水渠，再经入库泵站、入库涵洞进入水库，设计最大入库流量为8.61m3/s。江水通过水库调蓄后，在引黄济青工程非输水期，库水经出库涵洞自流入输水渠、引黄济青输水河，向青岛、潍坊等胶东地区供水，设计出库流量为28m3/s，其中引水渠与输水渠为同一渠道，入库涵洞与出库涵洞为同一涵洞；另新建供水涵洞向潍坊市寿光城区年供水1000万m3，向水库周边地区的高效农业全年供水1000万m3。

双王城水库坝轴线全长9.636km。共设有3座穿坝涵洞：在坝轴线桩号0+000处建入库泵站穿坝涵洞1座；在坝轴线桩号6+564处建寿光供水洞1座；在坝轴线桩号2+466处建泄水洞1座，用于放空水库，确保工程安全运行。

1　入库泵站及穿坝涵洞设计

1.1出、入库涵洞分开布置方案

出、入库涵洞分开布置即胶东供水洞和入库涵洞分别布置在围坝不同的桩号，各自独立运行，该方案是常规的设计思路。主要布置为：入库泵站位于围坝桩号0+000处，泵站轴线与引水渠中心线一致，胶东供水洞布置在泵站东侧215m处。入库泵站包括前池、进水池、主厂房、副厂房、出水池、入库涵洞（2孔2.5m×2.5m）、出口闸、引桥、库内出口消力池及明渠等。胶东供水洞包括库内引水渠、出口闸、引桥、涵洞（2孔2.0m×2.0m）、出口消力池、明渠，其中明渠末端与输水渠连接，明渠断面尺寸与输水渠相同，供水洞功能单一，结构较简单。该方案总投资2880.7万元。

1.2出、入库涵洞合并优化设计方案

双王城水库因向胶东供水与江水入库时段不相遇，为出、入库涵洞合并提供了必要条件。入库涵洞与胶东供水洞合并后，穿坝涵洞既是入库涵洞又是胶东供水洞，出、入库涵洞合二为一，在国内平原水库中尚无先例，也成为双王城水库设计的一大亮点。

江水入库流经的建筑物依次包括：前池、进水池、泵站主厂房、水泵管道、出水池、穿坝涵洞、入库涵洞出口闸、出口连接段等建筑物；江水出库流经的建筑物依次包括：出口连接段、入库涵洞出口闸、穿坝涵洞、出水池及出库节制闸、出库涵洞、安装间廊道、进水池、前池等建筑物。通过出库节制闸启闭控制江水出库和入库，通过入库涵洞出口闸调节出库流量及涵洞检修。

1）泵站前池、进水池。泵站前池、进水池兼做水库向胶东供水的出水池。前池为水平扩散段，池宽由7.10m渐变至25.10m，池长30.00m，底板顶高程由0.64m渐变至－1.62m；进水池内的进、出水口通过厚0.8m的导流墙分割，进水池一侧连接主厂房安装间内的廊道，净宽6.0m，进水池另一侧与主厂房流道连接，净宽18.30m，进水池长15.00m，底板顶高程-1.62m。

2）泵房、副厂房。泵房内设4台机组，机组间距为4.80m。泵房共分三层：上层为电机层，地面高程5.88m，主厂房宽度9.96m，内设电动双梁起重机，左侧布置为安装间；中层为水泵层，机组间设隔墩，地面高程1.68m；下层为流道层，地面高程-1.62m，流道进水侧设检修闸门和拦污栅，共分为4孔，采用电动葫芦启闭。泵房安装间地面高程为5.88m，在泵房安装间内设置胶东供水出水廊道，廊道底高程为1.48m，顶高程为3.98m，共2孔，单孔净宽2.75m，上游接两孔钢筋混凝土出库涵洞，洞径2.75m×2.5m（宽×高），水平投影长度24.00m，下游接进水池内的消力池，使主厂房成为进、出水的多功能建筑物。

副厂房布置在主厂房右侧，包括35kV开关室、10kV配电室、0.4kV低压配电室、中控室、保护室、通信室等。

3）入库泵站出水池及出库节制闸。出水池及出库节制闸为钢筋混凝土整体结构，右侧为出水池，上游（入库水流方向）接4根水泵钢管；左侧为出库节制闸，上游（出库水流方向）接穿坝涵洞，下游接出库涵洞。水泵运行时出库节制闸关闭，水流通过出水池、穿坝涵洞等进入水库；向胶东供水时，泵站停止运行，打开入库涵洞出口闸和出库节制闸，库水自流入泵站入水池，故入库泵站出水池及出库节制闸为进、出水库的控制性建筑物。出库节制闸闸室内设检修平台、机架桥、启闭机房，机房内设2台启闭机和2扇钢闸门。

4）穿坝涵洞。出水池及出库节制闸下游接钢筋混凝土穿坝涵洞。涵洞为双孔方涵，洞径2.5m× 2.5m（宽×高），洞底高程为2.40m，洞下地基为原状砂壤土，涵洞每8m或10m设一分缝，涵洞分缝处设两道橡胶止水带，并在该处底板下设钢筋混凝土垫梁。

5）入库涵洞出口闸。入库涵洞出口闸为双孔钢筋混凝土整体结构，孔口净尺寸2.5m×2.5m，其上设检修平台，机架桥上设启闭机房。

6）入库涵洞库内出口段。入库涵洞库内出口段包括消力池及其下游明渠段，明渠末端接围坝取土坑，明渠底高程由2.40m降至取土坑底高程。

该方案总投资2789.18万元。

2　出、入库涵洞合并方案优缺点分析

出、入库涵洞合并的主要优点为：1）通过减少穿坝涵洞数量，降低了大坝破坏的风险。土基上的穿坝涵洞易因坝体荷载不均导致洞身及土基不均匀沉降，严重时引起涵洞分缝处止水撕裂，坝体土被渗水带入洞内，造成渗透破坏，直接威胁大坝安全。2）穿坝建筑物周围回填土难以采用大型碾压设备碾压，不易压实，施工困难，施工质量难于保证，导致该处坝体易产生接触渗透破坏，并且也是地震时易造成坝体失稳的薄弱坝段，危及大坝安全，减少穿坝涵洞数量后施工方便，坝体碾压质量得到保证。3）建筑物布置集中，便于工程运行管理。4）两涵洞合并后减少了供水洞下游明渠的占地，可以节省土方开挖回填、钢筋混凝土涵洞、洞基础处理、占地等方面的投资91.5万元。

与出、入库涵洞分开布置相比较，合并方案出水池与出库节制闸为一整体钢筋混凝土结构，结构布置复杂，水流条件不够理想，对管理要求较高。另外，出、入库涵洞合并后，如再无其他出库涵洞，也存在一定的运行不足，水库自入库泵站蓄水，又在该位置放水，导致库内水的流动短路，出现流动死角，造成水质富营养化问题突出，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，鱼类及其他生物死亡，破坏水生生态平衡，水质恶化。

3　结语

平原水库通过优化建筑物布置减少穿坝涵洞数量，降低了大坝隐患，方便施工和管理，并节省了投资，是很好的优化设计思路，但为了确保水库水质，应兼顾库内水的流动性，也可以考虑入库涵洞与泄水洞合并方案。

（责任编辑赵其芬）

【中图分类号】TV697

【文献标识码】B

【文章编号】1009-6159（2015）-06-0007-02

收稿日期：2015-03-04

作者简介：吴春澍（1970—），男，高级工程师