大伙房水库非常溢洪道下游防护改造优化方案

栗 佳

(大伙房水库输水工程建设局，沈阳110166)

1 工程概况

1.1 工程基本情况及优化必要性

2010年7月下旬，浑河流域中上游普降大到暴雨，大伙房水库库水位已达128.29 m，高出汛限水位(汛限水位126.40 m)，根据全省中短期气象预测和省防统一调度计划，要求大伙房水库在7月31日前迅速腾空库容，以拦蓄后期预计大洪水，减缓抚顺和沈阳防汛压力［1］。

由于主溢洪道泄量难以在省防要求时间内降至到预计的库容，需寻找新的泄洪通道。目前水库共设置三处泄水通道，主溢洪道和输水洞均已全开度泄洪，只能开启非常溢洪道。

水库调度运用方式要求非常溢洪道在遭遇300 a一遇洪水方可开启，因此挑坎下游仅按堤路结合进行简单防护，本次开启非常溢洪道预泄造成溢洪道挑坎出口两侧及下游土口子村交通路(堤路结合段，简单防护)淘刷损毁，严重影响了挑坎出口右侧居民生命财产安全和跨溢洪道66 kV输电线路安全，也严重影响了土口子村居民交通［2］。

大伙房水库作为辽宁中南部供水工程的重要供水水源和调节水源，承担着防洪、生态、生活和生产的综合任务，对全省的社会经济发展起着非常重要的作用。

因此，水库枢纽工程在在设计标准洪水时，要确保大坝下游防洪设施安全，彻底消除水库所有工程明显和潜在隐患。无论从水库自身安全考虑，还是从水库对下游的防洪作用和效益考虑，对非常溢洪道下游防护进行改造优化是十分必要的。

1.2 工程地质条件

勘察区为河谷地貌，其左岸护岸、右岸堤防内堤脚大部分裸露基岩，仅左岸护脚局部覆盖冲积砂卵石，最大厚度3 m，分布不均，右岸局部堆积碎石块。地势起伏不大，较平缓，最大高程94.72 m，最低高程89.38 m。

本工程地层岩性主要为太古代花岗片麻岩，块状构造，岩体多为弱风化，局部强风化，弱风化岩体单轴饱和抗压强度建议值分别为30 MPa和53 MPa，岩体为完整性差～较破碎，局部破碎［3］。

2 工程布置

由于挑流消能冲坑附近现状右边墙离冲坑太近，导致非常溢洪道泄洪时洪水直接冲击右边墙，右边墙破损严重。

本次设计参照水力模型试验结果，并考虑水流顺畅及安全裕度确定右岸冲坑防护线位置。防护线位置应在冲坑影响范围外，使内侧部位能够形成稳定冲坑，在影响线外只需做简单防护。防护线即要距离稳定冲坑边缘有一定的安全距离，又要考虑挑坎右侧居民动迁，输电及通讯线杆、线塔移位安全，考虑现状地形及安全裕度，将防护线的位置定在距冲坑底30.0 m 处［4］。

右岸前部采用直墙式毛石混凝土挡墙，后部由直墙式毛石混凝土挡墙渐变为边坡为12的混凝土护坡，混凝土护坡板厚0.3 m。

左岸防护对象为山体，上部植被茂盛，底部护坡设有排水孔，并且左岸为凸岸，受水流冲击较小，因此仅对左岸沿线护脚进行防护处理。优化布置详见图1。

图1 优化布置图

3 水工模型试验不同泄流量时的河床冲刷

实测库水位～流量关系表明，在正常高水位131.5 m、设计洪水位136.63 m和校核洪水位139.32 m下，溢洪道的泄流量分别为2 659.227 m3/s、6 461.350 m3/s和8 891.138 m3/s。

3.1 优化前的河床冲刷结果

不同工况下的河床冲刷数据见表1。

表1 不同工况下的河床冲刷数据

在不同泄流量时，溢洪道出口处的冲坑均靠近右岸，在泄流量为2 978 m3/s时，冲坑最低底高程为76.12 m，冲坑上游坡比为1/1.847，不满足规范要求;泄流量为8 641 m3/s时，河床冲刷较严重，右岸边墙底部被掏空，露出模型中基岩，冲坑最低底高程＜71.72 m。

3.2 优化后的河床冲刷结果

在铺设下游河道地形时，模拟了现在已经存在的冲坑，冲坑的最低底高程为83.55 m。

在泄流量为993 m3/s、3 050 m3/s和8 758 m3/s时，河床冲刷数据见表2。

表2 不同工况下的河床冲刷数据

4 成果分析

通过上述模型试验可以得出:泄流量为993 m3/s时的冲坑深度比泄流量为3 050 m3/s时的大，主要原因是:①在泄量为993 m3/s时，水流大部分分到右侧边墙，冲刷坑偏向右侧，也比较深;随着流量的增加，水流分到左侧的流量才逐渐增加;②由于现有河道右侧边墙正对着溢洪道出口，因此在今年泄流1 000 m3/s左右流量时就冲到83 m高程，水流在泄流量为3 050 m3/s时，下游河床有两个冲刷坑，分布在河床的中间和右侧，河床中间的大部分砂料被推移至冲刷前模拟的冲坑中，致使模拟的现有冲坑被回填到一定的高程;而在泄流量为993 m3/s时，河床冲刷不是很严重，只有很少一部分的模型砂被推移至冲刷前模拟的冲坑中，因此冲坑回填的高程会低于前者。

工程优化后，冲坑深度比现状分别减少了1.96 m、10.24 m、＞7.76 m，因此优化方案的抗冲效果是非常明显的。

［1］中华人民共和国水利部.SL253—2000 溢洪道设计规范［S］. 北京:中国水利水电出版社，2000.

［2］倪汉根，刘亚坤，击波、水跃、跌水、消能［M］. 大连:大连理工大学出版社，2008:158 －217.

［3］武汉水利电力学院水力学教研室. 水力计算手册［S］.北京:水利出版社，1980.

［4］林继镛. 水工建筑物，第四版［M］. 北京:中国水利水电出版社，2006:81 －85.