临汾市蒲县刁口水库工程设计

朱　帅

（临汾市水利勘测设计院山西临汾041000）

临汾市蒲县刁口水库工程设计

朱帅

（临汾市水利勘测设计院山西临汾041000）

蒲县刁口水库是一座通过拦蓄本流域径流，调蓄中部引黄工程的小（1）型水库，建成后可提供生活、工业供水、农业灌溉和抗旱应急用水。为加快工程建设，本文对工程的挡水坝段、泄洪排沙洞坝段、灌溉输水孔坝段等建筑物设计进行了详细说明，以期为类似案例提供借鉴。

刁口水库；主要建筑物设计；效益分析

1　概况

蒲县刁口水库工程位于蒲县县城南8km的昕水河支流南川河的屯里沟上，是一座以调蓄中部引黄工程和流域内地表水，为工业及生活供水、农业灌溉和抗旱应急供水的小（1）型水库，水库坝址以上控制流域面积30.6km2，水库总库容191.4万m3。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），工程等别为Ⅳ等，防洪标准为30年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。根据工程等别，确定枢纽中主要建筑物大坝、泄洪排沙洞、灌溉输水孔的级别为4级，次要建筑物级别为5级。

2　水文分析

刁口水库所在的屯里沟无已建和在建的水利工程，其控制流域属于无资料地区，径流、洪水与泥沙均根据2011年山西省水利厅编著的《山西省水文计算手册》（简称手册）计算。

2.1径流

径流计算采用手册提供的方法分析选用。计算结果见表1。

刁口水库年径流量月分配根据吉县水文站作为参证站，用天然径流量逐月分配比例分配。年径流量月分配见表2。

表1　刁口水库年径流成果表单位：万m3

2.2洪水

根据手册计算出的暴雨成果：200年一遇暴雨主雨雨量163.5mm，主雨历时17.9h；30年一遇主雨雨量103.7mm，主雨历时6.5h；5年一遇的主雨雨量51.8mm，主雨历时6.5h。

根据暴雨资料推求洪水，计算方法采用推理公式法计算，峰值靠前，调蓄时间短，泄水时间长；计算出200年一遇洪峰流量210.9m3/s，洪水总量249.5万m3；30年一遇洪峰流量96.6m3/s，洪水总量129.3万m3；5年一遇洪峰流量23.2m3/s，洪水总量44.4万m3。

2.3泥沙

采用手册提供的雨沙模型法进行计算，刁口水库产沙地类为石山灌丛和石山森林，流域人类活动影响系数取0.59，推移质按悬移质的20%计，则刁口水库坝址以上流域年来沙量为1.2万m3，其中悬移质1.0万m3，推移质0.2万m3。

表2　年径流量月分配计算成果表单位：万m3

表3　刁口水库入库洪水成果表

3　项目建设必要性

蒲县水资源短缺，地表供水能力不足，缺少调蓄工程，过度依赖地下水，境内水资源不能支撑县域经济发展，特别是出现大干旱时，县城居民饮水难以保证，影响当地群众生活。中部引黄工程分配给蒲县水量为3860万m3，刁口水库作为山西大水网中部引黄工程的配套工程，是中部引黄工程蒲县县域供水的调蓄水库之一，其中刁口水库调蓄水量656万m3，提供生活、工业供水、农业灌溉和抗旱应急用水。工程修建可充分发挥大水网工程效益，并可调蓄地表径流。因此，建设蒲县刁口水库是必要的。

4　工程总体布置及主要建筑物

4.1工程布置

4.1.1挡水坝段

挡水坝段总长135m，其中：左岸挡水坝段总长60m，桩号0+000～0+060，共分为4个坝段；右岸挡水坝段总长75m，桩号0+090～0+165，共分为5个坝段。顶宽7m，上游坝坡1∶0、1∶0.2，下游坝坡1∶0、1∶0.8，坝顶为20cm厚C25钢筋混凝土路面。

4.1.2泄洪排沙洞坝段

泄洪排沙洞坝段长15m，共1孔，桩号0+075～0+090，采用矩形有压泄洪洞型式。最大泄量135.79m3/s，为单孔洞，洞长52.9m，孔口尺寸为：检修闸门3m×3.6m（宽×高），工作闸门3m×3m，进口底坎高程为1104.0m。泄洪排沙洞由进口段、压坡段、明流段组成。采用喇叭形进口，进口段后布置进水塔，内设检修闸门，启闭机室设在坝顶上游侧，启闭平台高程1142.9m，检修平台高程为1134.3m；在工作闸门之前设压坡段，工作门为弧形钢闸门，启闭机房设在大坝下游侧，启闭平台高程1114.0m。

4.1.2灌溉输水孔坝段

灌溉输水孔坝段长15m，桩号0+060～0+075，在坝体内埋设DN1000钢管，最大流量12.29m3/s，管中心高程1112.5m，为有压管道，根据《水利水电钢闸门设计规范》（SL74-2013），进口设拦污栅及事故检修闸门，闸孔尺寸为1.2m×1.2m，检修平台高程为1135m，启闭平台高程1140.2m，启闭机房建筑面积建筑面积42m2（6m×7m）；出口设事故检修闸阀和工作闸阀各一道，阀门采用SD941X-10，电机功率0.75 kW，设控制闸阀室一间，建筑面积42m2（6m×7m）。阀室内设DN500钢管作为入库水源供水管道，设事故检修闸阀和工作闸阀各一道，与灌溉输水管道采用三通相接。

4.2主要建筑物

4.2.1防渗设计

由于堆石自密实混凝土体本身的防渗性能较差，不能满足坝体的防渗要求，故在坝体上游面采用1.0m厚钢筋混凝土防渗面板。坝基开挖至新鲜基岩面，在岩基上浇3m厚混凝土垫座，为防止因温度变化及混凝土干缩而引起破坏，沿坝轴线方向每15m设一道伸缩缝，共设10道横缝。

4.2.2坝基处理

根据《重力坝材料构造及地基处理》可知重力坝承受较大的荷载，对地基要求较高，天然基岩经受长期地质构造运动及外界因素的作用，存在着不同程度的风化、节理、裂隙、破碎带等缺陷，破坏了基岩的整体性及均匀性，降低了基岩强度和抗渗能力。因此必须对地基进行适当的处理。包括坝基开挖清理、固结灌浆、坝基及坝肩帷幕灌浆、坝基设抗滑齿槽加固。

坝基开挖处理：挖除覆盖层及强风化基岩层，坝基建在弱风化基岩中部至上部基岩上。主河槽基岩面高程1093.0m，为利于坝体侧向稳定，左右岸坝基开挖成分级平台。

固结灌浆：在全坝基范围内进行固结灌浆，孔距4m，梅花型布置，伸入基岩以下孔深帷幕灌浆前为10m，帷幕灌浆后孔深8m。

帷幕灌浆：①坝基帷幕灌浆为降低坝基渗透压力，减少坝基渗流量，在坝基轴线下0+003.5处设一排防渗帷幕；②坝址两岸坝肩处帷幕灌浆的范围经计算两坝端向岸里各延伸36m，因两岸山坡较陡需各设灌浆平硐长31m，平硐断面为城门洞型2.5× 3.035m（宽×高）。帷幕灌浆左岸深34.0m（1135.0m～1101.0m），右岸深32.0m（1135.0m～1103.0m）。

解决坝体深层抗滑稳定问题，在④～⑨坝段坝基上游设C20F50W6抗滑齿槽。齿槽底高程1083.5～1113.0m，齿槽深0～9.5m，底宽5m，上游侧开挖边坡1∶0.3，下游侧开挖边坡1∶0.2。

4.2.3坝内廊道布置

为了满足灌浆、排水、观测等需要，在大坝桩号0+004.25处布置了纵向廊道，廊道长158.3m，底高程1098.0m～1124.0m，廊道断面为城门洞型，钢筋混凝土结构，宽×高为2.5m×3.0m，在大坝下游②和⑩坝段设廊道通往坝外的进出口，并设保安防寒门，廊道进出口与坝顶间设钢梯连接。

4.2.4排水系统设计

坝体排水孔：为了降低坝体内的扬压力，减小渗水对坝体的不利影响，在坝轴线下游3m处布设φ150无砂混凝土排水管，排水管顶高程1134.8m，管底伸至纵向廊道，而后接PVC管伸至纵向廊道上游侧排水沟，挡水坝段坝体排水管间距均为2.5m，泄洪排沙坝段在每个闸墩的中心埋设。坝体渗水通过排水管流入纵向廊道排水沟，在泄洪洞坝段设横向廊道集中排水到下游集水井，并通过自排和泵排两种方式将水排出坝外。

坝基主排水孔：为减少坝基渗透压力，在坝基桩号0+005设一排φ150主排水孔，孔深15m，间距2.5m，下游倾角15°。坝基渗水通过主排水管流入纵向廊道排水沟，由横向廊道集中排水到下游集水井，并设水泵抽出坝外。

4.2.5安全监测设计

大坝安全观测的项目有：①变形观测：包括水平位移观测；垂直位移观测。②渗流观测：包括坝基扬压力观测；渗漏量观测。③大坝安全监测自动化。

4.2.6管理站设计

刁口水库管理站位于大坝东北770m，占地0.1公顷，主要包括管理用房及附属房屋等，建筑面积300m2。

4.2.7道路工程

现屯里村至坝址区为村级道路，基本沿河道而行，不能满足大坝防汛抢险要求，需新建永久上坝道路。新建上坝道路从现有的017乡道的屯里桥开始，沿屯里沟右岸、在河道洪水位以上至坝顶，全长5.24km，路面宽4m，采用沥青碎石路面硬化，内侧设排水沟。

4.2.8左右岸边坡喷护

为维护开挖后的边坡稳定，在左坝肩轴0-056.33～轴0+000，右坝肩轴0+165～轴0+178，上、下游及岸坡三个方向开挖后的边坡进行喷护处理。首先将表层松散层清除，喷C20混凝土厚10cm，左岸喷护面积2550m2，右岸喷护面积355m2。

5　效益分析

刁口水库工程是以调蓄中部引黄工程和流域内地表水，为工业及生活供水、农业灌溉及抗旱应急供水。通过拦蓄本流域径流，调蓄中部引黄工程分配给刁口水库的水量，工程实施后，可新增灌溉面积938.7公顷，提供农业灌溉水量278.6万m3，还可为蒲县蒲城镇煤电工业园区、居民区提供工业及生活用水424.4万m3，提供抗旱应急用水3.87万m3。具有较好的社会效益和经济效益。陕西水利

（责任编辑：唐红云）

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