横泉水库泄洪设计方案优化

王 文 英

(山西省水利勘测设计研究院，山西 太原 030024)



横泉水库泄洪设计方案优化

王 文 英

(山西省水利勘测设计研究院，山西 太原 030024)

结合横泉水库的工程概况，论述了泄洪建筑物比选的必要性，并提出了土基溢洪道、岩基溢洪道及泄洪洞三种泄洪方案，从水流、施工、投资、运行管理等方面，比较了各种方案的优缺点，结果表明泄洪洞方案优于溢洪道方案。

水库，泄洪设计，溢洪道，泄洪洞

1 项目概况

横泉水库位于山西省吕梁市，坝址位于三川河支流北川河干流上，是一座以城市及工业供水、农业灌溉为主，兼顾防洪、发电等综合利用的多年调节中型水利枢纽工程，水库总库容8 123万m3，控制流域面积800 km2。枢纽工程等别为Ⅲ等。早在1954年水电部编制的《黄河综合利用规划技术经济报告》中，横泉水库就被列为开发项目，该水库枢纽1958年开工建设，分别于1960年、1966年及1977年三上三下，截止工程重新设计时，已建成右岸直径3.4 m、长408 m灌溉发电洞的开挖和衬砌，已完成长240 m、高17 m～19 m共计155万m3的坝体土方填筑。

2 泄洪建筑物比选的必要性

泄洪建筑物是水利枢纽的重要组成部分，它关系到水库的正常运行和下游人民生命财产的安全。在坝址、坝型、已建灌溉发电洞、设计及校核洪水标准已定的情况下，泄洪方案设计成为设计任务中的重中之重，泄洪建筑物比选就显得尤为重要。

3 泄洪设计方案的比选

横泉水库坝址区河谷地形平坦，河谷宽约650 m，河床高1 101 m～1 103 m，两岸山顶高程1 210 m～1 276 m，相对高差175 m。其中，左岸为黄土台地，右岸为岩石山体，在河流两岸发育有三级阶地。

结合本工程地形及地质特点，先后共提出了土基溢洪道、岩基溢洪道(含进口侧槽与正槽方式)及泄洪洞三种泄洪方案，并针对每个泄洪建筑物从水流特点、地质情况、施工特点、投资及运行管理等方面进行综合对比分析，各方案比选分析如下。

3.1 土基溢洪道(左岸)与侧槽岩基溢洪道(右岸)的比较

1)结构设计情况见表1。

表1 结构设计参数及特征对比表

2)综合分析评价见表2。

3)比选结论。

通过比选可知，岩基溢洪道不仅造价较低，而且工程地质条件较好，运行安全可靠，管理方便，施工相对简单。虽然在侧堰及汇流段水流紊动和撞击强烈，可通过在汇流段下游设连接段以平稳水流；针对高边坡稳定问题，一方面地层岩性较好，另一方面与土基溢洪道的地基处理相比，施工和技术处理相对简单；对于侧槽进口水流可能对上游坝面产生影响，可以在泄洪时采取临时性的坝面防护措施，能够避免危害的发生。经综合评定分析，岩基溢洪道方案优于土基溢洪道方案。

表2 土基与岩基溢洪道综合分析评价表

3.2 岩基溢洪道进口方式——侧槽与正槽的比较

由于侧槽溢洪道过堰水流进入侧槽后，形成横向旋滚，随着沿流程流量不断增加，旋滚强度不断变化，水流条件复杂，所以需对侧槽和正槽两种进口布置形式进行比较。

正槽溢洪道除进口引渠向库区延伸120 m外，堰型、堰顶高程等各段与侧槽结构形式基本相同，两方案的设计结论及综合评价对比见表3，表4。

表3 正槽、侧槽方案设计结论数据比较表

表4 正槽、侧槽溢洪道方案差异性综合评价比较表

可见，正槽溢洪道在水流条件、超泄能力及运行安全方面均有一定优势，但其石方明挖量明显增加，正槽比侧槽溢洪道直接工程投资多492.83万元；而侧槽溢洪道进口水流紊动及泄洪时对上游坝面的影响，均可以有效合理解决。经综合比较，侧槽较正槽溢洪道更加经济合理。

3.3 溢洪道与泄洪洞的比选

结构设计及综合分析评价结论见表5，表6。

总之，泄洪洞方案因参与施工导流，降低了坝体临时渡汛高度，减少了措施费用，虽然泄洪洞方案投资略高于泄洪洞方案投资，但在运行管理方面有明显优势；针对洞径较大、围岩类别Ⅳ类等问题，目前国内已有类似大直径隧洞施工经验，施工技术相对成熟。经综合分析，泄洪洞方案优于溢洪道方案。

表5 结构设计及特征对比表

表6 泄洪洞与溢洪道方案综合分析评价表

4 结语

泄洪设计方案的确定，常常需要考虑坝址区地形地质条件、流域水文特性、建筑物防洪标准、枢纽总体布置、泄洪建筑物的设计技术参数、施工方法、工程造价及工程建成后的管理运行等诸多方面的影响因素，在多种因素均满足要求的前提下，技术上可行、经济上合理的泄洪方案为优选方案。

[1] 山西省水利水电勘察设计研究院.横泉水库可行性研究报告，横泉水库初步设计报告[R].2005.

[2] SL 253—2000,溢洪道设计规范[S].

[3] SDJ 338—1989,水利水电工程施工组织设计规范修订版[S].

[4] SL 279—2002，水工隧洞设计规范[S].

On optimization of flood discharge design at Hengquan Reservoir

Wang Wenying

(ShanxiWaterConservancySurveyandDesignInstitute,Taiyuan030024,China)

Combining with the engineering survey of Hengquan Reservoir, the paper indicates the necessity for the comparison and selection for the discharge buildings, points out the three discharge schemes for the earth foundation spillway, rock foundation spillway, and tunnel spillway, from the flow of water, construction, investment, operation management and other aspects, compares the advantages and disadvantages of the schemes, and proves that the third scheme is superior to the others.

reservoir, discharge design, spillway, tunnel

1009-6825(2016)31-0224-02

2016-08-22

王文英(1967- )，女，高级工程师

TV697.1

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