步亭水库泄洪方案比选

2017-12-26刘建玲

山西水利 2017年11期

关键词：进水塔海漫泄洪洞

刘建玲

（临汾市水利勘测设计院，山西临汾 041000）

步亭水库泄洪方案比选

刘建玲

（临汾市水利勘测设计院，山西临汾 041000）

泄洪方案的确定影响着水库枢纽的防洪安全，在方案比选时考虑地质、地形条件，并通过分析比较施工条件、工程造价、工程运行管理等因素，最终选择工程布置合理、施工简单、经济可行的方案，并进一步优化泄洪建筑物，以期达到科学设计、精益求精的目标。

泄洪方案；方案比选；分析比较；步亭水库

1 工程概况

步亭水库位于洪洞县万安镇南步亭村北马牧沟内，属黄河流域汾河水系，是一座以灌溉为主的小（一）型水库，水库总库容378.58万m3。工程等别为Ⅳ等，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级，设计洪水标准为30年一遇,校核洪水标准为300年一遇。水库枢纽工程由大坝、泄洪洞、引水工程及管理站等建筑物组成。

2 坝址区地质条件

坝址河谷两岸为较陡的土质岸坡，谷底宽107 m，主河槽宽27.5 m，河底高程486 m，塬面高程左岸511.86～512 m，右岸511.82～511.9 m，河流侵蚀堆积阶地地貌单元。主河床分布为第四系全新统冲洪积物（Q4pal），两岸地层岩性为中更新统（Q2），河谷岸坡坡脚为全新统坡积物（Q4dl）。地下水主要为松散岩层孔隙水，主河槽与河漫滩地下水位484.73～490.37 m。左、右坝肩地下水位483.97～484.09 m。两坝肩地下水位低于河水位，河流补给地下水。

3 泄洪设施比选

在选定的坝线处，大坝两岸为较陡的土质岸坡，从枢纽布置及地形条件方面考虑，无布置溢洪道的条件，因此泄洪设施采用泄洪洞方案，且只能布置在主河槽位置附近或在左岸洞挖泄洪洞。结合洪水调节计算，拟定坝身式泄洪洞和岸坡洞挖式泄洪洞两个方案进行比选。

3.1 坝身式泄洪洞（方案一）

泄洪洞位于大坝桩号0+083处，全长331.5 m，由引水渠段、进水塔段、洞身段、泄槽段、消力池段、海漫段、防冲槽段及尾水渠段组成。其中，引水渠段长7.5 m，为M10水泥砂浆砌石结构，底宽7～3.7 m，底板厚0.6 m，侧墙高2.0～4.5 m。

进水塔进口底高程483.0 m，闸孔尺寸为2.5 m×2.5 m（宽×高）。经调洪演算，校核洪水位509.45 m时，最大泄量122.96 m3/s，启闭平台高程515.0 m，塔身高32.0 m。启闭机室与坝顶间的工作桥长65 m。

泄洪洞进口底高程483.0 m，洞身为马蹄形断面，洞径4 m，洞身长140 m，底坡1∶80。泄洪洞出口接泄槽段，长70 m，泄槽底宽4～16 m，底坡1∶80，墙高4.125～5 m。泄槽末端接消力池，消力池采用挖深式，池底高程480.375 m，池长20 m，墙高5 m，池深1.8 m。消力池后接长24 m海漫段。海漫段后接长14 m防冲槽，后接长40 m尾水渠与现状河槽顺接。

方案一工程直接费用865.10万元，详见表1。

表1 泄洪洞工程直接费用表单位：元

3.2 岸坡洞挖式泄洪洞（方案二）

在满足工程总布置要求的条件下，岸坡洞挖式泄洪洞洞线应选在线路短、沿线地质构造简单、水文地质条件有利及施工方便的位置。进口底高程既要满足泄洪冲砂的要求，又不被淤泥堵死，经分析比较最终确定泄洪洞位于大坝左岸，从平面布置上看，洞轴线两端为直线，中间为圆弧加直线布置。

泄洪洞全长396.5 m，由引水渠段、进水塔段、洞身段、泄槽段、消力池段、海漫段、防冲槽段及尾水渠段组成。其中，引水渠段长7.5 m，结构型式及尺寸同坝身式泄洪洞。

进水塔进口底高程486.0 m，闸孔尺寸为2.5 m×2.5 m（宽×高）；经调洪演算，校核洪水位509.57 m时最大泄量115.39 m3/s，启闭平台高程515.0 m，塔身高29.0 m，启闭机室与坝顶间的工作桥长26.3 m。

泄洪洞进口底高程为486.0 m，洞身为马蹄形断面，洞径4 m，洞身长190 m，底坡1∶60。泄洪洞出口接泄槽段，长70 m，泄槽底宽4～16 m，底坡1∶60，墙高3.83～5 m。泄槽末端接消力池，消力池采用挖深式，池底高程481.66 m，池长18 m，墙高5 m，池深1.5 m。消力池后接长34 m海漫段。海漫段后接长14 m防冲槽，后接长47 m尾水渠与现状河槽顺接。

方案二工程直接费用1 376.29万元，详见表1。

3.3 泄洪洞方案比选

两个泄洪洞方案比选详见表2。

3.3.1 坝身泄洪洞（方案一）特点

优点：一是泄洪洞平面布置顺直，水流条件好；二是洞身段及海漫段较短，与岸坡洞挖泄洪洞相比可节约投资511.19万元；三是地质问题简单，易处理；四是施工简单。缺点：一是泄洪洞埋深较大，后期运行中可能会存在基础不均匀沉陷问题；二是进水塔与洞身衔接处、每节洞身分缝处可能因施工质量产生漏水问题；三是泄洪洞洞壁和坝体土之间易产生接触渗漏。

3.3.2 岸坡洞挖式泄洪洞（方案二）特点

优点是后期运行中基础不均匀沉陷较小。缺点一是洞轴线两端为直线，中间为圆弧布置，弯道段水流条件相对较差；二是洞身段及海漫段较长，投资相对较大，为1 376.29万元；三是洞壁和洞顶以上为壤土、粉土，由于土的原生结构垂直节理和次生构造节理裂隙之间的组合关系，会造成洞顶裂缝掉块及侧墙楔形剪切体滑移体、塌落，在施工过程中，应注意顶拱的坍塌问题。四是进水塔与洞身衔接处、每节洞身分缝处可能因施工质量产生漏水问题。五是泄洪洞洞壁和土体之间易产生接触渗漏。

3.3.3 比选

坝身式泄洪洞（方案一）工程地质条件较好，地质问题简单，易于处理；洞身短，投资相对较少；施工简单；水流条件好；洞下部位于地下水位以下，存在基坑排水问题。