水利枢纽尾水渠及下游河道应急防洪工程设计探析

2018-05-04霍礼锋

陕西水利 2018年2期

霍礼锋

（新疆吐鲁番市水利水电勘测设计研究院，新疆吐鲁番 838000）

经济日益进步，各项基础设施的建设逐渐增多，我国境内河流比较多，为此水利工程这一基础设施的建设也比较多。水利工程中防洪工程又比较重要，加上一些原有的水利工程的防洪部分受到了一定程度损坏，因此就需要建设或者修复一些防洪工程，为此防洪工程的设计思路显得非常重要。以某工程需要修复防洪为例，探讨水利工程中下游河道的应急防洪工程设计思路。

1 工程概况

该水利枢纽工程是该河段中一个有着很高的控制性，发挥着灌溉、防洪、改善生态环境、发电等作用。该水利枢纽中的拦河大坝为沥青混凝土心墙坝整个大坝的主坝有105.26 m高。该水利枢纽中防洪部分经过长时间水流的冲刷、雾化、掏刷，泄洪部分的建筑出现了不同程度的损坏，该水利枢纽的尾水渠的右岸部分存在裂缝，护坡上的卵石被击落，起到溢洪作用的出口到其的下游，在右岸部分的护坡已经坍塌。为了保证防洪工程能发挥作用，保证下游河道能够安全行洪，必须对该水利枢纽进防洪修复，开始该水利枢纽中防洪水毁部分的应急修复项目。主要目的：防止该水利枢纽下游河道的护岸存在安全隐患，保证该水利枢纽的排洪和溢洪功能正常使用，对该段的防洪抢险通道实施保护，确保下游河道能够安全行洪。该应急防洪工程重点内容，该水利枢纽2号区域一下建筑项目：桩号K0+000到k0+373.2 m，需要将溢洪道的出口到出库水站该段的右岸护坡，总长度为373.2 m。

2 应急防洪工程的设计思路

2.1 洪水标准和设计洪水的水位

查阅该地区以往水利工程设计报告，得知在现有水利枢纽调节后，下游的泄洪流量不大于下游的安全泄洪量，大约是890 m3/s。然后，参照2014年的防洪标准，以及堤防类工程设计的规范，得出该地区洪水标准应该是50一遇。参照该水库的益洪道的出口水位，得出流量关系成果，详见表1。

表1 该水库溢洪道出口水位～流量关系计算成果

对该表进行分析，可知当该水利枢纽遇见了50年才能遇到的洪水，其下游的泄洪量是890 m3/s时，防洪工程需要面对1855.97 m的最高水位。另外在考虑应对的最高水位的时候，需要考量周围的水利工程，该水利工程上游有一个水利发电工程，其正常水位是1855 m，没有高出上面说到的1855.97 m的高水位，为此，该防洪工程需要面对的最高水位就是1855.97 m。

2.2 护岸形式的比较

具体查看需要修复的防洪工程部分，前120 m段的边坡为岩石材质，特殊的是坡度非常陡，表面出现了不同程度的风化，但是岩石还算完整，基础部分受到的影响比较大；后200 m段，岸坡坡度比较缓慢。根据河道地形的条件、水库泄洪建筑的挑流消能的冲坑深度以及影响范围，提出了三种形式的护岸，分别是坡式、仰斜式重力墙式、钢筋混凝土防渗透式，其工程量和直接费用的对比，（详见表2），对其分析可以看出，第一种护岸施工方式的优点为，较少的开挖量和混凝土量，但也存在缺点，需要比较深的基础预埋，在施工排水方面使用的费用比较高，抵抗变形的能力也不是很强，后期上面部位支撑面较小；第二种护岸优点，稳固和扎实的基础，在适合坡面变形方面的能力比较好，地面和水下建设基础时，经常会使用的一种方式，其缺点为规模大的混凝土量和开挖量，造价比较高；第三种护岸优点，规模较小的混凝土量和开挖量，在排水围堰方面考虑较少，其缺点是复杂的施工工艺，施工时间比较长，整个工程的造价比较高。经过权衡考量，最终选择使用第二种形式的护岸。

表2 各类形式护岸工程量和直接费用的对比

2.3 计算护岸高程

修复应急防洪工程之间需要参考此地水文站的实测糙取值为0.035，结合设计水位。实地考察该水利枢纽所在位置、具体风速、实际吹成、实际风向等影响因素，使用规定计算公式计算出该防洪工程的护岸工程基础顶高程具体是1857.20 m，是该河道的设计水位同堤顶超高1.2 m相加得出。

2.4 计算护岸基础防冲

查找当地的水文站的相关水文资料，计算出不同出库流量下，河道的局部冲刷深度，使用的计算公式为《堤防工程设计规范》(GB50286一2013)中的相关公式，得出了冲刷深度大约为2.1~2.4 m。在此基础上，分析出该防洪工程护岸的基础，其埋置的深度大约为冲刷线之下的0.5~1.18 m，最终将护岸基础深度确定为3 m。

3 护岸设计方案确定

因为该应急防洪工程重点修复的区域为部分护岸，为此，在上述设计重点的基础上，将护岸的设计方案确定出来，护岸的基础形式为仰斜重力墙式，1857.2 m是该墙的顶高程，宽需要1 m，1∶2.5是外坡到原地面的比例，1∶1.75是内坡的坡度，基础应该达到地面3 m，底部水平1 m宽，1∶1是外侧宽度。重力强使用25号混凝土做现浇，抗冻标号是F200。将上述方案中的所有数据，使用《土质边坡稳定分析程序》进行计算，得出该护岸的抗滑稳定系统符合要求。