赵山渡引水枢纽下游河道加固整治的设计

文 良

（浙江珊溪经济发展有限责任公司，浙江 温州 325300）

1 概况

赵山渡水库通过调蓄上游珊溪水库（电站）下泄水量和拦引珊溪至赵山渡区间来水，经水库反调节，由输水渠系向温州、瑞安、平阳等市县城镇居民生活供水及工农业供水，年供水量7.3亿m3，其中生活及工业供水6.53亿m3，农业供水0.77亿m3，改善了农田灌溉98.63万亩，经济林地16.54亩，并利用多余水量发电，以达到综合利用水资源的目的。

本次设计主要对泄洪闸下游河道进行整治处理，处理范围为抛石防冲槽段及其下游部分河道：顺水流方向桩号为0+152.500 m～0+187.500 m段；垂直水流方向桩号为闸左0+240.000 m～闸0+000.000 m。

2 设计方案

本次赵山渡引水枢纽下游河道加固整治的目标是通过对下游河道（靠近主体工程部分）冲淤情况较为严重部位进行加固整治，从而改善下游河道的冲淤现状及下泄洪水的水流条件，确保主体工程的正常安全运行。

根据赵山渡引水枢纽下游河道的冲淤现状高程、河道整治范围和对主体工程的保护要求，以及工程总体投资的综合性经济比较分析，本次下游河道加固整治处理范围为：

抛石防冲槽以及抛石防冲槽下游约100 m范围，即桩号0+152.500 m～0+287.500 m（其中抛石防冲槽段桩号为 0+152.500 m～0+187.500 m）；尾水渠出口处下游100 m范围，即桩号0+187.500 m～0+287.500 m。本次下游河道整治处理形式为对整治处理范围内的河道进行清淤填坑处理：其中尾水渠下游河道部位，整治高程为8.00 m；泄洪闸下游河道桩号0+152.500 m～0+187.500 m段整治高程为5.50 m，桩号0+187.500 m～0+217.500 m段整治高程为 5.50～7.00 m，桩号 0+217.000 m～0+287.500 m 段整治高程为7.00 m。

考虑到抛石防冲槽段及其下游变坡段受下泄水流冲刷较为严重，本次设计对桩号0+152.500 m～0+237.500 m段下游河道整治后表面采用工程措施进行加固保护。

本次设计对下游河道桩号0+152.500 m～0+237.500 m段进行铺设合金钢网兜面层保护，铺设厚度为1m，合金钢网兜要求兜与兜之间进行串并联，增强抗冲性能，合金钢网兜内石料要求新鲜完整，单块重不得小于50 kg，最小边长度不得小于30 cm。

为了观测和检验合金钢网兜块石防冲保护层的具体效果，为下一步整个枢纽下游河道整治提供实际数据支持，建议对冲刷较严重的深槽区进行试验性保护处理。

合金钢网兜块石护面保护范围为防冲槽起始部位（桩号0+152.500 m）及其下游30 m范围（至桩号0+182.500 m）。

2.1 运行期下泄洪水的流量过程线

赵山渡引水枢纽近年来最大泄洪流量统计成果见图1。

图1 赵山渡引水枢纽最大泄洪流量统计成果图

由图1可知，每次遭遇强台风，赵山渡引水枢纽泄洪闸的泄洪流量就明显增大，特别是近年来的2011年和2013年，最大泄洪流量分别为1542 m3/s和2450 m3/s，明显大于运行期前几年的最大泄洪流量（均不到1000 m3/s），从而对下游河道造成较大的冲淤。

2.2 抛石防冲槽段近年的淤积和冲刷断面图

赵山渡引水枢纽抛石防冲槽近年来冲淤情况统计成果见图2。

图2 赵山渡引水枢纽抛石防冲槽冲淤情况统计图

由图2可知，赵山渡引水枢纽泄洪闸每次进行大流量泄洪后，抛石防冲槽段均有较为明显的冲淤情况，2011年的抛石防冲槽高程与2010年相比，明显冲刷情况更严重，最深处冲刷深了1.40 m左右；2012年和2013年上半年，运行管理单位分别对下游河道冲淤较为严重的部位进行了简单的挖填平整处理（平整高度为6.00 m左右），2013年泄洪后，抛石防冲槽部位同样出现了全断面的冲淤现象，冲刷最深处高程为4.90 m左右（冲刷深了1.10 m左右）。这种现象一方面说明抛石防冲槽在防冲方面起到了一定的作用，一方面说明在大流量的下泄洪水冲刷下，抛石防冲槽的防冲性能正在减弱。

2.3 泄洪闸的过流能力和消能防冲设计

根据《水闸设计规范》（SL265-2001）的相关规定，对泄洪闸泄流能力进行复核，计算公式如下：

式中：

Q——下泄流量，m3/s；

Bo——闸孔总净宽，m；

Ho——计入行近流速水头的堰上水深，m；

H——堰上水深，m；

Vo——行近流速，m/s；

g——重力加速度，取9.81 m2/s；

m——堰流流量系数，取0.385；

ε——堰流侧收缩系数；

bo——闸孔净宽，m；

N——闸孔数；

εZ——中闸孔侧收缩系数；

dZ——中闸墩厚度，m；

εb——边闸孔侧收缩系数；

bb——边闸墩顺水流向边缘线至上游河道水边线之间的距离，m；

σ——堰流淹没系数；

hs——由堰顶算起的下游水深，m。

经过计算可知，校核洪水位工况下（上游水位为23.37 m，下游水位为21.13 m），泄洪闸过流能力为15 914 m3/s；设计洪水位工况下（上游水位为22.00 m，下游水位为19.414 m），泄洪闸过流能力为13356 m3/s；均能满足设计要求的下泄流量，并具备一定的超泄能力。

根据类似工程相关水工试验成果可知，除了泄洪流量越大对下游河道影响越大外，闸门的开启方式也对下游河道影响较大，如闸门开启顺序和开度科学合理（如分级开启，先全体小开度开启，再逐步加大开启开度等），能很大程度上减轻或避免对下游河道的影响。

2.4 抛石方案对比分析

抛石指的是为防止河岸或构造物受水流冲刷而抛填较大石块的防护措施，在水利工程中较为常见。

本方案与合金钢网兜块石有类似之处，缺点是抗冲仅依靠单体石块自身重量，抗冲性能较差，抛投后容易被冲走；优点是工程投资较低。

考虑到本工程整体投资不大，且运行管理单位以往采用过抛石表层保护进行过处理，但大流量下泄时抛石被冲走的现象也比较明显，故本方案现阶段仅考虑作为应急备用措施，不再另行进行方案比较。

3 结束语

本次设计满足了赵山渡引水枢纽下游河道的综合功能要求，按标准完成设计工作并付诸实施，设计均按照国家和行业现行设计规范、设计标准以及批准的设计文件进行，设计文件满足国家及行业标准，并满足了《勘测设计合同》约定的标准，实施过程中不存在由于设计造成的返工或质量问题。