某水库工程防洪建筑物布设方案分析

白西杰

（河南水利投资集团有限公司，河南 郑州 450000）

1 项目概况

此水库控制流域面积36.40 km2，大坝右岸设进水口经引水建筑物至坝后电站，尾水接灌区总干渠，总干渠末端桩号0+910处设倒虹管后分为左右干渠，并在柏林支渠尾端接压力前池和压力管道引水建水电站。电站厂房位于坝轴线下游约470 m的河流右岸榨油房处，厂区位于河道左岸。

2 防洪建筑物对河段造成的影响分析

利用设计流域地形、地质及暴雨资料分析，采用雨洪途径推求工程河段设计洪水，通过水文分析计算并结合数学模型确定水库工程对河段行洪的影响。

对坝区下游河段，由于河道坡度较陡，沿河两岸住户、耕地稀少，其生活、生产用水均取自各分散泉及溪沟水。一方面，通过水库筑坝蓄水，在一定程度上削减了上游洪峰流量，对下游河道防洪更为有利；另一方面，通过水库拦蓄上游来水，下游河道流量将有所减少，对下游河道生态用水造成一定影响。在枯水及干旱断流期间，下泄必要的生态流量8.60×10-2m3/s，因此，水库工程的建设对坝区下游河段造成的影响甚微。

3 坝址、坝型选择

3.1 坝址选择

坝址方案比选表明，从地质条件上看，上、下坝址基本相当，地形条件上，上坝址相对优越。从工程布置上看，上坝址重力拱坝布置紧凑，坝身表孔溢流，但下游岸坡处理及左坝头高边坡支护工程量大。下坝址采用泄洪洞泄洪，出口距下游坝脚约100 m，施工及运行相互干扰小，工程布置上各有优点；从施工条件上看，由于上、下坝址上部地形均较陡，施工条件差异不大。从对自然环境影响的角度看，上坝址河谷较窄，坝体混凝土量及开挖量较小，对自然环境的影响相对较小。从淹没角度考虑，上坝址方案淹没投资比下坝址省1 747.59 万元，但上坝址方案将淹没已成的花盐井水库。从投资上看，下坝址比上坝址节约投资约5 601.88万元。

因此，下坝址具有一定优势，推荐下坝址为选定坝址，为充分利用上游已建成的水库，项目工程考虑与其联合运行。

3.2 坝型选择

根据坝址区地形、地质条件和坝址区附近天然材料等方面的实际情况，水库在坝型选择中主要对混凝土面板堆石坝、抛石重力坝两种坝型方案进行比选。

经过分析比较，在地形、地质条件上堆石坝的适应性更强；在工程运行上2 个方案基本相当；在工程布置、施工条件上重力坝略优；在工期上，堆石坝比重力坝较长。综合比较，拟定的混凝土砌块石重力坝和混凝土面板堆石坝各有优缺点，技术上均可行。但抛石重力坝方案比混凝土面板堆石坝方案工程投资多9 310.38 万元。因此，对于项目而言，混凝土面板堆石坝是一种最合适的坝型，推荐采用混凝土面板堆石坝方案。

4 工程总体布置

4.1 挡水建筑物的布置

挡水建筑物坝顶高程682 m，防浪墙顶高程683 m，最大坝高确定为96.50 m，坝顶宽8m，坝顶全长222 m。上游钢筋混凝土面板共分21块，其中左、右两岸每块宽6 m，共5块；其余部分每块宽12 m，共14块；另外在左、右坝头各布置一边块，宽度分别为5.96 m 和5 m。钢筋混凝土面板坝上、下游坡比均为1∶1.40，下游坝坡设4级马道，高程分别为591、613、636、659 m，马道宽均为2 m，大坝最大底宽300.75 m。钢筋混凝土面板顶部高程为680.77 m，顶部厚度为0.30 m，底部最大厚度为0.59 m，趾板宽度按水头及所处地段地质条件分为6 m、5 m和4 m，厚度为0.50 m，用φ28 mm、间距2 m的锚筋将趾板锚固于基岩上，锚入岩石长4 m。面板块之间设垂直缝，面板与趾板之间设周边缝，缝内设止水。上游坝面河床段620 m高程以下及两岸640 m高程以下设有上游铺盖区和盖重区。

4.2 溢洪道布置

溢洪道布置在右岸，采用无压泄洪洞+消能台阶方案。进水口布置在右岸坝前的冲沟右侧，其中心线与坝轴线正交，溢洪道由闸室、泄槽及消力池3部分组成，全长529.20 m。

4.2.1 闸室布置

闸室采用开敞式，溢流堰采用2 m 高WES 曲线型实用堰，堰顶上游面由双圆弧组成，下接幂曲线。堰顶高程674 m，前缘净宽25 m。闸室孔口尺寸（3-7）m×6 m，孔口设3 扇弧形工作门，采用液压式启闭机启闭。不设检修门。溢洪道控制段闸墩顶部设5 m宽交通桥。

4.2.2 泄槽布置

泄槽段轴线全长536.93 m，其中无压隧洞长368.89 m，泄槽净宽从控制段末端向下游延长10 m后由25 m收缩至7 m，收缩段长54 m，隧洞断面采用城门型，全断面采用C25 混凝土现浇；台阶扩散陡槽段长130.20 m，首端底宽7 m，末端底宽22.75m，边墙扩散角3°，底板坡度分别为1：1.70和1：3，泄槽采用矩形断面，底板厚0.50 m，边墙采用衡重式挡土墙，边墙和底板均采用C25混凝土浇筑，边墙高度根据泄槽内的水面线确定。

4.2.3 消力池布置

消力池采用等宽22.75 m，长45 m，池深4 m。护坦底板高程579.60 m，底板厚1.50 m，护坦顶以上导墙高9.50 m，导墙采用C20 混凝土衡重式挡墙。消力池护坦下设Φ100 排水孔，间距3 m，梅花形布置。消力池后设20 m 长海漫，海漫宽度与消力池相同，海漫厚0.30 m，C15抛石浇筑。

4.3 坝后电站引水建筑物布置

坝后电站引水建筑物布置于河流右岸，由进水口、压力引水隧洞和压力管道三部分组成。进水口采用岸塔式，位于易家沟下游侧，塔总高49.60 m，分上、中、下三层取水。压力隧洞为圆形，全长702 m，纵坡i=2‰，设计引用流量3 m3/s，洞内径1.80 m，沿河流右岸山体内布置，隧洞进、出口底板高程分别为636.20 m、634.80 m。隧洞末端通过长度为2.50 m的锥管渐变至1.20 m后直接与压力钢管相接。

压力钢管采用联合供水方式，主管内径1.20 m，长110.32m，敷设角为15.95～46.89°，进厂支管直径为0.80 m，长2.00×9.82 m。为满足灌区的需水要求，主管经长2.50 m 的锥管渐变至0.60 m后，延伸至于厂房下游侧总干渠内，在其末端设置控制放水流量的锥形阀1 件。电站停机时，饮用水流通过锥形阀消能后直接进入总干渠。

4.4 坝后电站厂房布置

坝后电站厂房位于拦河坝轴线下游约470m的河流右岸榨油房处。电站主厂房长30 m，宽12.50 m，高16.20 m（含地下部分）。厂内装2 台卧式混流式水轮发电机组，间距12.50 m，水轮机安装高程606 m。副厂房建筑面积162 m2，位于主厂房上游侧，仅一层。副厂房内布置机旁盘及低压开关室、主变压室、工具间、机修间和值班室。2 台机组的尾水均由尾水渠分别引入总干渠。

5 水电站

水电站主要由压力前池、压力管道和厂区枢纽组成，压力钢管与位于右干渠支渠尾端的压力前池连接，厂区位于河道左岸。

压力前池位于河道下游河段左岸斜坡中上部单一的缓坡地形上，由渐变段、池身段、溢流堰及泄水渠、进水室、冲砂管五部分组成。前接柏林支渠引水隧洞出口，后接压力管道进口。电站设计引用流量2×0.30 m3/s，前池长约24.80 m，最大宽度7.50 m；前池正常水位为590.50 m，总容积约为740 m3。

压力钢管从压力前池顺山脊布置至电站厂区，联合供水设计流量0.60 m3/s。主管内径0.70 m，支管内径0.50 m，壁厚6～14 mm；月牙肋岔管直径0.72 m，壁厚16 mm。钢材均为Q235C。压力钢管主管全长1 146.38 m，支管均采用埋管形式，其中1#支管长24.04 m，2#支管长32.12 m。主管沿线按地形地质条件分为18段，最大倾角为42.16°，最小倾角为7.26°。钢管沿线设置镇墩18个，间距24.16～94.65 m，高差10.07～50 m。

水电站厂区包括主、副厂房、尾水渠、厂区防洪河堤等。主厂房长25.20 m，宽10.50 m，高13.96 m，地坪高程195.50 m。内装两台1 000 kW水轮发电机组，间距8.40 m。安装高程196.14 m。

6 其他建筑物布置

主厂房上游侧布置调速器、进水阀等，下游侧为交通道。副厂房为单层地面结构，分别位于主厂房上游侧和上游端。6.30 kV开关室、机旁盘和厂用电室位于主厂房上游游侧，地坪高程195.50 m。电站水轮机组为冲击式，尾水道采用无压暗渠型式全部埋于厂房和厂区内。每条尾水道宽1.10 m，高2 m，底坡i=1%，长10.80 m。底板、边墙、顶板均采用C20钢筋混凝土结构。2 台机组尾水引出厂房后汇入映阳河。沿原河道流势修建长约150 m的防洪河堤。

7 结语

此水库是以农业灌溉、灌区农村饮水为主，兼顾发电等综合开发任务的中型骨干水库。对改善农业生产条件，提高农业抗旱减灾能力，发展生态高效农业，解决临江镇供水与灌区农村人、畜饮水，维护社会稳定及发展国民经济，改善电力紧缺问题，促进经济社会可持续发展，都具有重要作用。