宮山咀水庫除險加固工程施工導流設計

摘要：本文結合除險加固工程實際情況，編制了導流方案，確定導流時段及洪水標準，并重新復核了輸水洞和溢洪道的泄洪能力。

關鍵詞：水庫；除險加固；施工導流

中圖分類號：TU991.34+1文獻標識碼：A

1 工程概況

宮山咀水庫位于遼寧省葫蘆島市建昌縣宮山咀鄉，是一座以防洪為主，兼顧城市供水、發電、灌溉、養魚等綜合利用的大（II）型水利樞紐。工程1958年9月動工興建， 1976年7月全部竣工。水庫控制流域面積656平方公里，總庫容1.0886億m3。水工建筑物包括粘土心墻砂殼主壩、溢洪道、輸水洞、電站和引水建筑物5部分，電站裝機容量3105kw。

工程除險加固內容包括：大壩工程重新鋪建上下游護坡、防浪墻修補及大理石罩面處理；溢洪道護坦混凝土修整、左岸增設漿砌石重力擋墻；輸水洞防滲灌漿處理；修建碼頭等項。

2 自然條件

2.1 水文、氣象條件

2.1.1 施工期水文

除險加固工程與水流有關的項目為主壩上游壩坡拆除重建，其施工時段為第一年汛后至第二年汛前。施工期水文如下：

表2.1 施工期水文成果表（單位：m3/s）

2.1.2 氣象條件

在壩址下游9km處有建昌縣氣象站，根據30多年的氣象觀測資料分析，壩址處年平均降雨量為582.5mm，年最大降雨量為846.2mm，年最小降雨量為406.1mm，年內降雨量分布極不均勻，50%以上降雨集中在7、8月份；多年平均蒸發量1856.6mm左右；多年平均氣溫8.1℃左右；多年平均風速為2～4.3m/s，多年平均最大風速為18m/s。

2.1.3 年徑流

流量站有沈家洼子、建凌兩站。沈家洼子站只有1958年和1959年兩年觀測資料，建凌站從1960年至今，各年均有實測資料。

壩址處多年平均徑流量為10669.0萬m3。詳見表2.2

表2.2 宮山咀水庫年徑流量表

2.1.4 設計洪水

宮山咀水庫洪水由大暴雨形成，多集中在7、8月份，洪水陡漲陡落，一次洪水歷時一般為3～5天。較大歷史洪水年份分別為1886年、1930年、1929年和1949年。通過水庫還原計算和插補延長，洪水資料系列為1950至1992年，共43年。

2.2 地形、地質

壩址處基巖為安山巖及安山質凝灰巖。主壩基礎覆蓋層厚度4.9～13.4m，主要為沙礫石層。溢洪道的右側為坡洪積臺地，下部為侏羅紀吐呼嚕安山斑巖，上部為第四紀亞粘土（表層已耕植）角度不整合于安山斑巖之上。溢洪道基礎為安山斑巖，地質構造簡單，巖石完整性好，巖石強風化深度一般為2m左右。

3 施工導流方案設計

3.1 導流標準

3.1.1 導流時段的劃分

根據水利水電工程分等指標表3.1，宮山咀水庫為大Ⅱ型水庫，工程等別為二等，主要建筑物級別為2級。由現行規范《水利水電工程施工組織設計規范》SL303-2004，確定相應的施工導流建筑物為4級（見表3.2）。

3.1.2 導流建筑物設計洪水標準

根據確定的臨時建筑物類型（土石圍堰）和臨時建筑物級別（4級），查規范《水利水電工程施工組織設計規范》SL303-2004，臨時性水工建筑物所采用的洪水標準(表3.3)，圍堰設計所用的洪水重現期應在20～10年。鑒于本工程導流建筑物使用期短，壩址以下20km內無重要城鎮、工礦和企業，即使導流建筑物失事也不會造成巨大損失，因此本工程導流建筑物洪水重現期取下限值，其導流設計流量為非汛期10年一遇71.6m3/s。

表3.3 導流建筑物洪水劃分表

3.2 導流方案

3.2.1 導流方案的選擇原則

在進行導流方式的選擇時，主要考慮水文條件、地形地質條件、樞紐類型及布置，河流綜合利用要求等各方面的因素。

施工導流的方式大體上分為分段圍堰法導流、全段圍堰法導流和淹沒基坑法導流三類，但實際應用中均不適用，因為本工程無需修筑施工圍堰，利用已有的輸水洞和溢洪道導流即可滿足施工。

3.2.2 導流方案擬定

上游壩坡處理高程為70.8m，施工時，水庫水位必須降至69.0m以下，以保證壩面施工安全。為此，擬定如下導流方案：

施工導流設計來水量，由溢洪道下泄。施工中，日常來水由第一輸水洞下泄。溢洪道泄流能夠保證施工導流設計流量時庫水位在69.0m以下。

3.3 導流建筑物泄洪能力復核

3.3.1 第一輸水洞導流能力

水庫第一輸水洞為壩內埋管結構，進口底高程54.0m，進口管直徑為1.6m，出口管于0+137.5m樁號處分為3條直徑為1m的岔管，出口管底高程為49m，最大泄量為20.06m3/s。

3.3.2 溢洪道導流能力

（1）溢洪道泄洪能力計算

宮山咀水庫通過加大溢洪道泄量將校核洪水標準由1000年一遇提高到2000年一遇，溢洪道總泄量由4273m3/s增加到6562m3/s，相應庫水位為78.05m。9孔正堰總凈寬108m，每孔凈寬12m，堰頂高程67.7m，閘門最大開度8.9m。溢流堰泄流時水位～流量計算結果顯示：單孔泄量與1979年宮山咀水庫提高標準成果接近，與1981年沈陽農學院完成的《宮山咀水庫模型試驗補充報告》的正堰的實測泄量比較，在水位77.7m時，基本接近；在±77.7m時，誤差在5%左右。

(2)水面曲線計算

控制段過堰水面曲線按克～奧I型非真空堰水舌表面軌跡計算。計算結果表明：百年以下洪水泄槽水面線基本都在開挖巖坡以內，泄槽能夠渲泄2000年一遇洪水。利用泄槽斷面收縮產生局部壅水，減緩水流流速；利用泄槽在渡槽以后的斷面的擴大，底坡減緩和凸凹不平進一步消能，從而減輕對下游公路橋基礎及河道的沖刷。

結語

施工導流方案是水利工程施工組織設計重要組成部分，其完善與否直接關乎主體工程施工。本方案對導流時段的劃分和建筑物洪水標準的確定合理，對輸水洞和溢洪道泄洪能力的復核結果準確，據此制定的導流方案滿足了正常施工和確保了工期，是切實可行的方案。

參考文獻

[1]水利水電工程施工組織設計規范 SL303-2004，中國水利水電出版社，2004年8月23日.

[2]譚靖夷主編.中國水力發電工程（施工卷）[M].中國電力出版社，2000年8月.