桐柏縣趙莊水庫溢洪道除險加固工程設(shè)計

□李中澤 □賈躍東（桐柏縣水利局）

1.水庫基本情況

趙莊水庫位于桐柏縣吳城鎮(zhèn)趙莊村淮河上游月河支流桃花河上，屬淮河水系，距桐柏縣城20km。該水庫于1970年6月動工興建，1979年10月基本建成，1980年8月通過竣工驗收。水庫控制流域面積48km2，總庫容為3160萬m3。該水庫是以防洪、灌溉為主，兼顧供水、養(yǎng)魚的中型水庫。水庫控制流域面積48km2，水庫處于桐柏山脈腹地，屬低山丘陵區(qū)，分布于水庫的地層主要為下元古界震旦系大理巖、角閃片巖、花崗片麻巖及第四系松散層。

趙莊水庫溢洪道為開敞式，堰寬30m，溢洪道長約255m，出口未做消力設(shè)施。輸水洞長87m，1990年因建電站而將原來的鋼筋混凝土無壓拱涵改為壓力鋼管，輸水洞設(shè)檢修閘門和工作閘門各一扇。

2.溢洪道存在的問題

趙莊水庫地理位置十分重要，其保護(hù)范圍內(nèi)有全國特大型企業(yè)—亞洲規(guī)模及儲量最大的吳城堿礦、月河堿礦，交通及通信大動脈—312國道、寧西鐵路、歐亞光纜、滬新光纜等重要的關(guān)系國計民生的工業(yè)、交通、通訊設(shè)施，水庫自建成以來，對這些設(shè)施的防洪安全起到了舉足輕重的作用，由其產(chǎn)生的社會效益是巨大的。

趙莊水庫溢洪道存在問題：溢洪道地質(zhì)條件較差，無護(hù)砌、無消能工、無尾水渠，不具備安全泄洪條件。1998年8月10日，水庫壩前水位達(dá)到161.24m為歷史最高洪水位，溢洪道溢洪，出口拉切長250m，寬17m,深8m的深溝，下游2hm2農(nóng)田被水沖沙壓。2000年10月29日，水庫庫水位達(dá)到159.73m，溢洪道溢洪，其出口進(jìn)一步拉切水毀。

3.溢洪道工程地質(zhì)條件評價

擬建溢洪道位于右壩頭以東的山埡中，兩岸山體基本對稱，山坡坡度40～50°。山頂高程172.60m，溝底高程144.6～151.8m。

溢洪道地層主要為下元古界震旦系花崗片麻巖及第四系松散層組成。

溢洪道自進(jìn)口段到出口消能段（入河口），全長313.0m，以進(jìn)口段，陡槽段，出口消能段，兩岸山體分別進(jìn)行評價如下：

進(jìn)口段：全長90.0m,呈喇叭形狀，在右岸山體坡腳堆積有0.5～1.0m厚的殘坡積粘土夾碎石，地表裸露巖石為強風(fēng)化的花崗片麻巖，裂隙發(fā)育，抗沖能力差，工程地質(zhì)條件較差；陡槽段：長120.0m，位于峽長山溝中，在地貌上為一緩坡，表部堆積有厚4.0～7.0m的人工棄渣，下部為強風(fēng)化的花崗片麻巖，抗沖刷能力差，工程地質(zhì)條件差；出口消能段：長113m，該段地形較為開闊，表部為厚2.0～2.5m的殘坡積粘土，結(jié)構(gòu)松散，下部為強風(fēng)化的花崗片麻巖，巖石裂隙發(fā)育，破碎，穩(wěn)定性差，該段洪水流速大，對溢洪道具有強烈的沖刷破壞作用，因粘土及強風(fēng)化的花崗片麻巖抗沖刷能力極差，工程地質(zhì)條件差。

4.溢洪道工程設(shè)計

根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201-94）和《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》SL252-2000的規(guī)定，趙莊水庫工程等別為三等，主要建筑物級別為3級，根據(jù)該水庫的實際規(guī)模和防洪任務(wù)，設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核防洪標(biāo)準(zhǔn)為1000年一遇。

趙莊水庫無實測洪水資料，采用1984年《河南省中小流域設(shè)計暴雨洪水圖集》，用間接方法推求設(shè)計洪水，即用推理公式計算洪峰流量，用分析概化三角形法推算設(shè)計洪水過程線。計算結(jié)果為：設(shè)計洪峰流量Q2%＝1016m3/s，相應(yīng)24h洪量為1423m3/s；校核洪峰流量Q0.1%＝1824m3/s，相應(yīng)24h洪量為2404萬m3。

趙莊水庫溢洪道位于主壩左側(cè)200m一山埡處，為岸邊正槽開敞式，堰頂高程159.60m，底寬30m，未襯砌，無消能工。本次設(shè)計溢洪道除險加固工程主要包括：進(jìn)水渠、進(jìn)口扭面、控制段、一級泄槽、一級消力、二級泄槽、跌坡、二級消力、出口海漫及溢洪道橋梁等。

4.1 進(jìn)水渠

位于溢洪道進(jìn)口，底高程159.60～159.37m，全長110m，底寬30m，左岸邊坡1∶1，右岸邊坡1∶2。

4.2 進(jìn)口扭面

全長15m，底寬30m，扭面后10m采用50cm厚C20混凝土護(hù)底，底高程159.60m。邊墻為MU60M7.5漿砌石扭面，由護(hù)坡漸變?yōu)橹眽Α?/p>

4.3 控制段

全長10m，矩形斷面，底高程159.60m，底寬30m，采用80cm厚C20混凝土護(hù)底，邊墻為Mu60M7.5漿砌石直墻結(jié)構(gòu)。墻頂寬0.6m，底寬3.76m，墻高6.0m，背坡邊坡1∶0.4。

4.4 一級泄槽

全長80m，矩形斷面，采用40cm厚C20鋼筋混凝土護(hù)底，底高程159.60～148.838m，邊墻為Mu60M7.5漿砌石直墻結(jié)構(gòu)，背坡邊坡1∶0.45。前30.89m為收縮段，底寬由30m漸變?yōu)?5.2m，邊墻頂寬0.6m，底寬3.64m，墻高5.72m；中間40.25m為彎道段，底寬12.5m，夾角12°，半徑200m；后8.86m為平直段，底寬12.5m。

4.5 一級消力

全長30m，矩形斷面，底寬12.5m，采用60cm厚C20鋼筋混凝土護(hù)底，底高程148.838m，消力坎頂高程151.438m，邊墻為Mu60M7.5漿砌石直墻結(jié)構(gòu)，背坡邊坡為1∶0.45。邊墻頂寬0.6m，底寬3.72m，墻高5.90m。

4.6 二級泄槽

全長58m，矩形斷面，采用40cm厚C20鋼筋混凝土護(hù)底，底高程150.838～150.782m，邊墻為Mu60M7.5漿砌石直墻結(jié)構(gòu)，背坡邊坡1∶0.4。前28m底寬12.5m，后30m為擴(kuò)散段，底寬由12.5m漸變?yōu)?5.0m。

4.7 陡坡

位于二級泄槽末端，長9.78m，跌差9.782m，矩形斷面，底寬25m。溢流面坡度1∶1，溢流面為0.4m厚C20鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，邊墻Mu60M7.5漿砌石直墻結(jié)構(gòu)，背坡邊坡1∶0.4。

4.8 二級消力

全長25m，矩形斷面，底寬25.0m，采用80cm厚C20鋼筋混凝土護(hù)底，底高程141.0m，消力坎頂高程143.106m，邊墻為Mu60M7.5漿砌石直墻結(jié)構(gòu)，背坡邊坡1∶0.45。邊墻頂寬0.6m，底寬3.50m，墻高5.53m。

4.9 出口海漫段

全長22.25m，底高程142.506～142.504m，采用0.4m厚干砌石護(hù)底。前10m為扭面段，邊墻由Mu60M7.5漿砌石直墻結(jié)構(gòu)漸變?yōu)闈{砌石護(hù)坡型式；后9.25m為護(hù)坡型式，護(hù)坡左右岸邊均為1∶2，護(hù)坡末端接漿砌石齒墻，頂寬1.5m，底寬3m，高4.5m；齒墻后接鉛絲籠拋石防沖槽。

4.10 溢洪道橋梁

現(xiàn)有道路從溢洪道穿過，需在溢洪道二級泄槽上設(shè)交通橋一座，橋長16.0m，橋?qū)?.0m，單跨長8.0m，荷載標(biāo)準(zhǔn)為汽車－10級。上部結(jié)構(gòu)為預(yù)制鋼筋混凝土空心橋板，厚0.36m，橋面鋪裝層厚6～8cm，為C25混凝土，下部結(jié)構(gòu)為Mu60M7.5漿砌石墩臺。

5.總結(jié)

該工程于2008年5月竣工，經(jīng)過近幾年汛期運行中的觀察，現(xiàn)坡體穩(wěn)定，水利工程運行正常。桐柏縣大多數(shù)中小型水庫修建于20世紀(jì)60-70年代，溢洪道存在問題基本相同，經(jīng)工程運行實踐證明，該溢洪道除險加固設(shè)計科學(xué)合理經(jīng)濟(jì)，可以作為較好解決溢洪道存在類似問題的有益參考。建議趙莊水庫溢洪道除險加固工程在運行中要加強管護(hù)，認(rèn)真觀測，適時處理，防微杜漸，避免造成損失。