淺析放水涵洞在新疆小型水庫除險加固中的應用

新疆哈密地區(qū)水利水電勘測設計院 839000

摘要：在新疆小型水庫除險加固設計中，鋼筋混凝土放水涵洞，一洞多用具有泄洪、沖砂、放水、放空作用，既能滿足灌溉引水要求，還能解決泄洪問題，起到了至關重要的作用。

關鍵詞：小型水庫；除險加固；鋼筋混凝土放水涵洞；應用

1.工程概況

1.1 工程現(xiàn)狀

水庫位于哈密市西河壩下游，位于哈密市城區(qū)南18km處，是一座以灌溉為主的小（2）型水庫。水庫自建成至今運行52年，現(xiàn)狀水庫淤積嚴重，庫內(nèi)長滿蘆葦?shù)戎参铩＝?jīng)過對現(xiàn)狀水庫的復核計算，水庫現(xiàn)狀總庫容14.44萬m3，壩頂高程555.70m，最大壩高4.70m。

水庫由大壩、放水涵管組成。大壩為均質(zhì)土壩，壩體填筑材料主要為含細粒土砂。大壩主壩長123.32m，壩頂寬度4.0～6.0m，壩高3.2～4.7m。上游壩坡為1.2～1：2.5，下游壩坡為 1：1.6～1：2.0。

水庫共有2座放水涵管，分別位于大壩左側和右側，涵管結構為DN300混凝土管，長25m，最大放水流量0.2 m3/s，左岸放水涵管進口處設有閘門及螺桿式啟閉機，螺桿及閘門已損壞，且涵管進口淤積嚴重，無法正常使用，涵管出口未設閘房，出口處工作閥門已損壞失效；右岸放水涵管進口淤積嚴重，出口閘房為磚結構，尺寸：長×寬×高=（3×2×2）m，放水涵管位于主壩基粉砂軟基上，涵管進口處漿砌石剝蝕破損嚴重。

左岸放水涵管進口處淤積嚴重，不能正常引水，現(xiàn)用一水泵將水抽至放水涵管進口引水灌溉。右岸放水涵管基礎沉陷，閘房變形有明顯裂縫已傾斜。放水涵管閘門及啟閉機已失效。

1.2 工程除險加固

根據(jù)《水庫大壩安全評價報告》和《水庫大壩安全鑒定報告書》，經(jīng)過地區(qū)水利局鑒定審定，根據(jù)水庫現(xiàn)狀確定本次除險加固設計主要項目有：

⑴、放緩前壩坡，增設防滲體；

⑵、放緩培厚后壩坡，增設排水體；

⑶、改建放水涵管為放水涵洞，放水涵洞具有放水、泄洪、放空、沖砂功能，保證水庫大壩安全；

⑷、按規(guī)范要求，增設大壩通訊和安全監(jiān)測設施。

通過本次除險加固工程的實施，可以解決水庫運行中存在的安全隱患，保證水庫的正常調(diào)蓄能力，消除水庫的不安全因素，為下游灌區(qū)農(nóng)業(yè)灌溉提供可靠的水資源保障。

本水庫為小（2）型平原區(qū)攔河水庫，壩軸線總長0.575km，其中主壩長123.32m，右副壩長191.68m，左副壩長260m，最大壩高5.70m，為均質(zhì)土壩，壩頂高程555.70，壩頂公路寬度4.0m，上游壩坡坡度1：2.5，下游壩坡坡度1：2.0。上游壩坡設置厚0.15m混凝土板護坡，混凝土板護坡下為0.65m厚的砂礫石防凍墊層，墊層下采用復合土工膜防滲，與水庫庫盤內(nèi)鋪設的復合土工膜相連接，復合土工膜為兩布一膜（250g/m2/PE0.5mm/250g/m2）。

壩體樁號0+210處設放水涵洞，一洞多用具有泄洪、沖砂、放水、放空作用，涵洞全長51.35m，有進口段、閘井段、無壓涵管段、出口段組成。

除險加固后水庫總庫容14.44萬m3，其中死庫容2.67萬m3，興利庫容10.96萬m3，死水位：552.17m，死庫容：2.67萬m3，正常蓄水位：554.30m，設計洪水位：554.30m，校核洪水位：554.40m。

2.放水涵洞在小型水庫除險加固中的應用

2.1 工程問題分析

本水庫為古河道攔河式水庫，水庫自建成至今運行52年，水庫兩岸均有居民區(qū)房屋建筑、耕地、林園等。根據(jù)水庫庫區(qū)和周邊地形、地貌及地質(zhì)條件，水庫庫盤四周均有瀝青公路相通（壩頂為公路部分），壩頂高程與四周公路路面、居民區(qū)房屋建筑、耕地、林園等地面高程基本一致。

根據(jù)水文資料，水庫入庫徑流補給來源主要有：（1）西河壩泉水的直接補給；（2）哈密市西干渠引水量的補給；（3）花園水庫下泄洪水補給。

水庫的洪水主要來源于上游、洪水由石城子水庫下泄至花園鄉(xiāng)水庫，再由花園鄉(xiāng)水庫下泄洪水至本水庫。經(jīng)過調(diào)洪及衰減計算得水庫入庫洪水相應洪水標準為：設計洪水位10年一遇，相應洪峰流量為4.46m3/s；校核洪水標準為20年一遇，相應洪峰流量為5.45m3/s。

由于當時建設水庫未設溢洪道，本水庫上游存在洪水，原放水涵管無法泄洪，因此對大壩安全存在隱患，于2007年因上游洪水下泄至水庫，原DN300放水涵管泄洪不及，導致大壩中部潰壩，淹沒下游耕地及果園，給社會造成危害。

鑒于以上問題，本次水庫除險加固必須解決泄洪問題，根據(jù)實地踏勘，水庫兩岸均有居民區(qū)房屋建筑、耕地、林園等，且地面高程與壩頂高程一致，現(xiàn)場找不到適合的位置修建溢洪道。

在滿足泄洪、沖砂的前提下，新建一個鋼筋混凝土放水涵洞，一洞多用具有泄洪、沖砂、放水、放空作用，有進口段、有壓涵洞段、閘井段、無壓涵洞段、消能段組成。放水涵洞既能滿足灌溉引水要求，還能解決泄洪問題。

2.2.放水涵洞設計

本次水庫除險加固，針對工程泄洪問題及涵管所存在的問題，拆除原有的2座放水涵管，在滿足泄洪、沖砂的前提下，重建一個鋼筋混凝土放水涵洞。涵洞軸線位于大壩右岸原放水涵管位置，樁號0+210，一洞多用具有泄洪、沖砂、放水、放空作用，涵洞全長51.35m，有進口段、有壓涵洞段、閘井段、無壓涵洞段、消能段組成。

（1）進口段

放水涵洞采用八字墻進口，鋼筋混凝土結構，進口底板高程550.00m，縱坡i=0，進口寬4m，長5.0m。

（2）有壓涵洞段

有壓涵洞段采用城門洞型，尺寸為1.2m×1.8m，拱高為0.3m，鋼筋混凝土結構，襯砌厚度為0.3m，涵洞管身長13.00m，鋼筋混凝土標號為C25F250W6。

（3）閘井段

閘井底板高程550.00m，閘井頂高程558.80m，涵洞工作閘門采用平面鋼閘門，后止水，孔口寬1.2m，高1.4m。閘井底板長3.3m，寬4.0m，底板厚1.0m，啟閉平臺高程555.70m。閘井高度為6.7m，鋼筋混凝土結構，鋼筋混凝土標號為C25F250W6。上為磚混結構閘井房。閘槽深度0.3m，寬度0.3m；檢修閘與工作閘閘槽間距為1.2m。

（4）涵洞洞身段

涵洞洞身段采用城門洞型，尺寸為1.2m×1.8m，拱高為0.3m，鋼筋混凝土結構，襯砌厚度為0.3m，涵洞管身長13.00m，鋼筋混凝土標號為C25F250W6。

（5）消能段

涵洞出口接消能段，消能段段總長7.5m，由斜坡段、消力池段組成，消力池后接海漫。消力池段長5.5m，寬度為2m，為鋼筋混凝土矩形結構，底板厚50cm，邊墻厚30cm，鋼筋混凝土標號為C25F250W6。

3.結束語

平原區(qū)古河道攔河小型水庫，由于水庫修建年代久未考慮泄洪問題，經(jīng)過幾十年的社會經(jīng)濟發(fā)展，水庫兩岸均有居民區(qū)房屋建筑、耕地、林園等，水庫兩岸邊修建有鄉(xiāng)村公路，并與壩頂相通，兩岸邊地面高程與壩頂高程基本相同，本次水庫除險加固，經(jīng)過實地踏勘未找到適合的位置修建溢洪道。

鋼筋混凝土放水涵洞，一洞多用具有泄洪、沖砂、放水、放空作用，有進口段、有壓涵洞段、閘井段、無壓涵洞段、消能段組成。放水涵洞既能滿足灌溉引水要求，還能解決泄洪問題。

在新疆小型水庫除險加固設計中，由于地形、地質(zhì)條件沒有合適的位置修建溢洪道，而鋼筋混凝土放水涵洞的應用起到了至關重要的作用，在今后的實踐中得到發(fā)展和應用。