葛大水庫溢洪道加固設計

諶玉萍

【摘要】根據葛大水庫溢洪道實際存在的問題，提出了該溢洪道加固設計方案，有效的解決了溢洪道存在的問題，確保了工程和下游人民及國家財產的安全。

【關鍵詞】葛大水庫；溢洪道；溢流堰；陡槽；消力池；邊墻；底板；設計

1 工程概況

葛大水庫位于于都縣葛坳鄉蛇頸村，處于梅江二級支流葛坳河上，壩址以上集水面積0.60km2，主河長1.35km，河道平均縱比降30.6‰。水庫于1958年動工興建，1961年竣工，主要建筑物由大壩、溢洪道、灌溉引水系統及渠系建筑物組成，是一座以灌溉為主，兼有養殖、防洪等綜合效益的小（2）型水庫。水庫總庫容99.4萬m3，設計灌溉面積1800畝。

根據《防洪標準》（GB50201—94）及《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252—2000）的規定：葛大水庫樞紐工程等為Ⅴ等，水工建筑物級別：永久性主要建筑物大壩、溢洪道、引水系統為5級，永久性次要建筑物為5級。設計洪水標準采用30年一遇，校核洪水標準為300年一遇。加固后葛大水庫死水位為169.73m，正常蓄水位為181.40m，設計洪水位為181.85m，校核洪水位為182.06m。

該水庫地理位置重要，保護下游人口5000人、耕地面積1800畝和319國道200m。

2 溢洪道現狀及存在的主要問題

溢洪道緊鄰大壩左側，由大壩左岸山體開挖而成，為無閘控制開敞式溢洪道，系人工開挖而成明渠式溢洪道，2010年葛坳鄉政府對溢洪道進行了應急除險襯護加固處理，主要為拆除溢流堰，并對進口引水渠邊墻進行了襯護。

溢洪道長26m，進口寬約4.0m，進口底板高程為180.80m，未達設計規模，比正常蓄水位低1.4m。溢洪道未完建，無泄水槽和消能設施，泄洪時水流直沖大壩左岸下游壩坡，嚴重威脅大壩安全。

溢洪道兩側均設有漿砌石邊墻，頂寬20～30cm左右，高度為0.5～1.2m左右，質量一般。溢洪道基巖巖性為強風化砂巖。溢洪道邊墻高度不足，抗滑穩定不能滿足規范要求。

3 溢洪道加固設計

3.1 溢洪道加固總體布置

對原溢洪道進行拆除重建，根據溢洪道所處的地形及地質條件，對溢洪道進行平面布置及縱斷面設計，溢流堰堰頂恢復至正常蓄水位181.40m高程，新建進口段、控制段、泄槽段、消能段尾水渠段邊墻及底板。溢洪道總體布置見圖1和圖2。

圖1 溢洪道加固設計平面布置圖

圖2 溢洪道加固設計縱斷面圖

3.2 溢洪道加固處理設計

⑴ 進口段加固設計

進口段平面布置：進水口前3m設置一八字形喇叭口，喇叭口首端寬7.5m，末端寬4m。

進口段底板高程180.80m，左側邊墻墻高為2.2m，右側邊墻墻高根據大壩上游坡的輪廓線確定，為 1.48～3.2m。進口段底板及邊墻采用C20鋼筋砼結構。

⑵ 控制段加固設計

控制段溢流堰為有坎寬頂堰，堰高0.6m，堰進口邊緣采用半徑為0.3m的圓弧修圓，堰順水流方向長4m，堰頂高程181.40m，溢流凈寬4m。

溢流堰采用C20鋼筋結構，堰體厚1m。邊墻采用C20鋼筋砼結構，左側墻高1.6m，右側墻高2.6m。

⑶ 泄槽及消能防沖設計

根據溢洪道所處地形條件，溢洪道設計為二級消能。

① 一級泄槽

控制段末端布置一級泄槽，一級泄槽在平面上設置一彎道，轉彎半徑10m，轉角7.84°。泄槽前段9.5m處為漸變段，漸變段首端寬4m，末端寬1.5m，此后泄槽寬都均為1.5m。

一級泄槽長39.8m，在樁號K0+004.000～K0+020.600m，縱坡為1：5.929，在樁號K0+020.600～K0+043.800m，縱坡為1：2，兩縱坡用半徑為20m的圓弧段銜接。一級泄槽底板起點高程181.40m，末端高程167.00m。兩側邊墻按校核水位流量的摻氣水深加1 m超高控制。

一級泄槽地板厚0.3m，底板及邊墻采用C20鋼筋砼結構。

② 一級消力池

一級泄槽末端設置一級消力池，消力池底寬1.5m，池深、池長由消能計算確定，經計算：池深1.3m，池長12m，尾坎高1.3m。

底板為鋼筋砼結構，厚0.6m，消力池底板設置排水孔，排水孔縱向間距1.5m。消力池邊墻采用C20砼澆筑，墻高3m，墻寬0.5m。

③ 二級泄槽

一級消力池末端接二級泄槽，二級泄槽寬1.5m，長12m，縱坡1：5。兩側邊墻按校核水位流量的摻氣水深加1 m超高控制。二級泄槽地板厚0.3m，底板及邊墻采用C20鋼筋砼結構。

④ 二級消力池

二級泄槽末端設置一級消力池，消力池底寬1.5m，池深、池長由消能計算確定，經計算：池深8m，池長5m，尾坎高0.8m。

底板為鋼筋砼結構，厚0.3m，消力池底板設置排水孔，排水孔縱向間距1.5m，消力池邊墻采用C20砼澆筑，墻高2.1m，墻寬0.3m。

⑷ 尾水渠整治

二級消力池出口接尾水渠，縱坡為1%，二級消力池后前段10m為采用鋼筋砼結構，此后為土渠，尾水渠末端和老河床相接。

3.3 溢洪道加固設計計算

溢洪道溢流凈寬4.0m，溢洪道泄流能力計算采用公式：

計入水頭損失的溢洪道泄流能力計算成果見表3.2.1。

表3.2.1 庫水位～溢洪道下泄流量關系表

庫水位（m） 181.40 181.60 181.80 182.00 182.20 182.40

泄流量（m3/s） 0.00 0.54 1.53 2.81 4.30 5.99

庫水位（m） 182.60 182.80 183.00 183.20 183.40

泄流量（m3/s） 7.84 9.84 11.98 14.23 16.60

由庫水位～溢洪道下泄流量關系得出水庫加固后的調洪演算成果見表3.2.2。

表3.2.2 溢洪道加固后調洪演算成果表

頻 率

項 目 P（%）

0.33 0.5 3.33 5 10

壩前最高庫水位（m） 182.06 182.02 181.85 181.82 181.76

相應最大下泄流量（m3/s） 3.27 2.98 1.87 1.65 1.31

由溢洪道加固后的調洪演算成果，根據《碾壓式土石壩設計規范》（SL274—2001）規定，計算壩頂超高。壩超高按下式計算：Y=R5%+e+A。計算成果見表3.2.3。

表3.2.2 葛大水庫大壩壩頂超高計算成果表 單位：m

項 目

運行情況 庫水位 R5% e A Y 計算所需壩頂高程

正常運用

（設計洪水P=3.33%） 181.85 1.32 0.004 0.5 183.67 183.67

非常運用

（校核洪水P=0.33%） 182.06 0.77 0.002 0.3 183.13 183.13

由表3.2.2可知，計算所需最大壩頂高程183.67m，現狀大壩壩頂高程185.27～185.79m，溢洪道加固后壩頂高程滿足規范要求的抗洪高度。

（溢洪道泄槽水面線的推求和消力池消能防沖計算略）

4 結束語

葛大水庫溢洪道加固設計，是在工程現狀和實際地形勘測的基礎上進行的加固設計，通過加固設計的實施，溢洪道堰頂高程加高至正常蓄水位，恢復了水庫設計效益，新建了進口段、溢流堰、泄槽和消能設施，解決了引水渠邊墻高度不足，抗滑穩定不足、泄洪時洪水直沖大壩左岸下游壩坡和無消能設施等問題。對確保葛大水庫的安全運行及下游人民和國家財產安全取得了良好的效果。

參考文獻：

[1] 《溢洪道設計規范》SL253-2000；

[2] 《水利計算手冊》武漢大學水利水電學院 李煒主編