泌陽縣盤古山水庫砌石壩結構布置及水力計算

詹曉

摘 要：盤古山水庫是一座擬建水庫，壩體擬采用漿砌石重力壩型式。砌石壩沿壩軸線從左至右分別為左岸非溢流壩段、溢流壩段與右岸非溢流壩段，溢流壩段為開敞式溢流堰，下游采用挑流消能。

關鍵詞：盤古山水庫 漿砌石重力壩 開敞式溢流堰 挑流消能

中圖分類號：TV641 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（b）-0091-01

1 水庫概況

盤古山水庫為一座擬建水庫，壩體擬采用漿砌石重力壩型式。壩址位于駐馬店市泌陽縣盤古山村委，屬長江流域泌陽河支流甜水河上游。壩址距滬陜高速公路約10 km，三面環山，北到西窯莊。水庫下游有現家莊、擂鼓臺莊、河北莊（即明德莊）、學層莊、泰山廟莊等村莊，保護區內人口約800人，耕地面積為2000畝。該水庫以上總流域面積1.62 km2，河道長度1.072 km，比降0.0833。地形變化為三面環山。部分巖石裸露，山區植被較好，兩岸山坡較陡，屬季節性河流，平時基流很小，汛期峰流量大。該水庫為小（2）型水庫，工程等級為Ⅴ等，水庫防洪標準為20年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核。

2 砌石壩結構布置

（1）壩體布置

盤古山水庫砌石壩根據地形、地質條件，沿壩軸線從左至右樁號0+015.5至樁號0+145為左岸非溢流壩段，樁號0+145至樁號0+175為溢流壩段；樁號0+175至樁號0+232.2為右岸非溢流壩段。壩軸線全長216.7 m。

溢流壩段壩頂高程為280.00 m，最大壩高31.16 m，最大壩長29.01 m；非溢流段壩頂高程為283.53 m，欄桿頂高程為284.63 m，最大壩高34.67 m，最大壩長27.11 m。

（2）壩體斷面設計

溢流壩段剖面設計：溢流壩段為開敞式溢流堰，壩頂高程280.00 m，上游堰面鉛直，堰頂上游堰頭為三圓弧曲線，下游堰面為WES曲線y=x1.85/2*0.90.85；下游壩坡1∶0.8，下接反弧半徑R=8 m，挑坎頂高程255.75 m，挑射角為25 °。建基面高程為248.84 m～250.76 m，最大壩高31.16 m。

非溢流壩段：非溢流壩段壩頂高程283.53 m，壩頂寬3 m，壩體上游面鉛直，下游壩體281.00 m高程以上鉛直，281.00 m高程以下1∶0.8，最大壩高34.67 m。

壩體材料分區：壩底部采用2 m厚C15砼墊層，上游壩面采用M7.5漿砌C15砼預制塊厚0.3 m，其后設0.5 m厚C20砼防滲心墻，壩體內部采用M7.5漿砌塊石。

3 砌石壩水力計算

（1）泄流能力計算

溢流壩段壩頂高程280.00 m，溢流段長30 m。溢流堰面采用WES實用堰，堰面曲線為y=x1.85/2×1.00.85。開敞式溢流堰的泄流能力按下式計算：

式中：Q——流量，m3/s；C——上游面坡度影響修正系數，上游面鉛直時，取1.0；

m——流量系數；ε——側收縮系數；δs——淹沒系數，視泄流的淹沒程度定，不淹沒時取1.0；B——溢流堰凈寬，m；g——重力加速度，m/s2；Hw——計入行進流速的堰上總水頭，m。

經計算，堰頂水位～流量關系見（表1）。

經水庫調洪計算，得水庫校核洪水（洪水頻率為0.5%）時洪峰流量為87 m3/s，最大下泄量為72.62 m3/s，洪水位為281.06 m；水庫設計洪水（洪水頻率為5%）時洪峰流量為61 m3/s，最大下泄量為47.47 m3/s，洪水位為280.80 m。

（2）挑流消能水力計算

本工程若采用底流消能，需要很長的護坦，工程投資較大，由于壩址下游出露巖層為細碧巖，其巖石的抗沖能力較強，因此，宜采用挑流消能。根據規范及相似工程實例，結合本工程實際，經多方案比較計算，挑流消能的挑射角選25°，反弧半徑定為8 m，挑坎頂高程為255.75 m，挑坎底高程255 m。

挑流消能的水舌拋距用下式計算：

式中：L——水舌拋距，m；g——重力加速度，m/s2；v1——坎頂水面流速，m/s，按鼻坎處平均流速v的1.1倍計；θ——鼻坎的挑角，25 °；h1——坎頂垂直方向水深，m；h2——坎頂至河床面高差，m；

沖刷坑深按下式計算：

式中：tk——最大沖坑水墊厚度，自水面算至坑底，m；k——沖刷系數，下游為風化細碧巖取1.4；q——單寬流量，m3/（s.m）；H——上下游水位差，m；ts——沖坑深，m；ht——沖刷坑后的下游水深，m。

經計算，得水庫校核洪水（洪水頻率為0.5%）時拋距為28.28 m，沖坑深為3.96 ms，比降為0.14；水庫設計洪水（洪水頻率為5%）時拋距為19.2 m，沖坑深為3.21 m，比降為0.17。

4 結語

根據以上水力計算可知，沖刷坑深度與挑流水舌拋距之比i〈0.2，挑流消能引起的沖刷坑不會危及壩基安全，因此挑流消能的挑射角選25 °、反弧半徑定為8 m是合適的，結合穩定計算結果可知，砌石壩結構布置是基本合理的。endprint

摘 要：盤古山水庫是一座擬建水庫，壩體擬采用漿砌石重力壩型式。砌石壩沿壩軸線從左至右分別為左岸非溢流壩段、溢流壩段與右岸非溢流壩段，溢流壩段為開敞式溢流堰，下游采用挑流消能。

關鍵詞：盤古山水庫 漿砌石重力壩 開敞式溢流堰 挑流消能

中圖分類號：TV641 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（b）-0091-01

1 水庫概況

盤古山水庫為一座擬建水庫，壩體擬采用漿砌石重力壩型式。壩址位于駐馬店市泌陽縣盤古山村委，屬長江流域泌陽河支流甜水河上游。壩址距滬陜高速公路約10 km，三面環山，北到西窯莊。水庫下游有現家莊、擂鼓臺莊、河北莊（即明德莊）、學層莊、泰山廟莊等村莊，保護區內人口約800人，耕地面積為2000畝。該水庫以上總流域面積1.62 km2，河道長度1.072 km，比降0.0833。地形變化為三面環山。部分巖石裸露，山區植被較好，兩岸山坡較陡，屬季節性河流，平時基流很小，汛期峰流量大。該水庫為小（2）型水庫，工程等級為Ⅴ等，水庫防洪標準為20年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核。

2 砌石壩結構布置

（1）壩體布置

盤古山水庫砌石壩根據地形、地質條件，沿壩軸線從左至右樁號0+015.5至樁號0+145為左岸非溢流壩段，樁號0+145至樁號0+175為溢流壩段；樁號0+175至樁號0+232.2為右岸非溢流壩段。壩軸線全長216.7 m。

溢流壩段壩頂高程為280.00 m，最大壩高31.16 m，最大壩長29.01 m；非溢流段壩頂高程為283.53 m，欄桿頂高程為284.63 m，最大壩高34.67 m，最大壩長27.11 m。

（2）壩體斷面設計

溢流壩段剖面設計：溢流壩段為開敞式溢流堰，壩頂高程280.00 m，上游堰面鉛直，堰頂上游堰頭為三圓弧曲線，下游堰面為WES曲線y=x1.85/2*0.90.85；下游壩坡1∶0.8，下接反弧半徑R=8 m，挑坎頂高程255.75 m，挑射角為25 °。建基面高程為248.84 m～250.76 m，最大壩高31.16 m。

非溢流壩段：非溢流壩段壩頂高程283.53 m，壩頂寬3 m，壩體上游面鉛直，下游壩體281.00 m高程以上鉛直，281.00 m高程以下1∶0.8，最大壩高34.67 m。

壩體材料分區：壩底部采用2 m厚C15砼墊層，上游壩面采用M7.5漿砌C15砼預制塊厚0.3 m，其后設0.5 m厚C20砼防滲心墻，壩體內部采用M7.5漿砌塊石。

3 砌石壩水力計算

（1）泄流能力計算

溢流壩段壩頂高程280.00 m，溢流段長30 m。溢流堰面采用WES實用堰，堰面曲線為y=x1.85/2×1.00.85。開敞式溢流堰的泄流能力按下式計算：

式中：Q——流量，m3/s；C——上游面坡度影響修正系數，上游面鉛直時，取1.0；

m——流量系數；ε——側收縮系數；δs——淹沒系數，視泄流的淹沒程度定，不淹沒時取1.0；B——溢流堰凈寬，m；g——重力加速度，m/s2；Hw——計入行進流速的堰上總水頭，m。

經計算，堰頂水位～流量關系見（表1）。

經水庫調洪計算，得水庫校核洪水（洪水頻率為0.5%）時洪峰流量為87 m3/s，最大下泄量為72.62 m3/s，洪水位為281.06 m；水庫設計洪水（洪水頻率為5%）時洪峰流量為61 m3/s，最大下泄量為47.47 m3/s，洪水位為280.80 m。

（2）挑流消能水力計算

本工程若采用底流消能，需要很長的護坦，工程投資較大，由于壩址下游出露巖層為細碧巖，其巖石的抗沖能力較強，因此，宜采用挑流消能。根據規范及相似工程實例，結合本工程實際，經多方案比較計算，挑流消能的挑射角選25°，反弧半徑定為8 m，挑坎頂高程為255.75 m，挑坎底高程255 m。

挑流消能的水舌拋距用下式計算：

式中：L——水舌拋距，m；g——重力加速度，m/s2；v1——坎頂水面流速，m/s，按鼻坎處平均流速v的1.1倍計；θ——鼻坎的挑角，25 °；h1——坎頂垂直方向水深，m；h2——坎頂至河床面高差，m；

沖刷坑深按下式計算：

式中：tk——最大沖坑水墊厚度，自水面算至坑底，m；k——沖刷系數，下游為風化細碧巖取1.4；q——單寬流量，m3/（s.m）；H——上下游水位差，m；ts——沖坑深，m；ht——沖刷坑后的下游水深，m。

經計算，得水庫校核洪水（洪水頻率為0.5%）時拋距為28.28 m，沖坑深為3.96 ms，比降為0.14；水庫設計洪水（洪水頻率為5%）時拋距為19.2 m，沖坑深為3.21 m，比降為0.17。

4 結語

根據以上水力計算可知，沖刷坑深度與挑流水舌拋距之比i〈0.2，挑流消能引起的沖刷坑不會危及壩基安全，因此挑流消能的挑射角選25 °、反弧半徑定為8 m是合適的，結合穩定計算結果可知，砌石壩結構布置是基本合理的。endprint

摘 要：盤古山水庫是一座擬建水庫，壩體擬采用漿砌石重力壩型式。砌石壩沿壩軸線從左至右分別為左岸非溢流壩段、溢流壩段與右岸非溢流壩段，溢流壩段為開敞式溢流堰，下游采用挑流消能。

關鍵詞：盤古山水庫 漿砌石重力壩 開敞式溢流堰 挑流消能

中圖分類號：TV641 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（b）-0091-01

1 水庫概況

盤古山水庫為一座擬建水庫，壩體擬采用漿砌石重力壩型式。壩址位于駐馬店市泌陽縣盤古山村委，屬長江流域泌陽河支流甜水河上游。壩址距滬陜高速公路約10 km，三面環山，北到西窯莊。水庫下游有現家莊、擂鼓臺莊、河北莊（即明德莊）、學層莊、泰山廟莊等村莊，保護區內人口約800人，耕地面積為2000畝。該水庫以上總流域面積1.62 km2，河道長度1.072 km，比降0.0833。地形變化為三面環山。部分巖石裸露，山區植被較好，兩岸山坡較陡，屬季節性河流，平時基流很小，汛期峰流量大。該水庫為小（2）型水庫，工程等級為Ⅴ等，水庫防洪標準為20年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核。

2 砌石壩結構布置

（1）壩體布置

盤古山水庫砌石壩根據地形、地質條件，沿壩軸線從左至右樁號0+015.5至樁號0+145為左岸非溢流壩段，樁號0+145至樁號0+175為溢流壩段；樁號0+175至樁號0+232.2為右岸非溢流壩段。壩軸線全長216.7 m。

溢流壩段壩頂高程為280.00 m，最大壩高31.16 m，最大壩長29.01 m；非溢流段壩頂高程為283.53 m，欄桿頂高程為284.63 m，最大壩高34.67 m，最大壩長27.11 m。

（2）壩體斷面設計

溢流壩段剖面設計：溢流壩段為開敞式溢流堰，壩頂高程280.00 m，上游堰面鉛直，堰頂上游堰頭為三圓弧曲線，下游堰面為WES曲線y=x1.85/2*0.90.85；下游壩坡1∶0.8，下接反弧半徑R=8 m，挑坎頂高程255.75 m，挑射角為25 °。建基面高程為248.84 m～250.76 m，最大壩高31.16 m。

非溢流壩段：非溢流壩段壩頂高程283.53 m，壩頂寬3 m，壩體上游面鉛直，下游壩體281.00 m高程以上鉛直，281.00 m高程以下1∶0.8，最大壩高34.67 m。

壩體材料分區：壩底部采用2 m厚C15砼墊層，上游壩面采用M7.5漿砌C15砼預制塊厚0.3 m，其后設0.5 m厚C20砼防滲心墻，壩體內部采用M7.5漿砌塊石。

3 砌石壩水力計算

（1）泄流能力計算

溢流壩段壩頂高程280.00 m，溢流段長30 m。溢流堰面采用WES實用堰，堰面曲線為y=x1.85/2×1.00.85。開敞式溢流堰的泄流能力按下式計算：

式中：Q——流量，m3/s；C——上游面坡度影響修正系數，上游面鉛直時，取1.0；

m——流量系數；ε——側收縮系數；δs——淹沒系數，視泄流的淹沒程度定，不淹沒時取1.0；B——溢流堰凈寬，m；g——重力加速度，m/s2；Hw——計入行進流速的堰上總水頭，m。

經計算，堰頂水位～流量關系見（表1）。

經水庫調洪計算，得水庫校核洪水（洪水頻率為0.5%）時洪峰流量為87 m3/s，最大下泄量為72.62 m3/s，洪水位為281.06 m；水庫設計洪水（洪水頻率為5%）時洪峰流量為61 m3/s，最大下泄量為47.47 m3/s，洪水位為280.80 m。

（2）挑流消能水力計算

本工程若采用底流消能，需要很長的護坦，工程投資較大，由于壩址下游出露巖層為細碧巖，其巖石的抗沖能力較強，因此，宜采用挑流消能。根據規范及相似工程實例，結合本工程實際，經多方案比較計算，挑流消能的挑射角選25°，反弧半徑定為8 m，挑坎頂高程為255.75 m，挑坎底高程255 m。

挑流消能的水舌拋距用下式計算：

式中：L——水舌拋距，m；g——重力加速度，m/s2；v1——坎頂水面流速，m/s，按鼻坎處平均流速v的1.1倍計；θ——鼻坎的挑角，25 °；h1——坎頂垂直方向水深，m；h2——坎頂至河床面高差，m；

沖刷坑深按下式計算：

式中：tk——最大沖坑水墊厚度，自水面算至坑底，m；k——沖刷系數，下游為風化細碧巖取1.4；q——單寬流量，m3/（s.m）；H——上下游水位差，m；ts——沖坑深，m；ht——沖刷坑后的下游水深，m。

經計算，得水庫校核洪水（洪水頻率為0.5%）時拋距為28.28 m，沖坑深為3.96 ms，比降為0.14；水庫設計洪水（洪水頻率為5%）時拋距為19.2 m，沖坑深為3.21 m，比降為0.17。

4 結語

根據以上水力計算可知，沖刷坑深度與挑流水舌拋距之比i〈0.2，挑流消能引起的沖刷坑不會危及壩基安全，因此挑流消能的挑射角選25 °、反弧半徑定為8 m是合適的，結合穩定計算結果可知，砌石壩結構布置是基本合理的。endprint