大伙房水庫非常溢洪道下游防護改造優化方案

栗 佳

(大伙房水庫輸水工程建設局，沈陽110166)

1 工程概況

1.1 工程基本情況及優化必要性

2010年7月下旬，渾河流域中上游普降大到暴雨，大伙房水庫庫水位已達128.29 m，高出汛限水位(汛限水位126.40 m)，根據全省中短期氣象預測和省防統一調度計劃，要求大伙房水庫在7月31日前迅速騰空庫容，以攔蓄后期預計大洪水，減緩撫順和沈陽防汛壓力［1］。

由于主溢洪道泄量難以在省防要求時間內降至到預計的庫容，需尋找新的泄洪通道。目前水庫共設置三處泄水通道，主溢洪道和輸水洞均已全開度泄洪，只能開啟非常溢洪道。

水庫調度運用方式要求非常溢洪道在遭遇300 a一遇洪水方可開啟，因此挑坎下游僅按堤路結合進行簡單防護，本次開啟非常溢洪道預泄造成溢洪道挑坎出口兩側及下游土口子村交通路(堤路結合段，簡單防護)淘刷損毀，嚴重影響了挑坎出口右側居民生命財產安全和跨溢洪道66 kV輸電線路安全，也嚴重影響了土口子村居民交通［2］。

大伙房水庫作為遼寧中南部供水工程的重要供水水源和調節水源，承擔著防洪、生態、生活和生產的綜合任務，對全省的社會經濟發展起著非常重要的作用。

因此，水庫樞紐工程在在設計標準洪水時，要確保大壩下游防洪設施安全，徹底消除水庫所有工程明顯和潛在隱患。無論從水庫自身安全考慮，還是從水庫對下游的防洪作用和效益考慮，對非常溢洪道下游防護進行改造優化是十分必要的。

1.2 工程地質條件

勘察區為河谷地貌，其左岸護岸、右岸堤防內堤腳大部分裸露基巖，僅左岸護腳局部覆蓋沖積砂卵石，最大厚度3 m，分布不均，右岸局部堆積碎石塊。地勢起伏不大，較平緩，最大高程94.72 m，最低高程89.38 m。

本工程地層巖性主要為太古代花崗片麻巖，塊狀構造，巖體多為弱風化，局部強風化，弱風化巖體單軸飽和抗壓強度建議值分別為30 MPa和53 MPa，巖體為完整性差～較破碎，局部破碎［3］。

2 工程布置

由于挑流消能沖坑附近現狀右邊墻離沖坑太近，導致非常溢洪道泄洪時洪水直接沖擊右邊墻，右邊墻破損嚴重。

本次設計參照水力模型試驗結果，并考慮水流順暢及安全裕度確定右岸沖坑防護線位置。防護線位置應在沖坑影響范圍外，使內側部位能夠形成穩定沖坑，在影響線外只需做簡單防護。防護線即要距離穩定沖坑邊緣有一定的安全距離，又要考慮挑坎右側居民動遷，輸電及通訊線桿、線塔移位安全，考慮現狀地形及安全裕度，將防護線的位置定在距沖坑底30.0 m 處［4］。

右岸前部采用直墻式毛石混凝土擋墻，后部由直墻式毛石混凝土擋墻漸變為邊坡為12的混凝土護坡，混凝土護坡板厚0.3 m。

左岸防護對象為山體，上部植被茂盛，底部護坡設有排水孔，并且左岸為凸岸，受水流沖擊較小，因此僅對左岸沿線護腳進行防護處理。優化布置詳見圖1。

圖1 優化布置圖

3 水工模型試驗不同泄流量時的河床沖刷

實測庫水位～流量關系表明，在正常高水位131.5 m、設計洪水位136.63 m和校核洪水位139.32 m下，溢洪道的泄流量分別為2 659.227 m3/s、6 461.350 m3/s和8 891.138 m3/s。

3.1 優化前的河床沖刷結果

不同工況下的河床沖刷數據見表1。

表1 不同工況下的河床沖刷數據

在不同泄流量時，溢洪道出口處的沖坑均靠近右岸，在泄流量為2 978 m3/s時，沖坑最低底高程為76.12 m，沖坑上游坡比為1/1.847，不滿足規范要求;泄流量為8 641 m3/s時，河床沖刷較嚴重，右岸邊墻底部被掏空，露出模型中基巖，沖坑最低底高程＜71.72 m。

3.2 優化后的河床沖刷結果

在鋪設下游河道地形時，模擬了現在已經存在的沖坑，沖坑的最低底高程為83.55 m。

在泄流量為993 m3/s、3 050 m3/s和8 758 m3/s時，河床沖刷數據見表2。

表2 不同工況下的河床沖刷數據

4 成果分析

通過上述模型試驗可以得出:泄流量為993 m3/s時的沖坑深度比泄流量為3 050 m3/s時的大，主要原因是:①在泄量為993 m3/s時，水流大部分分到右側邊墻，沖刷坑偏向右側，也比較深;隨著流量的增加，水流分到左側的流量才逐漸增加;②由于現有河道右側邊墻正對著溢洪道出口，因此在今年泄流1 000 m3/s左右流量時就沖到83 m高程，水流在泄流量為3 050 m3/s時，下游河床有兩個沖刷坑，分布在河床的中間和右側，河床中間的大部分砂料被推移至沖刷前模擬的沖坑中，致使模擬的現有沖坑被回填到一定的高程;而在泄流量為993 m3/s時，河床沖刷不是很嚴重，只有很少一部分的模型砂被推移至沖刷前模擬的沖坑中，因此沖坑回填的高程會低于前者。

工程優化后，沖坑深度比現狀分別減少了1.96 m、10.24 m、＞7.76 m，因此優化方案的抗沖效果是非常明顯的。

［1］中華人民共和國水利部.SL253—2000 溢洪道設計規范［S］. 北京:中國水利水電出版社，2000.

［2］倪漢根，劉亞坤，擊波、水躍、跌水、消能［M］. 大連:大連理工大學出版社，2008:158 －217.

［3］武漢水利電力學院水力學教研室. 水力計算手冊［S］.北京:水利出版社，1980.

［4］林繼鏞. 水工建筑物，第四版［M］. 北京:中國水利水電出版社，2006:81 －85.