龍塘水庫工程泄洪方案選擇及泄水建筑物結構設計

摘 要：泄水建筑物作為水庫大壩樞紐工程中的重要組成部分，在工程優化設計、施工建設乃至運營維護等過程中，均需要給予足夠的重視。在龍塘水庫初步設計過程中，對泄水方案的比選確定和泄水建筑物結構等內容，進行了詳細論證分析與研究，優選出較佳的泄洪方案和建筑物結構，確保工程具有較高的合理性、安全性和節能經濟性。

關鍵詞：龍塘水庫；泄洪方案；泄水建筑物；溢洪道

1 工程概況

龍塘水庫工程主要由首部樞紐工程、輸水工程組成。本階段選擇了上、下兩個壩線，壩線相距約240m。推薦的下壩線集水面積18.5km2，正常蓄水位546.00m，死水位505.00m，校核水位為549.92m，總庫容302.8萬m3，總供水量667.1萬m3，下放生態用水166萬m3。工程任務是解決宰便鎮及周邊村寨飲水問題，多余水量用于下游農田灌溉。首部樞紐等別為IV等，工程規模屬小（1）型。供水工程等別為IV等，工程規模屬小（1）型。

2 泄洪方案的優選比選

左岸地形坡度約為50°，正槽式溢洪道寬度較大時，會造成較高的開挖邊坡，開挖量及邊坡處理量相對較大，故同時考慮泄洪洞方案及側槽式溢洪道進行比較。工程正常蓄水位為546.00m，規模為IV等小（1）型。經洪水分析計算，設計工況下泄流量為146m3/s，校核工況下泄流量為233m3/s，根據擬選的左岸溢洪布置方案，擬選了地面式正槽開敞式溢洪道方案、地面式側槽開敞式溢洪道方案以及泄洪洞設閘泄洪方案進行研究比較，結合溢洪道上布設交通問題，地面式溢洪道在溢流堰位置布置交通橋，均為WES實用堰[1]，三個方案進行技術經濟綜合比較，即：方案一，正槽開敞式溢洪道，溢流凈寬15m，2孔，堰頂高程546.00m；方案二，側槽開敞式溢洪道，溢流凈寬15m，2孔，堰頂高程546.00m；方案三，設閘門泄洪洞，溢流凈寬6m，1孔，堰頂高程543.00m。

經技術、經濟等方面的綜合比較，方案二（側槽溢洪道）減少開挖量及開挖邊坡，且不存在后期運行管理，是較為適合的泄洪方案，故泄洪方案推薦方案二，即側槽開敞式溢洪道。

3 泄水建筑物平面布置

壩頂高程551.00m，上游設一1.2m高防浪墻，墻頂高程為552.20m，最大壩高66.0m，壩軸線長度為145.62m，壩頂寬度8.5m，壩底最大寬178.20m，上、下游面坡比1：1.4，下游壩坡分別在高程506.00m、521.00m、536.00m設寬度為2.0m的馬道，綜合壩坡為1：1.493。壩體分區從上游到下游依次為上游石渣蓋重區1B、上游粘土鋪蓋區1A、混凝土面板F、墊層區2A、過渡區3A、主堆石區3B、下游次堆石區3C、下游塊石護坡3D等幾個區。

溢洪道布置在大壩左岸，為岸邊側槽開敞式溢洪道，泄槽呈直線布置，軸線方位角為N11.28°W。溢洪道總長度為158.31m（不包括引渠和護坦）。整個溢洪道由引水渠、控制段、側槽段、調整段、泄槽段和消能段組成[2]。引水渠與大壩趾板開挖相連，左側底板高程

544.00m，右側底板高程為542.00m，凈寬16.0m。控制段共分為兩孔，每孔凈寬7.5m，溢流堰采用側槽WES實用堰，堰頂高程546.00m，上設交通橋，與壩頂相接。側槽段布置在控制段靠山體側，為擴散式非棱柱側槽，底寬3.5m～7.0m，側面及上游側邊坡均為1：0.5，槽頂高程為551.0m，底坡i=0.01，長度為16.00m；調整段緊挨側槽段，長度為20m，底板高程為539.84m，過水斷面由體形調整為矩形；調整段之后為泄槽段，坡降i為0.111、0.833，變坡段利用拋物線連接，斷面為矩形，底凈寬由7.0m，邊墻高度為3.0m～11.16m，為衡重式和直立式兩種擋墻，底板厚度0.5m，前段緩坡段邊墻及底板均采用C25鋼筋混凝土，后面陡坡段邊墻及底板均采用C35鋼筋混凝土。溢洪道出口消能工采用挑流消能方式，反弧半徑15.0m，挑射角10°，鼻坎高程為496.00m，挑坎下游設護坦，厚度為1.0m。

4 泄水建筑物結構設計

工程為Ⅵ等小（1）型工程，泄水建筑物為4級建筑物，設計洪水為30年一遇，相應下泄洪水流量146m3/s；校核洪水為300年一遇，相應下泄流量為233m3/s。

溢洪道布置在大壩左岸，為側槽式溢洪道，分為溢流堰、側槽段、調整段、泄槽段及消能段組成。

溢流堰堰頂高程546.00m，溢流堰凈寬15.0m。溢流堰面曲線采用WES剖面，上游面鉛直，堰面曲線按y=0.1965x1.85進行設計，下游面直線段邊坡為1：0.75。溢流堰為C25鋼筋混凝土。在溢流堰上設有寬5.0m的交通橋，設厚1.0m中墩。

側槽段總長16.0m（樁號0+000.00～0+016.00），設計底坡i=0.01，首端底板高程540.00m，寬3.5m，末端底板高程539.84m，寬7.0m。底板及邊墻厚0.4m，為C25鋼筋混凝土。

側槽后接20.0m調整段（樁號0+016.00～0+036.00），調整段底寬7.0m，底板高程539.84m。

泄槽段總長120.64m（樁號0+036.00～0+145.10）。其中樁號0+036.00～0+038.10為緩坡與陡坡連接段，采用拋物線連接[3]，拋物線方程為y=0.027x2，底寬7.0m；樁號0+038.10～0+092.59為一級陡坡段，設計底坡i=0.111，底寬7.0m；樁號0+092.59～0+118.42為一級陡坡與二級陡坡連接段，采用拋物線連接，拋物線方程為y=0.11x+0.014x2，底寬7.0m；樁號0+118.42～0+145.10為二級陡坡段，設計底坡i=0.833，底寬7.0m。泄槽樁號0+036.00～0+092.59段底板采用厚0.5mC25鋼筋混凝土澆筑，并用Φ25Ⅱ級錨筋插入巖石與基巖相連接，邊墻采用厚0.8mC25鋼筋混凝土澆筑；泄槽樁號0+092.59～0+145.10段底板采用厚0.5mC35鋼筋混凝土澆筑，并用Φ25Ⅱ級錨筋插入巖石與基巖相連接，邊墻采用厚0.8mC35鋼筋混凝土澆筑。

消能段長28.21m（樁號0+145.10～0+173.31）。消能工采用挑流消能方式，反弧半徑15.0m，挑射角10°，鼻坎高程為496.00m，溢流面及邊墻采用C35鋼筋混凝土澆筑，基礎采用C15混凝土砌毛石；挑坎下游設長15.0m護坦，厚1.0m，采用C25鋼筋混凝土澆筑。

5 結束語

在對龍塘水庫大壩樞紐工程優化時，充分結合壩址區地質勘察資料，進行科學合理的泄水比選方案設定。經技術、經濟、施工條件等方面的綜合比選，優選與工程實際相適應的側槽開敞式溢洪道方案，確保龍塘水庫大壩樞紐工程的泄洪安全和順暢，保障工程具有良好的泄洪防洪效果。

參考文獻

[1]蒙富強.長河壩水電站泄水建筑物的布置與設計[J].四川水力發電，2016，35（01）：18-21.

[2]常姍姍.溧陽抽水蓄能電站下水庫泄水建筑物設計[J].湖南水利水電，2014（05）：3-5.

[3]劉躍，彭瑋.獅泉河水電站引水、泄水建筑物工程布置設計[J].水力發電，2008，34（12）：81-83.

作者簡介：徐顯（1989-），男，貴州省貴陽市人，大學本科，助理工程師，主要從事水利水電工程施工組織設計和施工管理工作。