小米水庫的溢洪道設計要點分析

黃春明，張 娜

(貴州省水利水電勘測設計研究院，貴陽 550000)

通過加強小米水庫溢洪道設計，可以保證水庫的穩定運行，滿足當地農業灌溉需求。為了保證小米水庫溢洪道設計方案得到更好實施，文章重點探討小米水庫溢洪道設計要點。

1 案例概況

威寧彝族回族苗族自治縣位于貴州省西北部，隸屬于畢節地區，地理位置位于E103°36′-104°46′、N26°30′-27°28′之間。小米水庫工程位于威寧縣哈喇河鄉境內，水庫樞紐位于哈喇河的一級支流馬店河上，壩址位于馬店河與哈喇河匯口上游約230m處河段上，距哈喇河鄉約10km，距牛街9km，距威寧縣城縣城約40km。

2 工程布置特點

2.1 水庫樞紐

樞紐布置為混凝土面板堆石壩+左岸岸邊溢流道+右岸放空兼取水隧洞。混凝土面板堆石壩壩頂高程為2167.2m，河床趾板建基面高程為2090m，最大壩高為77.2m，壩頂長224.971m。溢洪道布置在左岸，溢流凈寬為12m，堰頂高程為2163m，采用實用堰，不設閘。整個溢洪道由進水渠、控制段、泄槽、消能工組成，出口消能工采用底流消能[1]。

2.2 供水及灌區工程

供水及灌區工程重點包含一二級提水泵站及供水管線、灌區建筑物等等。

3 水庫溢洪道設計要點分析

3.1 結構布置要點

因為壩址處右岸，地形比較單薄，地質及地形條件不適宜布置溢洪道，因此設計人員可以將溢洪道布置在左岸，為岸邊自由溢流式溢洪道。整個溢洪道由引渠段、控制段、泄槽段、消力池段構成，總長度大約為299.538m，溢洪道軸線方位角為NE87.370°。小米水庫結構布置要點如下：

1)樁號溢0+000.000-溢0+006.346m為溢流堰段，長6.346m，溢流堰凈寬12m，兩側邊墻厚2m，邊墻頂高程為2167.2m。堰頂高程2163.00m，溢流堰型為WES實用堰，堰高1.0m，后與泄槽相接，底板及邊墻采用C30鋼筋混凝土，配置C16的分布鋼筋，間距為200mm。基礎開挖高程為2159m，設固結灌漿及C28錨桿加固，固結灌漿孔深5m間排距2.5m,錨桿間排距3m，長4.5m。底板與基礎采用C15混凝土回填[2]。

在堰頂上設C25混凝土交通橋，橋寬4.0，與左右岸邊墻連接。交通橋上設防浪墻并延伸至開挖邊坡處封閉，高1.2m，采用C25鋼筋混凝土結構，防浪墻、交通橋橋板配置C16分布鋼筋，間距200mm，交通橋梁受力筋配4C25鋼筋，其余配C16鋼筋。溢流堰基礎置巖性為T1yn1-2砂頁巖夾泥灰巖和灰巖，溢流堰段開挖最大高度約23m，永久開挖邊坡1∶0.5-1∶0.75。邊坡采用掛網噴護C20混凝土厚10cm，并采用C28錨桿(L=3m，間排拒4m)進行支護，邊墻外側采用C15混凝土回填至墻頂高程[3]。

2)樁號溢0+006.346-溢0+211.633為泄槽段，平面長度為207.08m，泄槽在平面按直線布置，寬12m，底坡根據地形變化，可分為三段：第一段：樁號溢0+005.528-溢0+022.918，縱坡i=0.0349；第二段：樁號溢0+022.918-溢0+027.142為拋物線連接段，拋物線方程為：y=0.035x+0.03356x2；第三段：溢0+027.142-溢0+211.633，縱坡i=0.3185，末端設圓弧與消力池段連接[4]。

3.2 溢洪道設計要點

溢洪道位于壩線左岸，溢流堰堰頂高程2163m，下游消力池底板高程2101m。溢0-029.305-0+000.000屬于引渠段，引渠底板開挖高程為2161.9-2161.0m，基礎巖體為弱風化巖體，與初設階段吻合，最大開挖邊坡約45.7m,斜向坡，巖體為強--弱風化巖體，邊坡整體穩定較好。已采用Φ28隨機錨桿,L=3.0m支護，φ50mm排水孔,間排距3m,L=0.5m，邊坡上緣設置截水溝等處理措施，邊坡支護后穩定性比較好[5]。

另外，溢0+014.00-0+211.633為陡槽段，基礎大部分為強風化巖體，局部為弱風化巖體，與初設階段吻合，開挖邊坡9-24m，基巖為三疊系下統永寧鎮組第一段上亞段(T1yn1-2)灰、深灰色薄-中層致密灰巖、泥質灰巖，夾少量泥巖，第二段(T1yn2)灰黃、紫紅、黃褐色頁巖、泥巖，夾少量紫灰色鈣質頁巖、中厚層灰巖、泥灰巖、砂巖、鈣質雜砂巖，橫向坡，巖體為強-弱風化巖體，邊坡整體穩定較好，坡面已已采用Φ28隨機錨桿,L=3.0m支護，滿足設計要求，掛網噴護C20混凝土厚10cm+Φ28隨機錨桿支護，φ50mm排水孔,間排距3m,L=0.5m，邊坡上緣設置截水溝等處理措施，邊坡穩定性好。基礎已采用間排距3m，L=4.5mΦ28的砂漿錨桿進行有效的處理，滿足設計要求。溢洪道水面線計算數據見表1。

表1 溢洪道水面線計算成果表

水庫壩頂高程是2167.2m，防浪墻頂高程是2168.4m，溢洪道人行橋梁底高程2166.2m，相應溢洪道最大允許溢洪高度H=2166.2-2163=3.2m，經查上表可得，溢洪道最大允許下泄流量為154.8m3/s，根據本次復核后采用的調洪計算成果，當發生P=0.1%校核洪水，校核洪水位為2165.57m，相應的泄量為105m3/s。小于溢洪道最大允許下泄流量(154.8m3/s)，現有溢流條件滿足安全下泄要求的最大下泄流量，溢洪道泄洪能力滿足要求。

3.3 出口消能設計要點

消0+000.00-0+058.6屬于消力池段，底板開挖高程是2101.0-2103m，基礎巖體為強風化下部巖體，和初設階段吻合，開挖邊坡2-5m，基巖為三疊系下統永寧鎮組第二段(T1yn2)泥灰巖夾泥質灰巖；三疊系中統關嶺組第一段(T2g1)黃綠、灰綠色泥巖、紫紅色砂質泥巖、頁巖，橫向坡，邊坡整體穩定較好，已采用掛網噴護C20混凝土厚10cm+Φ28隨機錨桿支護，φ50mm排水孔,間排距3m,L=0.5m，邊坡上緣設置截水溝等處理措施，邊坡穩定性好。基礎為強風化下部巖體，已采用孔深5m間排距2m的固結灌漿，間排距3m，L=4.5mΦ28的砂漿錨桿進行處理，處理后滿足設計要求。消力池起始斷面處收縮水深hc計算式如下：

(1)

式中：E0為以下游河床為基準面的泄水建筑物上游總水頭；q為收縮斷面處的單寬流量；φ為流速系數，0.8。

出口消力池力計算數據見表2。

表2 出口消力池力計算成果表

根據上述分析得知，小米水庫消力池抗滑及抗傾覆穩定應能滿足要求，底板抗浮穩定滿足要求。因為邊墻比較高，施工期時外側填混凝土與邊墻及開挖坡面間存在摩擦力及水壓力，運行期外側混凝土可看作與基巖及邊墻連接緊密，作用力逐漸減小。

4 結 語

綜上，通過對小米水庫溢洪道設計要點進行全方位的分析，可以保證小米水庫溢洪道設計方案得到全面實施，提高小米水庫的整體性，經過檢驗部門檢驗后，該水庫工程質量達標，故可以為類似項目提供借鑒。