劍門水庫泄水建筑物方案比選

摘要：泄水建筑物作為水庫樞紐工程的重要組成部分，承擔著宣泄洪水、保障樞紐建筑物安全的作用，其布置的合理性對水庫正常運行具有重要意義。本文選取劍門水庫為研究對象，在分析工程區的水文地質資料及成庫建壩條件的基礎上，結合水庫的運行要求及景觀需要，對水庫的泄水建筑物的型式進行了方案比較，最終確定了合理的泄水建筑物設計方案，具有一定的工程應用價值，亦可為類似工程提供參考。

關鍵詞：;泄水建筑物; 方案; 比選

1 工程概況

擬建劍門水庫壩址地處四川省劍閣縣劍門關鎮的劍門村內，工程控制集雨面積4.5km2，多年平均徑流量199萬m3，總庫容229萬m3，是一座以鄉村供水、農業灌溉等綜合利用為主，并兼有抗旱應急備用水源作用的小（一）型水利工程。該工程建成后對保障當地糧食生產安全和鄉村供水安全，促進經濟社會可持續發展具有重要作用。

劍門水庫攔河大壩采用碾壓式粘土心墻石碴壩，大壩壩頂高程790.50m，壩頂寬8.0m，壩頂長144m，最大壩高33m。

2 地形地質條件

工程壩址河段兩岸地形較完整，左右壩肩、岸坡基巖多裸露，巖層產狀近水平，傾左岸及上游，巖體內發育兩組陡傾構造裂隙、順層發育多數軟弱、軟巖夾層，結構面組合后無穩定不利的巖塊存在，兩岸巖體穩定性一般較好。

左岸為一斜坡地形，右岸為山嘴。從地形、地質條件分析，壩軸線左岸上游約120m有一滑坡體，若泄水建筑物布置在左岸，滑坡體將對泄水建筑物的運行帶來很大的風險;加之左岸山體邊坡巖體強風化帶厚度明顯大于右岸，因此將泄水建筑物布置在右岸較為經濟合理。

3 泄水建筑物方案擬定

劍門水庫工程區的流域面積不大，徑流量及洪水流量較小，為保證水庫正常蓄水及供水，工程不設汛期限制水位。根據泄水建筑物的布置形式，擬定了3種方案進行比較。

方案一：開敞式溢洪道方案

該方案采用側槽開敞式溢洪道的形式，不設閘控制，運行養護簡單。方案總體布置為：在左壩肩布置側槽開敞式溢洪道，全長165.90m，由取水側槽段、陡槽段、消能段等組成。為滿足取水要求，另在右壩肩山體內布置長204.70m的取水隧洞。

方案二：底孔泄洪隧洞方案

該方案不設開敞式泄洪設施，在山體內布置隧洞泄洪，設豎井閘門控制，同時隧洞兼作取水建筑物使用。方案總體布置為：在右岸山體內布置泄洪隧洞，全長221.90m，由引水渠段、有壓隧洞段、豎井閘室段、無壓隧洞段、消能段等組成。在隧洞前部設豎井，豎井內設有閘門，通過調節閘門開度控制泄流量。隧洞斷面為圓拱直墻型，襯砌后的尺寸3.5×4.75m（其中直墻高3.5m）。

方案三：側槽溢洪隧洞方案

該方案將開敞式溢洪道的進水側槽與泄洪隧洞結合，采用岸邊側槽取水，后接隧洞泄洪的布置方式，在泄洪過程中無需閘門控制;同時為滿足取水需求，另布置一條取水支洞;取水支洞后段與溢洪隧洞結合。

方案總體布置為：在右壩肩山體內布置溢洪隧洞，全長234.90m，由取水側槽段、無壓隧洞陡槽段、消能段等組成。取水側槽后接無壓隧洞陡槽段，隧洞斷面為圓拱直墻型，襯砌后的尺寸3.5×4.75m（其中直墻高3.5m）。在溢洪隧洞旁布置長87.70m的取水支洞，支洞前設豎井，豎井內設有閘門，通過調節閘門開度控制取水流量。取水支洞末端并入溢洪隧洞。

4 泄水建筑物方案比選

從工程技術的角度分析，三種方案均可以滿足主體設計功能，技術上均可行。

從工程面貌的角度分析，項目區緊鄰旅游風景區，樞紐區整體布置宜與風景區的整體風貌相協調。開敞式溢洪道方案雖最為常見，但需在壩肩布置泄洪陡槽，整體風貌不夠協調;而泄洪隧洞方案采用隧洞代替明挖的泄洪陡槽，視覺上無明顯的泄洪設施，利于整體工程風貌與景區的協調布置。

三個方案投資比較見表1。

經比較，方案一（開敞式溢洪道方案）由于明挖溢洪道，存在較大的開挖及坡面支護工程量，使得方案一投資最高。方案二（底孔泄洪隧洞方案）和方案三（側槽溢洪隧洞方案）相比，雖然方案二的隧洞長度短些，但由于其滿足泄洪要求的隧洞斷面及豎井孔口尺寸均較大，使得方案二投資僅略小于方案三。

在實際運行過程中，底孔泄洪隧洞方案在來小流量洪水時，需安排專人頻繁啟閉閘門，管理不便;鑒于本工程規模不大，宜采用便于運行及維修的泄水建筑物方案，故經綜合比較，確定側槽溢洪隧洞方案為本工程泄水建筑物的推薦方案。

5 結語

本文以劍閣縣劍門水庫為例，根據劍門水庫樞紐工程區的地形、地質條件，結合水庫的運行要求及景觀需要，對水庫的泄水建筑物的型式進行了方案比較。在三個方案均能滿足主體設計功能的前提下，通過技術經濟比較，確定了合理的泄水建筑物設計方案。

參考文獻：

[1]中華人民共和國水利部. 溢洪道設計規范 [M]. 北京： 中國水利水電出版社， 2018.

[2]劉志明. 水工設計手冊[M]. 北京： 中國水利水電出版社， 2014.

[3]李煒. 水力計算手冊 [M]. 北京： 中國水利水電出版社， 2006.

作者簡介：吳濤（1989— ），男，遼寧省新金縣人，工程碩士，工程師，主要從事水工結構設計工作。郵箱：cdsjywt@qq.com