賀芳丁，曹雪峰，吳福民

（1.山東省水利科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250013；2.濟(jì)南水文水資源勘測(cè)局，山東 濟(jì)南 250014；3.定陶縣水務(wù)局，山東 定陶 274100）

嵩山水庫位于山東省臨朐縣西南約25 km處，彌河支流石河上游。水庫始建于1966年10月，1970年1月建成蓄水，是一座以防洪、灌溉為主，兼有水產(chǎn)養(yǎng)殖、水力發(fā)電等綜合利用的重點(diǎn)中型水庫。水庫控制流域面積151 km2，總庫容5 628萬m3，“三查三定”核定水庫100年一遇洪水設(shè)計(jì)，相應(yīng)洪水位290.03 m；300年一遇洪水校核，最高洪水位290.98 m。

按照《水庫大壩安全鑒定辦法》的有關(guān)規(guī)定，嵩山水庫于2003年被鑒定為Ⅲ類壩；2008年完成了除險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)報(bào)告并得到上級(jí)有關(guān)部門的批復(fù)。

該水庫除險(xiǎn)加固工程主要內(nèi)容有：大壩抗震加固、防滲加固，壩頂加高、加寬、上下游壩坡整頓補(bǔ)坡整平，上游石護(hù)坡、防浪墻拆除重建，下游新建壩腳排水溝、階地壩段增建壩后排水體等；溢洪閘拆除重建、上游鋪蓋及上下游翼墻重建、溢洪道泄槽開挖、新建交通橋及消能防沖設(shè)施；放水洞鋼筋混凝土管內(nèi)襯夾砂玻璃鋼管，豎井、廊道與壩體間接觸灌漿等。

嵩山水庫放水洞底高程與溢洪道底高程相差21.5 m，在溢洪道底高程以下的壩前施工均需通過放水洞導(dǎo)流。本文針對(duì)該水庫除險(xiǎn)加固工程施工導(dǎo)流與排水方案進(jìn)行分析。

1 施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

施工導(dǎo)流建筑物屬臨時(shí)建筑物，根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000），本工程的臨時(shí)建筑物為5級(jí)，其洪水重現(xiàn)期為10～5年。由于嵩山水庫流域面積較大，根據(jù)總體工期安排，主體工程施工安排在非汛期進(jìn)行，為避免非汛期較強(qiáng)降雨影響主體工程施工安全，導(dǎo)流建筑物取10年一遇洪水設(shè)計(jì)。

2 施工導(dǎo)流洪水計(jì)算

各計(jì)算時(shí)段面雨量采用非汛期（10月1日～次年5月31日）年最大值法進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，在場(chǎng)次降雨量過程中滑動(dòng)挑選。本次應(yīng)用算術(shù)平均法計(jì)算面雨量，采用嵩山水庫站歷年實(shí)測(cè)雨量資料系列（1971—2000年連續(xù)30年非汛期的降雨資料）推求流域設(shè)計(jì)面雨量。

利用矩法公式，參照《山東省大中型水庫防洪安全復(fù)核洪水計(jì)算辦法》（試行），計(jì)算出本流域的非汛期設(shè)計(jì)雨型、設(shè)計(jì)凈雨，采用山東省綜合瞬時(shí)單位線推求出嵩山水庫當(dāng)年10月～次年5月10年一遇非汛期設(shè)計(jì)洪水過程線（見表1）。

溢洪道和大壩施工時(shí)用放水洞作為導(dǎo)流洞，采用水量平衡方程和庫容、放水洞泄量曲線聯(lián)解，逐時(shí)段演算推求水庫蓄量、泄量變化過程。

基本公式：

式中：Q1、q1為時(shí)段初入庫、出庫流量，m3/s；Q2、q2為時(shí)段末入庫、出庫流量，m3/s；V1、V2為時(shí)段初、末水庫蓄水量，104m3；Δt為計(jì)算時(shí)段，取 Δt=1 h。

起調(diào)水位為放水洞進(jìn)口頂高程262.00 m，經(jīng)查算《嵩山水庫“三查三定資料匯編”》并核對(duì)得水庫水位-庫容-放水洞泄量關(guān)系，經(jīng)計(jì)算，水庫在大壩和溢洪道除險(xiǎn)加固施工時(shí)，施工期內(nèi)10年一遇設(shè)計(jì)洪水位最高為263.09 m；在放水洞進(jìn)行除險(xiǎn)加固施工時(shí)，在放水洞不放水工況下，水庫在施工期內(nèi)10年一遇洪水位為263.25 m。不同工況調(diào)洪計(jì)算成果見表2。

表1 非汛期設(shè)計(jì)洪水成果表 m3/s

表2 施工期洪水調(diào)洪計(jì)算成果表 （P=10%）

3 圍堰設(shè)計(jì)

3.1 堰頂高程的確定

經(jīng)計(jì)算，水庫在施工期內(nèi)10年一遇設(shè)計(jì)洪水位最高為263.09 m，波浪爬高0.54 m，安全超高取0.5 m，故在施工期用放水洞做導(dǎo)流洞時(shí)，施工圍堰堰頂高程為264.13 m；在放水洞進(jìn)行除險(xiǎn)加固施工時(shí)，放水洞不放水，水庫在施工期內(nèi)10年一遇洪水位為263.25 m，波浪爬高0.54 m，安全超高取0.5 m，故在此工況下，施工圍堰堰頂高程為264.29 m。

3.2 圍堰尺寸及結(jié)構(gòu)形式

由于放水洞除險(xiǎn)加固工程規(guī)模較小，施工工程量不大，主體結(jié)構(gòu)安排在一個(gè)非汛期內(nèi)完成。除險(xiǎn)加固工程施工中，需填筑圍堰保護(hù)施工的工程項(xiàng)目包括：進(jìn)水渠、出水渠拆除重建施工，原鋼筋混凝土輸水管內(nèi)襯夾砂玻璃鋼管施工，豎井底部閘門槽施工等。根據(jù)上述工程條件，施工時(shí)需在放水洞進(jìn)水渠上游筑一圍堰，堰頂高程為264.29 m。圍堰采用土石圍堰，根據(jù)現(xiàn)狀地形條件，圍堰底高程253.40 m。利用溢洪道開挖土方進(jìn)行填筑，采用1 m3挖掘機(jī)開挖，74 kW推土機(jī)推運(yùn)碾壓。

3.3 圍堰平面布置與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圍堰布設(shè)在放水洞進(jìn)水口上游，平面上呈弧形分布，兩端分別與大壩及岸坡相接，中心線長(zhǎng)約110 m。圍堰采用土石圍堰，堰頂寬度為4 m，坡度1∶2.5。填筑材料利用溢洪閘提前開挖的部分石碴料，總量2 572 m3。圍堰在迎水面采用編織袋土保護(hù)，并鋪設(shè)復(fù)合土工膜防滲，復(fù)合土工膜規(guī)格為200 g/m2/0.3 mm/200 g/m2，總量約311 m2。

4 施工排水

4.1 基坑初期排水

由于圍堰建在放水洞進(jìn)水口上游，迎水面用土工布防滲，因此圍堰保護(hù)范圍內(nèi)滲漏水量較少，圍堰范圍內(nèi)的少量積水初步選用IS80-65-125型離心泵抽排。

4.2 經(jīng)常性排水

經(jīng)常性排水主要考慮降雨匯水、施工棄水。施工排水采用明排方式，在圍堰下游面高程264.29 m以下，排水溝隨圍堰下游面分層開挖、逐級(jí)下設(shè)，在圍堰的下游坡腳挖設(shè)相應(yīng)的集水井，每個(gè)集水井配備2臺(tái)WQ10×15－1.5 型潛水電泵 （Q=10 m3/h，H=20 m，N=1.5 kW），并備用2臺(tái)IS150－125－250A型離心式清水泵（Q=190 m3/h，H=18 m，N=15 kW）。

5 結(jié)語

本文根據(jù)實(shí)際工程情況對(duì)嵩山水庫除險(xiǎn)加固施工期導(dǎo)流與排水方案進(jìn)行了具體計(jì)算與分析，最終確定了合理的圍堰高程。該水庫加固工程于2009年全面實(shí)施，2010年結(jié)束，現(xiàn)已運(yùn)行2年。在水庫運(yùn)行過程中，未見異常現(xiàn)象，水庫加固工程發(fā)揮了重要作用，水庫的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益已逐步顯現(xiàn)。實(shí)踐證明，施工導(dǎo)流與排水方案合理可行，可為今后其他水利工程提供參考。