周 敏，郭 鋒

(遼寧省水利水電勘測設(shè)計研究院，沈陽110006)

1 工程概況

大伙房水庫是渾河干流上一座以防洪、灌溉、供水為主，兼顧養(yǎng)魚和發(fā)電等綜合利用的大型控制性水利樞紐工程，控制流域面積5 437.00 km2，占渾河流域面積的47.40%，總庫容22.68 ×108m3。為大(1)型水庫，按1 000 a 一遇洪水設(shè)計，設(shè)計水位136.63 m，可能最大洪水校核，校核水位139.32 m。

樞紐工程主要由主壩、一副壩、二副壩、輸水洞、主溢洪道、第一非常溢洪道、第二非常溢洪道、(本次加固設(shè)計改建成擋水副壩)、電站及城市供水取水口組成。主溢洪道位于主壩右岸，為5 孔直泄陡槽式溢洪道，每孔凈寬10.4 m，溢流總凈寬52.0 m。堰頂高程125.0m，堰高3.0m。溢流堰面為克－奧非真空實用堰。閘門尺寸10.4 m×7.0 m(本次改建設(shè)計為10.4 m×8.7 m)［1］。

2 主溢洪道現(xiàn)存問題

本次除險加固設(shè)計對主溢洪道泄流能力重新進行了復核，并通過水工模型試驗加以驗證，經(jīng)本次設(shè)計復核，現(xiàn)主溢洪道工作橋面高程、翼墻及陡槽段邊墻頂高程;閘門最大開度時門緣底高程、閘門支鉸高程及閘門高度和啟閉機均不滿足新洪水條件下的設(shè)計要求。分析成果如下:

2.1 主溢洪道堰上水面線復核

水工試驗結(jié)論表明，在高水位泄流時，堰下形成淹沒出流，流量系數(shù)明顯降低;而且理論公式計算與查表法所得泄流曲線都不能反映實際情況，故本次設(shè)計堰面水舌曲線采用水工模型試驗結(jié)果。

1)從試驗曲線可以看出:在校核洪水情況下，閘門底緣和門支鉸均淹沒在水面線以下，故不滿足《水利水電工程鋼閘門設(shè)計規(guī)范》SL74—95 中關(guān)于:閘門底緣及閘門支鉸應避開水面漂浮物撞擊”影響的要求。

2)經(jīng)對溢洪道控制段、收縮段及陡槽段水面線復核，現(xiàn)有翼墻結(jié)構(gòu)的高度和泄流斷面的抗沖刷能力均不能滿足主溢洪道安全運行的設(shè)計要求。

3)本次加固設(shè)計方案的水庫調(diào)度方式要求主溢洪道必須錯峰運用。錯峰水位為133.0m，比原閘門擋水位高1.5m。因此閘門高度不能滿足設(shè)計要求。

2.2 主溢洪道水工結(jié)構(gòu)檢測結(jié)論

1)閘墩、邊墻普遍存在著貫穿性的水平施工縫。

2)閘墩、邊墻及溢流堰混凝土抗壓強度達到20 MPa，但混凝土含氣量較低，氣泡間距系數(shù)大，不滿足嚴寒地區(qū)抗凍要求，使得水位變化區(qū)存在著明顯的凍融破壞，表面出現(xiàn)剝蝕、骨料外露現(xiàn)象。

3 主溢洪道加固改建設(shè)計

3.1 主溢洪道改建工程布置

主溢洪道原軸線布置不變。原有溢流堰體和進水渠段、控制段、收縮段、陡槽段的邊墻與底板均保留不動，僅對其進行加高處理。即對4個中墩及上部結(jié)構(gòu)全部拆除重建。對控制段邊墻和陡槽段邊墻進行加高處理。

改建后的主溢洪道，堰頂高程仍為125.0 m，堰高3.0 m。泄流總凈寬52.0 m，閘墩厚2.0 m，堰體總寬度為60.0 m。檢修橋頂高程為141.5 m，橋?qū)?.88 m，左端與主壩壩頂交通路連接，右端通過連接段與第一非常溢洪道檢修橋連接。工作橋設(shè)在閘墩下游側(cè)，工作橋頂高程140.0 m，橋?qū)?.5 m。門支鉸高程131.5 m。閘門最大開啟高度時門緣底高程137.0 m。主溢洪道仍設(shè)5個溢流孔，工作閘門型式為液壓式弧形鋼閘門，閘門尺寸10.4 m ×8.7 m。在工作門前設(shè)檢修門，其型式為疊梁式平板鋼閘門。

3.2 水力計算與加固設(shè)計

3.2.1 主溢洪道水位—泄量關(guān)系曲線

主溢洪道防洪標準為1 000 a一遇洪水設(shè)計，可能最大洪水校核。設(shè)計洪水總泄量為3 693.0 m3/s(試驗值);相應庫水位為136.63 m，校核洪水總泄量為4 511.0 m3/s(試驗值)，相應庫水位為139.32 m。主溢洪道水位與泄量關(guān)系見表1。

表1 大伙房水庫主溢洪道水位—泄量關(guān)系

3.2.2 主溢洪道溢流堰水面曲線

依據(jù)大連理工大學《大伙房水庫除險加固工程水工模型試驗報告》，主溢洪道堰上水面曲線見圖1 所示。

圖1 主溢洪道堰上水面曲線

本次設(shè)計確保設(shè)計洪水、PMF 洪水水流漂浮物不沖門鉸;在PMF 洪水時保證水流不淹閘門底緣。

3.2.3 主溢洪道收縮段水面曲線

收縮段位于0 +20 ～0 +70 樁號，斷面寬度由始端60.0 m收縮至未端25.0 m，邊墻收縮角較大(Φ =19.3°)。因此，在此收縮段內(nèi)，水流受沖擊波和水流摻氣的影響，流態(tài)復雜。主溢洪道收縮段水面曲線坐標見表2。

表2 主溢洪道收縮段水面曲線 m

根據(jù)上表試驗結(jié)果，考慮水面曲線加摻氣超高，收縮段邊墻需加高4.0 ～7.6 m。

3.2.4 陡槽段水面曲線

陡槽段加固改建按側(cè)墻加高方案設(shè)計實施。故陡槽段過流斷面為矩形截面，根據(jù)水流流態(tài)判別為非均勻流。采用水工模型實驗結(jié)果作為依據(jù)來設(shè)計陡槽段邊墻加高部分，墻頂高程為PMF 洪水摻氣水面線高程加安全超高，安全超高1.0 m。主溢洪道邊墻加高見表3。

表3 主溢洪道邊墻加高計算成果表 m

3.3 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定及應力計算

主溢洪道控制段穩(wěn)定計算、應力計算、墻加高后抗滑與抗傾穩(wěn)定計算均滿足規(guī)范及設(shè)計要求。

［1］佟曉娜，周慶東，魏長勇，王婷. 大伙房水庫主溢洪道加固原因分析及方案確定［J］. 安徽農(nóng)業(yè)科學，2007(24):348 －349.