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        洞口河水庫工程溢洪道方案擬定

        2021-05-24 11:06:24
        黑龍江水利科技 2021年4期
        關(guān)鍵詞:消力池壩址壩頂

        周 凱

        (貴州新中水工程有限公司,貴陽 550000)

        0 引 言

        隨著設(shè)計理念和施工技術(shù)的發(fā)展,已基本解決混凝土面板堆石壩壩頂溢洪的變形適應(yīng)問題和滲漏排水問題,針對特殊地形地質(zhì)條件,近年來貴州省多地建設(shè)成壩頂溢洪的面板堆石壩,比如六枝特區(qū)的松樹林水庫、盤縣白河溝水庫都是采用壩頂溢流的面板堆石壩,并產(chǎn)生了可觀的經(jīng)濟效益。為此,在設(shè)計面板壩堆石壩泄洪建筑時,可針對特定的地形地質(zhì)條件采用壩頂溢洪道,達到節(jié)約投資,技術(shù)創(chuàng)新的結(jié)果。

        1 工程概況

        根據(jù)建壩條件,洞口河水庫確定采用面板堆石壩,總庫容113萬m3,最大壩高34.5m,為Ⅳ等小(1)型工程,工程任務(wù)為村鎮(zhèn)供水和灌溉,設(shè)計總供水量為97.9萬m3,受益人口12000人,灌溉面積33.33hm2。

        1.1 大壩地形條件

        大壩處于右岸、左岸支流交匯口,左岸支流與主河道流向匯合角度50°-60°,交匯口處為一小型山丘,山丘高出河床5-9m;壩軸線位于交匯口處,置于交匯口。河谷為基本對稱的 “W”型斜向谷,巖層傾右岸偏下游,左岸地形坡度為35°-50°,分布有數(shù)層梯形階地;壩址左岸下游約40m處為小型沖溝,切割深度10-15m,寬約20-30m,延伸長度約130m,沖溝頂部為一小型埡口,埡口高程1090m。右岸地形坡度為40°-60°,為一渾圓山體,多為植被覆蓋,壩肩為一埡口,埡口處現(xiàn)為村級水泥路,路面高程1095m;右岸下游為大片河流階地,現(xiàn)多為農(nóng)田。壩址地形見圖1。

        1.2 壩址地層條件

        壩址區(qū)出露基巖為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督MP3l炭質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖夾少量煤線。左岸覆蓋層較厚,一般7.0-12.0m,強風化厚8.0-12.0m,弱風化8.0-12.0m;河床覆蓋層厚1.0-2.0m,強風化層厚5.0-6.0m,弱風化層厚6.0-8.0m;右岸壩肩埡口處覆蓋層較厚,約10.0-15.0m,山頂及坡面約5.0-10.0m,強風化層厚6.0-12.0m,弱風化7.0-11.0m。

        圖1 壩址地形圖像

        2 溢洪道方案比選

        根據(jù)調(diào)洪計算,所需溢洪道凈寬為8.0m,根據(jù)地形條件,選擇了3個方案進行分析,分別為右岸溢洪道方案、左岸溢洪道方案和壩頂溢洪道方案,泄洪方式布置圖如圖2所示。

        圖2 右岸、左岸和壩頂溢洪道平面布置圖

        2.1 地形地質(zhì)條件比較

        2.1.1 右岸溢洪道

        從地形地貌上看,右岸地形先緩后陡,根據(jù)地形地質(zhì)剖面,溢洪道需設(shè)置兩級消力池方可滿足規(guī)范要求;且溢洪道布置在右岸,開挖將會形成10-25m的高邊坡,并且會挖斷原有公路,溢洪道末端雖在引渠處彎向河道,但距離下游住宅僅60m,亦會對下游住戶造成影響;溢洪道布置在右岸會侵占下游壩坡,此時溢洪道邊墻必須高于下游壩坡高程,這就造成溢洪道在溢流堰后35m內(nèi)邊墻須從6m降到2.5m,造成浪費,投資增加。從地質(zhì)條件看,壩址右岸壩肩埡口處覆蓋層厚12-15.1m,為早期修建村級水泥路堆渣及第四系殘坡積,下伏基巖為龍?zhí)督M(P3l)灰、深灰、黃褐色炭質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖夾少量煤線。由于右岸覆蓋層較厚,溢洪道布置在右岸,開挖量較大,且面臨高邊坡開挖問題。壩址右岸及下游約60m處于P3l煤系地層,20世紀80-90年代,當?shù)卮迕駠L試在壩址右岸下游約50m處人工開挖煤礦,開挖深度約10-35m,由于開挖深度較淺,僅挖出部分煤線夾層,且多為炭質(zhì)泥巖,開采價值低,開挖規(guī)模不大,后人工回填,經(jīng)數(shù)十年自然沉降,現(xiàn)多為坡耕地,自然邊坡穩(wěn)定。若溢洪道布置在右岸,溢洪道基礎(chǔ)由于礦洞的存在可能產(chǎn)生不均勻沉降問題[2]。

        2.1.2 左岸溢洪道

        溢洪道布置在左岸,左岸地形先緩后陡,溢洪道所處位置表層為第四系殘坡積,靠近壩肩位置覆蓋層較淺,為6-8m,中下游段覆蓋層厚8-12m,下伏基巖為龍?zhí)督M(P3l)灰、深灰、黃褐色炭質(zhì)泥巖、泥巖、粉砂巖夾少量煤線。根據(jù)地形地質(zhì)剖面,溢洪道需設(shè)置兩級消力池方可滿足規(guī)范要求。左岸溢洪道所處位置多為耕地,覆蓋層較厚,開挖后會形成15-22m的高邊坡,并且會侵占下游壩坡,此時溢洪道邊墻必須高于下游壩坡高程,這就造成溢洪道在溢流堰后25m內(nèi)邊墻須從5.5m降到2.5m,造成浪費,投資增加。再者溢洪道布置于左岸,將會影響導(dǎo)流洞的布置,相對于壩頂溢洪道和右岸溢洪道,導(dǎo)流隧洞長度將會增加199m,左岸溢洪道的投資必將大于壩頂溢洪道和右岸溢洪道[3]。

        2.1.3 壩頂溢洪道

        溢洪道布置到壩頂,洪水經(jīng)壩頂溢洪道下泄到下游,正對下游河道,消力池段地形平緩,長度滿足消力池布置,經(jīng)消力池后,平順的流入下游河道。且消力池末端距離住宅區(qū)最近150m,將泄洪的影響降到最低。

        溢洪道布置在壩頂,正對下游河床,床覆蓋層厚約1.0-2.0m,下伏基巖為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M(P3l)灰、深灰、黃褐色黏土巖、粉砂巖、硅質(zhì)巖夾煤,巖層總體產(chǎn)狀N26W/NE∠39°,河床強風化厚5.0-6.0m,地質(zhì)條件良好。

        從地形地質(zhì)條件看,壩頂式溢洪道明顯優(yōu)于岸坡式溢洪道。

        2.2 技術(shù)經(jīng)濟條件

        根據(jù)3種溢洪道的布置方式,計算主要工程量表,進行技術(shù)經(jīng)濟比較,具體比較見表1。

        表1 泄水方式比較表

        續(xù)表1 泄水方式比較表

        從表1可知,由于岸坡式溢洪道在地形上都存在先緩后陡的條件,造成溢洪道都需要設(shè)置兩級消力池,相對于壩頂溢洪道,投資翻倍。故從技術(shù)經(jīng)濟上比較,壩頂式溢洪道明顯優(yōu)于岸坡式溢洪道。

        綜上,從地形地質(zhì)條件比較和經(jīng)濟技術(shù)比較,最終采用壩頂式溢洪道[4]。

        3 結(jié) 語

        綜上所述,水庫工程各組成部分建筑物應(yīng)根據(jù)不同的地形地質(zhì)等條件,靈活選用布置方案,尤其是水庫工程最先考慮的溢洪道的布置,應(yīng)著重從地形、地質(zhì)、運行管理、技術(shù)可行性、經(jīng)濟合理性、環(huán)境友好性等方面進行多方案技術(shù)經(jīng)濟比較,協(xié)調(diào)各方面因素同時,降低工程總投資,使工程產(chǎn)生更優(yōu)的綜合效益。

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