大伙房水庫非常溢洪道下游防護(hù)改造優(yōu)化方案

栗 佳

(大伙房水庫輸水工程建設(shè)局，沈陽110166)

1 工程概況

1.1 工程基本情況及優(yōu)化必要性

2010年7月下旬，渾河流域中上游普降大到暴雨，大伙房水庫庫水位已達(dá)128.29 m，高出汛限水位(汛限水位126.40 m)，根據(jù)全省中短期氣象預(yù)測(cè)和省防統(tǒng)一調(diào)度計(jì)劃，要求大伙房水庫在7月31日前迅速騰空庫容，以攔蓄后期預(yù)計(jì)大洪水，減緩撫順和沈陽防汛壓力［1］。

由于主溢洪道泄量難以在省防要求時(shí)間內(nèi)降至到預(yù)計(jì)的庫容，需尋找新的泄洪通道。目前水庫共設(shè)置三處泄水通道，主溢洪道和輸水洞均已全開度泄洪，只能開啟非常溢洪道。

水庫調(diào)度運(yùn)用方式要求非常溢洪道在遭遇300 a一遇洪水方可開啟，因此挑坎下游僅按堤路結(jié)合進(jìn)行簡(jiǎn)單防護(hù)，本次開啟非常溢洪道預(yù)泄造成溢洪道挑坎出口兩側(cè)及下游土口子村交通路(堤路結(jié)合段，簡(jiǎn)單防護(hù))淘刷損毀，嚴(yán)重影響了挑坎出口右側(cè)居民生命財(cái)產(chǎn)安全和跨溢洪道66 kV輸電線路安全，也嚴(yán)重影響了土口子村居民交通［2］。

大伙房水庫作為遼寧中南部供水工程的重要供水水源和調(diào)節(jié)水源，承擔(dān)著防洪、生態(tài)、生活和生產(chǎn)的綜合任務(wù)，對(duì)全省的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著非常重要的作用。

因此，水庫樞紐工程在在設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，要確保大壩下游防洪設(shè)施安全，徹底消除水庫所有工程明顯和潛在隱患。無論從水庫自身安全考慮，還是從水庫對(duì)下游的防洪作用和效益考慮，對(duì)非常溢洪道下游防護(hù)進(jìn)行改造優(yōu)化是十分必要的。

1.2 工程地質(zhì)條件

勘察區(qū)為河谷地貌，其左岸護(hù)岸、右岸堤防內(nèi)堤腳大部分裸露基巖，僅左岸護(hù)腳局部覆蓋沖積砂卵石，最大厚度3 m，分布不均，右岸局部堆積碎石塊。地勢(shì)起伏不大，較平緩，最大高程94.72 m，最低高程89.38 m。

本工程地層巖性主要為太古代花崗片麻巖，塊狀構(gòu)造，巖體多為弱風(fēng)化，局部強(qiáng)風(fēng)化，弱風(fēng)化巖體單軸飽和抗壓強(qiáng)度建議值分別為30 MPa和53 MPa，巖體為完整性差～較破碎，局部破碎［3］。

2 工程布置

由于挑流消能沖坑附近現(xiàn)狀右邊墻離沖坑太近，導(dǎo)致非常溢洪道泄洪時(shí)洪水直接沖擊右邊墻，右邊墻破損嚴(yán)重。

本次設(shè)計(jì)參照水力模型試驗(yàn)結(jié)果，并考慮水流順暢及安全裕度確定右岸沖坑防護(hù)線位置。防護(hù)線位置應(yīng)在沖坑影響范圍外，使內(nèi)側(cè)部位能夠形成穩(wěn)定沖坑，在影響線外只需做簡(jiǎn)單防護(hù)。防護(hù)線即要距離穩(wěn)定沖坑邊緣有一定的安全距離，又要考慮挑坎右側(cè)居民動(dòng)遷，輸電及通訊線桿、線塔移位安全，考慮現(xiàn)狀地形及安全裕度，將防護(hù)線的位置定在距沖坑底30.0 m 處［4］。

右岸前部采用直墻式毛石混凝土擋墻，后部由直墻式毛石混凝土擋墻漸變?yōu)檫吰聻?2的混凝土護(hù)坡，混凝土護(hù)坡板厚0.3 m。

左岸防護(hù)對(duì)象為山體，上部植被茂盛，底部護(hù)坡設(shè)有排水孔，并且左岸為凸岸，受水流沖擊較小，因此僅對(duì)左岸沿線護(hù)腳進(jìn)行防護(hù)處理。優(yōu)化布置詳見圖1。

圖1 優(yōu)化布置圖

3 水工模型試驗(yàn)不同泄流量時(shí)的河床沖刷

實(shí)測(cè)庫水位～流量關(guān)系表明，在正常高水位131.5 m、設(shè)計(jì)洪水位136.63 m和校核洪水位139.32 m下，溢洪道的泄流量分別為2 659.227 m3/s、6 461.350 m3/s和8 891.138 m3/s。

3.1 優(yōu)化前的河床沖刷結(jié)果

不同工況下的河床沖刷數(shù)據(jù)見表1。

表1 不同工況下的河床沖刷數(shù)據(jù)

在不同泄流量時(shí)，溢洪道出口處的沖坑均靠近右岸，在泄流量為2 978 m3/s時(shí)，沖坑最低底高程為76.12 m，沖坑上游坡比為1/1.847，不滿足規(guī)范要求;泄流量為8 641 m3/s時(shí)，河床沖刷較嚴(yán)重，右岸邊墻底部被掏空，露出模型中基巖，沖坑最低底高程＜71.72 m。

3.2 優(yōu)化后的河床沖刷結(jié)果

在鋪設(shè)下游河道地形時(shí)，模擬了現(xiàn)在已經(jīng)存在的沖坑，沖坑的最低底高程為83.55 m。

在泄流量為993 m3/s、3 050 m3/s和8 758 m3/s時(shí)，河床沖刷數(shù)據(jù)見表2。

表2 不同工況下的河床沖刷數(shù)據(jù)

4 成果分析

通過上述模型試驗(yàn)可以得出:泄流量為993 m3/s時(shí)的沖坑深度比泄流量為3 050 m3/s時(shí)的大，主要原因是:①在泄量為993 m3/s時(shí)，水流大部分分到右側(cè)邊墻，沖刷坑偏向右側(cè)，也比較深;隨著流量的增加，水流分到左側(cè)的流量才逐漸增加;②由于現(xiàn)有河道右側(cè)邊墻正對(duì)著溢洪道出口，因此在今年泄流1 000 m3/s左右流量時(shí)就沖到83 m高程，水流在泄流量為3 050 m3/s時(shí)，下游河床有兩個(gè)沖刷坑，分布在河床的中間和右側(cè)，河床中間的大部分砂料被推移至沖刷前模擬的沖坑中，致使模擬的現(xiàn)有沖坑被回填到一定的高程;而在泄流量為993 m3/s時(shí)，河床沖刷不是很嚴(yán)重，只有很少一部分的模型砂被推移至沖刷前模擬的沖坑中，因此沖坑回填的高程會(huì)低于前者。

工程優(yōu)化后，沖坑深度比現(xiàn)狀分別減少了1.96 m、10.24 m、＞7.76 m，因此優(yōu)化方案的抗沖效果是非常明顯的。

［1］中華人民共和國水利部.SL253—2000 溢洪道設(shè)計(jì)規(guī)范［S］. 北京:中國水利水電出版社，2000.

［2］倪漢根，劉亞坤，擊波、水躍、跌水、消能［M］. 大連:大連理工大學(xué)出版社，2008:158 －217.

［3］武漢水利電力學(xué)院水力學(xué)教研室. 水力計(jì)算手冊(cè)［S］.北京:水利出版社，1980.

［4］林繼鏞. 水工建筑物，第四版［M］. 北京:中國水利水電出版社，2006:81 －85.