王屋山水庫溢洪道除險加固方案分析

摘要：本文針對王屋山水庫溢洪道出現(xiàn)的險情，對溢洪道上溢流堰改建方案和溢洪道下游陡坡段加固方案進(jìn)行了分析。

  關(guān)鍵詞：溢洪道  加固  方案

  一、概述

王屋山水庫位于河南省濟(jì)源市西北部60公里逢石河支流鐵山河上，是一座以防洪為主，結(jié)合灌溉、供水、發(fā)電等綜合利用的中型水庫。總庫容690萬立方米，興利庫容523萬立方米，控制流域面積101平方公里。大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高77.3米，壩頂高程712.3米。溢流堰為厚1.6米，高3 .8米的拱形薄壁堰，堰頂高程705.6米。

該水庫溢洪道主要有兩個問題：一是溢流堰施工質(zhì)量差，下泄水流紊亂，匯洪能力小；二是溢洪道下游陡坡段基巖風(fēng)化嚴(yán)重，沖惻成深槽，嚴(yán)重危及水庫正常泄洪。為解決溢洪道上述問題，本文就該水庫溢洪道除險加固方案進(jìn)行分析。

  二、溢流堰改建方案分析

該水庫溢洪道原溢流堰為拱形薄壁堰，由于施工質(zhì)量差，過堰水流紊亂紊亂，泄洪能力小需要改建，那么采用什么方案進(jìn)行改進(jìn)呢？我們經(jīng)過研究提出三個改建方案：

  （一）在溢洪道平臺上游建實(shí)用堰方案

該方案需要拆除原拱形薄壁堰，在溢洪道平臺上游建實(shí)用堰，實(shí)用堰下游底板進(jìn)行鋼筋土護(hù)砌。實(shí)用堰堰面為WES曲線，下游接反孤段，堰頂寬50米不變。根據(jù)計算，堰頂高程為705.28米，相應(yīng)興利庫容492萬立方米，溢洪道最大下泄流量1932立方米每秒，工程費(fèi)用36.5萬元。

  （二）在溢洪道平臺下游建實(shí)用堰方案

  該方案需要拆除原拱形薄壁堰，在溢洪道平臺下游建實(shí)用堰，實(shí)用堰上游底板進(jìn)行鋼筋混凝土護(hù)砌。堰頂寬及堰面曲線同上。根據(jù)計算，堰頂高程為705.3米，相應(yīng)興利庫容494萬立方米，溢洪道最大下泄流量1935立方米每秒，工程費(fèi)用27萬元。

  （三）溢洪道上建迷宮堰方案

  由于該水庫位于資源十分緊缺的山區(qū)，迫切需要水庫能增加蓄水量。迷宮堰是我國近十幾年才引進(jìn)的一種新技術(shù)，堰頂軸線呈折線型，泄流能力大大高于傳統(tǒng)的直線堰，在堰頂寬不變情況下，既能滿足泄洪要求，還能抬高堰項高程，增加興利庫容，從而同時滿足泄洪和增加水庫蓄水量兩個要求。

根據(jù)計算、研究，迷宮堰采用倒四宮，單宮寬12.5米，單宮堰展長32.5米，展寬比2..6，堰頂寬50米，堰高4.26米，堰頂最大水頭5.44 米，最大水頭堰高比1.277，堰頂高程706.56米，相應(yīng)興利庫容543萬立方米，工程費(fèi)用49萬元。

  （四）方案分析

  該水庫溢洪道除險加固三個方案主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見表1。

   通過對上述三個方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較我們認(rèn)為，雖然建迷宮堰方案比前兩個方案工程費(fèi)用多一些，但該方案不僅能滿足泄洪要求，還能使水庫興利庫容提高51萬立方米（提高10%），這對于水資源十分寶貴的山區(qū)來說，是非常重要的。所以溢流堰改建方案確定采用在溢洪道上建迷宮堰方案。

三、溢洪道下游陡坡段加固方案分析

  溢洪道平臺出口至下游河床落差較大，岸坡陡峭，基巖風(fēng)化嚴(yán)重，經(jīng)二十多年運(yùn)行，已形成三道深槽，急需加固處理，為此我們提出以下兩個加固方案：

  （一）下游陡坡護(hù)砌方案

  由于陡坡上部巖石節(jié)理發(fā)育，風(fēng)化較嚴(yán)重，而下部巖石較完整堅硬，因而主要對陡坡上部護(hù)砌。沒東西向節(jié)理面開挖后做混凝土護(hù)面，護(hù)面長度為25米。陡坡下部的沖坑和幾條較大張開節(jié)理做適當(dāng)開挖后用混凝土澆筑填平。在接近下游處建垂直陡坎。由于順陡坡水流流速很大，直接威脅河對巖防汛道路，故對巖防汛道路也需要護(hù)砌。該方案工程費(fèi)用為97萬元。

 （二）挑流方案

  溢洪道下游修挑流鼻坎，通過迷宮堰的水流經(jīng)挑澈鹵坎直接挑落到下游河床內(nèi)，使溢洪道陡坡免受沖刷。落水點(diǎn)至挑流鼻坎水平距離控制在75~160米，垂直距離為35.7米。挑射角采用25o。經(jīng)計算，河床沖刷坑深度為13.9米，挑射距離為83.7米，其工程費(fèi)用為55萬元。

 （三）方案分析

  溢洪道下游陡坡段

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