平顶山市孤石滩水库除险加固方案研究

平顶山市孤石滩水库除险加固方案研究

1小呼反合江县西南常村委会校园地区独石滩水库位于淮河流域沙河支流伟江上游。水库位于河南省河南省叶县西南部常村镇小胡沱村上游约600米。这是一个以防洪和灌溉为主的大型灌溉（2）水库。水库控制面积约286公里。现在总面积约1.85亿3m，正常蓄水水位为152.50米。2渠底主坝溢洪道加固方案根据《大坝安全鉴定报告书》所述的溢洪道存在的问题,结合水库工程实际情况,根据孤石滩水库库区附近的地形、地质条件,本次水库除险加固进行以下两种方案比选。方案一:因现状溢洪道为坝肩式溢洪道,闸坝结合处渗漏严重,且闸室段钢筋混凝土存在配筋不够、闸墩出现裂缝等问题,本方案将该溢洪道拆除,然后在该段修筑土坝进行封堵。另在北坝头分水岭处,距坝头约500m的山坳里新修溢洪道。根据该处的地形条件,闸室段可设4孔,单孔净宽10m,堰顶高程151.50m,闸门采用弧形钢闸门,2×150kN卷扬式启闭机,尾水渠底宽45m,渠底纵坡为1/200,全长440m,尾水渠采用浆砌石护砌。方案二:溢洪道控制闸仍选在现状闸址处,根据方案比选(后面有关章节),将老溢洪道拆除重建。溢洪道加固方案分析。方案一是将现状溢洪道拆除,采用主坝封堵缺口,然后在北坝头分水岭处(距坝头约500m)的山坳里建新溢洪道,在1958年开工兴建时,溢洪道就建在该处,1970年水库续建改为副溢洪道,1997年加固将该溢洪道封堵建副坝,该处虽具备建闸条件,但该处地势相对较高,泄流能力较小。因该处尾水渠段地质条件差,需进行护砌,且尾水渠需下挖,开挖方量较大,该方案5年一遇洪水位为154.04m,20年一遇洪水位为156.41m,2000年一遇校核洪水位为162.18m,均高于现状相应水位,大坝坝顶需加高,且需增加移民征地,该方案主要工程部分投资为7739万元(包括坝顶加高部分,不含移民征地费用);而方案二是将现状溢洪道拆除重建,溢洪道位于原位置,开挖方量相对较小,且该处可通过降低堰顶高程的方式增大泄量,不需对大坝坝顶高程进行加高,该方案主要工程部分投资为6768万元。两方案泄流能力差别不大,通过从泄洪能力、施工难度、移民征地影响范围及投资等方面进行比较,以投资较省、施工方便、移民征地影响范围最小为原则,方案二施工难度较小、投资相对较少,不需要移民征地。综合考虑,比较优越,溢洪道加固推荐按方案二实施。3坝体深坝型溢流堰型方案方案一:加大泄流能力,大坝坝顶高程维持现状不变。将原溢洪道全部拆除重建,新闸堰顶高程降低至145.00m,堰面型式为折线实用堰型,增加泄流能力使下泄流量满足水库泄洪要求,大坝坝顶高程维持现状161.00m。该方案降低了堰顶高程,加大了泄流能力,大坝不用加高,新闸堰面型式为折线实用堰型,堰顶相对较宽,工作闸门和检修闸门布置时较为灵活,闸室及陡坡段主要工程部分投资为2631万元。方案二:维持现有泄洪设施规模,增加坝顶高程。将原溢洪道全部拆除重建,新建闸室控制段与原闸室结构一样,闸室长21.50m,溢流堰顶高程为147.00m,堰面由R=14.48m的圆弧段及曲线方程y=0.05x2两段组成。该方案因风速系列延长,需对大坝加高,该方案闸室及陡坡段主要工程部分投资为3023万元。溢洪道加固措施采用方案一,即闸室部分拆除重建,采用折线型实用堰方案。建新闸室,共3孔,单孔净宽10m,堰顶高程为145.00m。同时结合溢洪道左边墩的拆除重建,拆除闸坝结合段,根据规范新建刺墙并扩大粘土心墙断面。水库安全达到防洪标准要求。4级消力池断面方案方案一:全部拆除重建,设三级消能工,一、二级消力池泄槽位置基本在原位置,在泄槽末端设三级消力池。方案二:在方案一基础上调整,仍采用三级消能,调整泄槽弯道半径,二级消力池布置在1#弯道下游,泄槽末端建三级消力池,消力池和泄槽均采用矩形断面。消力池尾坎采用差动式结构,一方面可起到辅助消能作用,另一方面可调整消力池出水流态。方案三:采用二级消能,一级消力池与陡坡段相连,二级消力池位于1#弯道下游,二级消力池下游尾水渠纵向底坡采用缓坡,二级消力池出口以上消能工及泄槽均采用矩形断面,尾水渠采用梯形断面。方案四:采用二级消能,一级消力池与陡坡段相连,二级消力池位于泄槽段的末端,消力池及泄槽段断面型式为矩形。方案五:采用二级消能,一级消力池与陡坡段相连,二级消力池位于泄槽段的末端,1#弯道以上泄槽段为矩形断面,1#弯道以下泄槽段为梯形断面。5个方案工程投资见表1。消能方案比选。方案一、方案二是采用三级消能方式,方案三、方案四、方案五是采用二级消能方式。方案一基本按照现状消力池及泄槽段平面布置和结构型式进行拆除重建,并增加了三级消力池,但该方案弯道段的弯道半径不满足规范要求,二级消力池及尾水渠均采用梯形断面,水流流态复杂;方案二是在方案一的基础上进行优化处理,仍采用三级消能,将二级消力池移至1#弯道下游,并将二级消力池及泄槽段断面形式改为矩形断面,同时对弯道半径进行调整,以满足规范要求,三级消力池仍设在泄槽的末端;方案三是在方案二的基础上,减去三级消力池,一级消力池仍设在陡坡段的末端,二级消力池设在1#弯道下游,将原0+345.92~0+600段泄槽变为二级消力池的尾水渠,由陡坡变为缓坡,将二级消力池的底板高程和其后尾水渠段的底板高程降低2.00m左右,以减小水流对下游河道的冲刷;方案四是在方案二的基础上,将三级消能调整为二级消能,一级消力池仍设在陡坡段的末端,二级消力池设在泄槽的末端,泄槽及消力池均采用矩形断面,因少了一级消能,但增加了二级消力池的深度;方案五是在方案四的基础上,将一、二级消力池间的泄槽断面由矩形变为梯形,一级消力池及弯道段为矩形断面,通过扭面后变为梯形断面,然后又通过扭面变为矩形断面与二级消力池相连,水流流态较为复杂。综合考虑多种因素,推荐采用方案三,即采用二级消能,一级消力池与陡坡段相连,二级消力池位于1#弯道下游,调整二级消力池下游泄槽的渠底坡降,将原陡坡变为缓坡,消力池断面为矩形断面,尾水渠段尽量利用现状断面形式,下部为梯形断面,上部为挡墙。采取封堵老溢洪道在它处另建泄水建筑物或在现状闸址处,将老溢洪道拆除重建。5溢洪道不同部位通过对闸室控制段和消能方式进行比选,推荐将溢洪道拆除重建,此次工程布置时0+000桩号选取位置与原位置相同,新建溢洪道由上游引渠段