东焦河水库水利枢纽工程的导流设计

袁勇福

（晋城市水利勘测设计院 山西晋城 048026）

1 工程概况

1.1坝址区地形与地质条件

东焦河水库位于晋城市泽州县金村镇寺北庄南的丹河干流上，是泽州县山河镇小水电代燃料项目区的电源工程。电站枢纽坝高55.1 m，总库容2 288万m3，坝址以上控制流域面积2 359 km2。水库枢纽大坝为浆砌石重力坝，包括溢流坝段、冲沙闸段及非溢流坝段，坝顶总长194.5 m。

坝址区位于河流“S”型的中下部，属侵蚀性河流，河床及两岸基岩裸露，仅在右岸发育有一级阶地，阶地底部高程603.5 m，由于受洪水和层间渗水影响，两岸高程574～578 m以下坡度较缓，坡角29°，以上基岩陡立。河道宽约60 m，河底高程558.0 m，正常蓄水位605 m高程河谷宽130 m。两岸岸坡陡峭，岩基裸露，岩体节理裂隙较发育，微风化。坝基基岩完整，仅有一些流蚀槽坑。

1.2气象及水文条件

工程区所在的丹河流域属于东部季风暖温带半湿润地区，大陆性气候显著，年内四季分明。根据晋城市气象统计资料，年平均降水量为605 mm，其中汛期6～9月降水量占全年总量的70%以上，年平均蒸发量1 769.8 mm，年平均气温11.2℃，极端最高38.6℃，极端最低-19℃，最大风速28 m/s，最大冻土深度为43 cm，无霜期约180天。

丹河为沁河的一级支流，山路平水文站是丹河干流上唯一的水文站，设站历时较长，观测内容包括水位、流量、雨量、输沙量等，资料齐全，在以往沁河流域的历次规划中均经过复核，数据可靠。径流按东焦河水库坝址与山路平水文站两者流域面积之比，经分析比较，东焦河水库以上多年平均径流量为11 548万m3，设计枯水年P=90%来水量为6 131万m3。洪水根据山路平水文站洪水资料，参考《晋东南地区水文手册》，经计算求得坝址处50年一遇天然设计洪峰流量2 034 m3/s，500年一遇校核标准天然洪峰流量4 213 m3/s。工程建设区为土石山区，属轻微侵蚀区，水土流失较小。东焦河水库以上中小型水库众多，对拦沙起到较大作用，多年平均输沙量为9万m3。

2 导流标准

东焦河水电站为Ⅲ等工程，主要建筑物为三级建筑物，根据能源部、水利部《水利水电工程施工组织设计规范》(SDJ338—89)规定，相应临时建筑物为五级，导流建筑洪水重现期为10～5年。导流设计标准采用5年一遇枯水期流量为16 m3/s；汛期施工防洪标准采用5年一遇洪水期流量为197 m3/s。

图1 导流洞纵剖面图

图2 I-I剖面图

3 导流方式

根据东焦河水文资料可知，丹河洪水多发生于汛期6-9月份。本工程按工期安排需经历两个汛期，为保证大坝主体工程正常施工，保证汛期安全度汛，需根据工程施工需要进行导流。由于分坝段导流造成施工场地狭小，施工干扰大，对施工工期影响较大，且由丹河历年水文资料显示，短期洪峰流量较小，非汛期过水流量一般为3~5 m3/s。因此采用暗涵导流法。暗涵导流采用枯水期5年一遇的洪水标准，设计流量为16 m3/s。

暗涵导流法主要是在大坝底部预留过水孔洞，平时河水从孔洞过水，汛期遭遇大洪水时，洪水从预留的过水坝段通过的一种方法。本工程中，拟在坝桩号0+073处修建一横向矩形过水涵洞，使河水从涵洞通过，这样，可以使整个大坝全面展开施工，汛期洪水来临时，洪水可以通过已建成的冲砂闸底孔和预留坝段过水，而不会影响其它坝段的施工。工程完工后，将过水涵洞封堵，大坝开始挡水。

4 导流建筑物设计

4.1导流涵洞设计

导流涵洞布置在坝桩号0+073处，为一矩形涵洞，净宽2.0 m，净高1.5 m，涵洞长47 m，纵坡为0.02，涵洞进口底板高程为557.3 m，底板采用C20钢筋混凝土，侧墙壁厚0.5 m，采用C15钢筋混凝土，上游端部伸出坝体1.5 m，设置两道闸门槽和一道拦污栅槽，闸门采用C20钢筋混凝土预制板，1号闸门尺寸为2 350 mm×2 000 mm×200 mm，2号闸门尺寸为2 350 mm×1 550 mm×200 mm。进水口设置一道钢筋拦污栅，以防堵塞涵洞。涵洞顶部采用C30钢筋混凝土预制盖板，盖板尺寸为2 500 mm×1 000 mm×200 mm，侧面为斜面，盖板安装时保证10 mm底浆，同时盖板间接缝用M10砂浆填实，以便有压流运行。

枢纽主体完工后封堵涵洞。首先将1号、2号预制混凝土闸门关闭，两门之间及时灌入C20混凝土，并将2号闸门漫顶50 cm高度的混凝土将上游空隙全部封闭，保证库内水流不再流入涵洞。然后自下游入洞，用M7.5浆砌块石进行回填，同时埋入直径25 mm的灌浆钢管，块石填筑至距下游坝面50 cm时，用C20的混凝土对涵洞出口彻底封闭。最后进行灌浆填实，以保证大坝整体质量。图1、图2为导流洞剖面图。

4.2围堰设计

（1）一期围堰。一期上、下游导流围堰堰体采用河床开挖的砂砾石填筑，迎水面采用草袋装土防渗，堰顶宽3.0 m，迎水面坡度为1:2.5，背水面坡度为1:2，围堰顶高程558.50 m。

（2）一期导流明渠。一期围堰左侧即为导流渠。导流渠设计过水流量16 m3/s，底宽30 m，纵坡1/200，水深0.325 m。

（3）二期围堰。导流涵洞的进出口填筑两道小围堰呈喇叭口型，将河水导入涵洞内顺利排向下游。围堰堰顶宽2.0 m，迎水面坡度为1∶2.5，背水面坡度为1∶1.5,上游围堰顶高程560.85 m,下游围堰顶高程559.00 m。

（4）二期导流水深计算。二期导流采用5年一遇枯水流量16 m3/s，由导流涵洞导流，过流能力采用明渠均匀流公式计算。经计算，当涵洞底宽为2 m时，水深1.25 m。

5 临时度汛措施

第一年施工右坝段，汛期由左岸河床渡汛，第二年4月底，坝体施工到575.00 m，汛期施工防洪标准采用5年一遇洪水流量197 m3/s，洪水可以通过已建成的冲砂闸底孔和预留坝段过水，而不会影响其它坝段的施工。汛期过后，预留坝段进行砌筑，大坝开始全断面施工。

6 结论

工程实践表明，导流涵洞完全满足枯水期5年一遇的流量，汛期洪水从冲砂闸底孔和预留坝段平稳通过流向下游，大坝施工未受影响；汛后，将大坝预留缺口填筑，坝体全断面连续上升，施工进展顺利。导流方案设计合理、可靠。工程完工后，导流涵洞封堵密实，无渗水现象，符合工程质量要求。