赵家口水库除险加固工程溢洪道闸门方案的选择

郝满仓

（水利部山西水利水电勘测设计研究院 山西太原030024）

1 工程概况

赵家口水库位于朔州市朔城区东北的贾庄小平易乡赵家口村海河流域永定河水系，源子河支流歇马关河下游，是歇马关河出口处的一座控制性工程，控制流域面积168 km2。

赵家口水库是一座以防洪、灌溉为主的小（1）型水库，除险加固后水库总库容为706万m3，保证灌溉面积为733 hm2。工程等别为Ⅳ等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物及临时建筑物为5级。水库防洪标准采用30年一遇洪水标准设计，300年一遇洪水标准校核。

水库枢纽工程主要由大坝、溢洪道和放水涵洞组成。

水库始建于1957年5月，1958年4月竣工后开始蓄水受益。1962年冬又将水库设计标准提高，土坝加高加厚，使坝高由25 m提高为28.5 m，增建1.1 m高防浪墙。溢洪道由8 m拓宽为20 m。1996年溢洪道被公路占用。2003年对水库放水建筑物进行改造，废弃原卧管、球阀，拆除原大闸、二闸浆砌石结构，兴建放水塔，放水塔与原旧洞之间用钢管连接。

经安全评价鉴定，赵家口水库为三类坝水库，属病险水库，需进行除险加固，除险加固工程内容如下：

（1）对坝顶防浪墙及路面进行维修，并增设坝顶下游侧排水沟。

（2）对下游坝坡进行培厚，增设马道和排水沟，并新建下游坝坡草皮护坡。

（3）在原溢洪道左侧新建下挖溢洪道。

（4）拆除现有管理房，新建管理院和管理房。

（5）新建左岸防汛抢险上坝道路。

（6）加高赵家口村进村道路，并设圆管涵一处。

（7）增设大坝位移观测设施。

（8）对放水涵洞进水塔的闸门和启闭机予以更换。

2 溢洪道改造方案

赵家口水库泄水建筑物为溢洪道和放水涵洞。

原溢洪道位于坝址右岸，为一基岩泄槽，现槽底为元元公路，宽20 m，路面高程为1132.00 m，两侧为基岩边坡，岩体稳定性尚好，出口无消能设施。

经安全评价鉴定复核计算，在现有泄水建筑物的情况下，大坝的抗洪能力刚达30年一遇设计标准，不满足300年一遇校核洪水标准，洪水将漫过土坝坝顶，冲毁现有建筑物，后果不堪设想，将会对下游人民群众的生命及财产的安全造成灾难性的后果。根据除险加固的原则，一般不进行大坝加高，因此本工程在放水洞泄水能力不可能再增大的情况下，必须对溢洪道进行改造。

根据现有条件，在满足公路运输的情况下，在原溢洪道左侧新建下挖溢洪道，可使小洪水在下挖的溢洪道通过，大洪水时用复式断面溢洪道泄洪。新下挖溢洪道断面以复合断面进行泄洪时，大坝防洪能力达到校核洪水（300年一遇洪水）标准确定。

新下挖溢洪道由引渠段、闸室段、泄槽段、出水渠组成，即在新下挖溢洪道上设置闸门，以保证汛后的水库蓄水，发挥水库效益，水库主汛期7-8月空库度汛。

3 溢洪道闸门方案

本文所研究的就是下挖溢洪道上的闸门方案。

溢洪道上的闸门一般有平板门、弧门、叠梁门，以及钢坝闸、橡胶坝、一字门等。

对于本工程来说，由于上部还需行洪，平板门和弧门无法使用（阻洪），橡胶坝耐久性较差，钢坝闸液压控制装置比较复杂，因此仅就叠梁钢闸门和一字钢闸门方案进行布置和比较。

3.1 叠梁钢闸门方案

闸室段（桩号溢 0＋000.00～溢 0＋010.00）长 10 m，为开敞式闸孔，分为3孔，底宽16.40 m，中间设2个中墩，每孔净宽4.0 m，中墩、边墩厚均为1.0 m，则闸室段净宽为12.0 m。

水库汛期为闸门开启空库度汛，因此仅设置工作闸门，工作闸门3扇，闸门孔口宽度4 m，闸室底板高程1128.0 m，正常蓄水位1130.84 m，设计水头2.84 m。闸门形式为叠梁钢闸门，共6节，单节高度1.5 m，每孔叠放2节。运行时，电动葫芦沿着排架柱上面的轨道运动，依次把叠梁放在孔口挡水。汛期泄洪时，叠梁存放在溢洪道左侧的门库里。叠梁门面板布置在下游侧，底、侧止水设在面板侧，门叶结构由面板、主横梁、顶梁、底梁、纵向隔板及边梁组成。

水库汛期空库度汛，因此闸门无水操作。

门叶及门槽埋件材料均为Q235B钢材制作。

闸门起吊设备使用1套CD13D-9电动葫芦起吊，共2台，起吊高度9 m，起升电机功率2×4.5 kW，运行电机功率2×0.4 kW。

图1 叠梁钢闸门方案闸室平面布置图

溢洪道工作闸门为：6节4.0 m×1.5 m闸门，闸门单重2.0 t，总重12 t；埋件单重1.2 t，总重6.0 t（含门库埋件）。闸门设备及安装工程费为23.04万元，启闭设备及安装工程费为3.54万元，合计26.58万元，叠梁钢闸门方案的闸室平面布置见图1。

3.2 一字钢闸门方案

闸室段（桩号溢 0＋000.00～溢 0＋010.00）长 10 m，为开敞式闸孔，分为4孔，每孔净宽3.0 m，中间设3个中墩，中墩厚1.5 m，边墩厚1.0 m，则闸室段净宽为12.0 m，底宽18.5 m。闸室段采用C25钢筋混凝土结构，堰顶高程（即底板顶高程）为1128.00 m，闸墩墩顶高程为1132.00 m，底板厚0.8 m，上下游设齿墙，基础座落在岩基上。

溢洪道4孔，设置工作闸门4扇，闸门孔口宽度3 m，闸室底板高程1128.0 m，正常蓄水位1130.84 m，设计水头2.84 m。闸门形式为一字钢闸门，运行时门叶绕闸墩一侧门枢旋转，另一侧使用销轴锁锭。闸门面板布置在下游侧，底、侧止水设在面板上，支承底轮沿闸室底板滚动，门叶结构由面板、主横梁、顶梁、底梁、纵向隔板及边梁组成。

水库汛期空库度汛，因此闸门无水操作，人工关闭。

门叶及门槽埋件材料均为Q235B钢材制作。

溢洪道工作闸门为4扇，3.0 m×3.4 m闸门，闸门单重2.5 t，总重10 t；埋件单重0.8 t，总重3.2 t。闸门设备及安装工程费为17.04万元，一字钢闸门方案的闸室布置见图2。

图2 一字钢闸门方案闸室平面布置图

4 结语

设计采用了操作机械化程度较高的叠梁钢闸门方案，但投资相对较大，在不考虑叠梁门库、排架等土建投资以及配电投资的情况下，仅闸门设备及安装工程费就增加9.54万元，同时对于闸门本身来讲，叠梁门接缝较多，无形中也增加了闸门漏水的几率。

因此，在小型工程上，还是要进一步考虑一字钢闸门的可行性，同时一字钢闸门也可使用液压启闭设备。