柏叶口水库龙门供水工程枢纽布置方案简述

石炎河

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

龙门供水工程是柏叶口水库向交城县供水的配套工程，以城市生活和工业供水为主，兼顾农业灌溉。工程规模属中型，工程等别为Ⅲ等，取水规模为1800万m3/a，其中：工业及城市生活用水1100万m3/a，农业灌溉700万m3/a；设计供水流量1.3m3/s，其中工业及城市生活供水保证率为95%，农业灌溉设计保证率为50%。

供水工程主要由取水枢纽、输水箱涵、输水倒虹吸、输水隧洞、输水管线以及附属建筑物组成，线路全长32.4km。取水枢纽工程主要建筑物包括溢流坝、冲沙闸、进水闸及上下游河道防护工程。取水枢纽取水方式为有坝式自流取水，由闸门控制。

取水枢纽位于文峪河河道左岸凹岸河段。溢流坝坝轴线垂直河流方向布置，溢流坝的左侧设置冲沙闸及进水闸，冲沙闸基础位于左岸砂砾石地基上，进水闸基础坐落于左岸基岩上，引水方向与河道水流方向夹角约 22°。

2 溢流坝工程

为方便取水并尽量使泥沙不进入渠道，对取水口位置的地形地貌、地层岩性、地质构造、坝基渗漏、绕坝渗漏以及渗透稳定等进行分析后，确定在垂直河道水流方向设拦河溢流坝，左岸布置冲沙闸及进水闸。

溢流坝位于砂砾石地基上，最大坝高6.0m，坝轴线长55.0m，河床高程872.20m，坝顶高程874.20m，坝基高程868.20m。坝体最大宽度8.5m，上游坝面设为垂直，下游坝面采用WES堰接半径为4.8m的反弧流线型坝面，坝体结构采用M7.5浆砌石，用0.3m厚C35钢筋混凝土护面，消能型式为底流消能，伸缩缝与下游消力池相同。消力池长17.1m，深0.6m，尾坎顶宽0.8m，底面高程871.50m；消力池底部结构为M7.5浆砌石，厚0.6m；顶部结构采用C35钢筋混凝土护面，厚0.3m；后接浆砌石、格栅石笼海漫及抛石防冲槽，长度分别为10m，10m，12m，厚度分别为0.8m，1m，2m（ 最深处），抛石防冲槽上游坡度 1∶4，下游坡度1∶2，底部中间平直段宽2m。消力池及海漫段表面设置排水孔，排水孔间距1.5m，梅花形布置，采用直径50mm的PVC排水管；底部铺设0.5m厚反滤层和0.1m厚碎石垫层。结合溢流坝伸缩缝，消力池中部共设2道伸缩缝，跨度分别为18.5m，18m，18.5m，缝宽2cm，缝内填塞聚乙烯闭孔泡沫塑料板，外部用沥青砂浆密封。

为使取水枢纽上游水流平稳衔接，对其上游河道进行局部清理，上、下游防洪堤内河道整理后坡度均为1/100。

3 进水闸工程

进水闸设在河道左岸凹岸段的山坡脚下，进水闸中心线同冲沙闸中心线成22°夹角。进水闸设计为1孔，设计尺寸为2m×1.9m的带胸墙式闸孔。为尽量减少泥沙进入渠道，进水闸底板顶高程确定为872.80m，比冲沙闸底板顶高程高0.6m，闸室总宽确定为3.6m，总长8.0m，闸顶高程874.70m，检修平台高程876.90m，排架高4.0m，底板厚度0.8m。依据《水闸设计规范》的要求，闸体结构全部采用C25钢筋混凝土，排架采用C30钢筋混凝土，上部设启闭机室，平面尺寸6.7m×5.3m，主梁底面至检修平台高7.0m，启闭机室平台高程880.90m，室顶高程884.98m。进水闸门采用钢闸门，启闭机采用手电两用螺杆启闭机。进水闸工作门上游设置检修门，共用1扇钢闸门及1台起吊设备，起吊设备采用移动式电动葫芦；各检修门槽处设置拦污栅1道，与检修闸门共用闸门槽及起吊设备，进水闸与检修闸闸槽均按宽0.38m、深0.3m设计。

为增强进水闸的稳定性，开挖后基岩坡面采用10cm厚喷C25混凝土支护。在进水闸左侧临山体岩面局部风化比较严重、岩石较破碎的地段增设锚杆及钢筋网进行边坡支护，挂网采用直径6mm的钢筋网，间排距0.2m×0.2m，锚杆采用直径20mm的锚筋，伸入岩石内1.5m，锚杆间距2.0m×2.0m，呈梅花形布置。

4 冲沙闸工程

冲沙闸与溢流坝的轴线相垂直，闸体的左侧与进水闸相接，右侧与溢流坝连接为一体。冲沙闸分为进口上游段、控制闸室段和出口消力池三部分，总长34.6m。

冲沙闸进口上游宽度由14.7m渐变至7.9m，设10m长铺盖，采用M7.5浆砌石结构，厚0.8m。为了约束冲沙闸水流，在冲沙闸上游右侧河道内修建一道M7.5浆砌石重力式束水墙，长15.8m，结构尺寸与上游河道右岸防洪堤相同。

冲沙闸闸室为整体式钢筋混凝土结构，闸室总宽度8.9m，长8m，分2孔，每孔净宽3m。控制堰型为平底宽顶堰，堰顶高程为872.20m，与主河床高程齐平，闸孔高2.5m，冲沙闸底板厚度0.8m。闸顶高程为874.70m，检修平台高程876.90m，排架高4.0m。闸墩顶高程与检修平台相同，检修平台厚0.2m。

闸室下游为消力池段，总长16.6m，宽7.2m，尾坎顶宽0.8m，其中前2.8m为1∶4陡坡段，后接消力池平直段，消力池底面高程871.50m，池深0.6m，消力池采用现浇C35钢筋混凝土结构，厚度0.8m。后接浆砌石、格栅石笼海漫及抛石防冲槽，长度分别为10m，10m，12m， 厚度分别为 0.8m，1m，2m（最深处），抛石防冲槽上游坡度 1∶4，下游坡度 1∶2，底部中间平直段宽2m。消力池表面设置排水孔，间距1.5m，梅花形布置，采用直径50mm的PVC排水管；海漫底部铺设0.5m厚反滤层和0.1m厚碎石垫层。消力池两侧设C25钢筋混凝土边墙，边墙厚度0.85m，净高5.1m，长度、坡度均与消力池同。

闸体结构全部采用C25钢筋混凝土，排架采用C30钢筋混凝土，上部设启闭机室，平面尺寸8.9m×5.3m，启闭机室平台高程880.90m，室顶高程884.98m。冲沙闸设置工作门2孔，闸门2扇，工作门上游设置检修门槽，均采用双吊点起吊，冲沙闸门与检修闸门均采用3m×2.5m的钢闸门，启闭设备选用手电两用式螺杆启闭机，共布置8台；每扇钢闸门采用两台起吊设备。工作闸与检修闸闸槽均按宽0.41m、深0.35m设计。

5 上下游河道防护工程

河道右岸，根据水力计算结果，在设计洪水标准下，溢流坝堰顶水深为2.10m；在校核洪水标准下，溢流坝堰顶水深为1.90m（河漫滩参与行洪）。根据《堤防工程设计规范》的要求，按设计洪水标准时河堤考虑，堤顶超高0.5m。防洪堤采用M7.5浆砌石重力式挡土墙，顶宽0.5m，净高4.1m，基础厚度1.2m，前、后趾各宽0.5m，基础宽度2.66m，迎水面直立，背水面坡度为1∶0.4，其中临河侧地面以上高2.6m，基础埋深1.5m；为了防止河道冲刷，并在防洪堤迎水面堤脚铺设5m宽塑料土工格栅石笼，厚度为1.0m。

浆砌石防洪堤每隔15m设一道伸缩沉降缝，缝宽20mm，缝内填塞聚乙烯闭孔泡沫塑料板，外部用沥青砂浆密封。防洪堤露出地面部分每隔3m梅花型交叉布置一根直径50mm的PVC排水管，坡度5%，最低一排排水管出口高出地面0.3m，排水管后设反滤体，基础夯实系数不小于0.95。

6 结语

为保证取水的含沙量较小，工程设计时利用了弯道环流原理，将进水闸选在河岸坚固、河流弯道的凹岸；为保证有可靠的供水量，采用了溢流坝壅高水位；为保证工程较好的运行管理，在进水闸右侧布置了冲沙闸，定期冲洗进水闸前的泥沙。项目建成后将会获得显著的社会效益和经济效益。