大伙房水库输水洞泄洪设施改造方案比选

胡桂云

(辽宁省大伙房水库管理局，辽宁抚顺113007)

大伙房水库输水洞泄洪设施改造方案比选

胡桂云

(辽宁省大伙房水库管理局，辽宁抚顺113007)

阐述了大伙房水库输水洞的工程概况，改造的必要性，以及在满足泄洪量的前提下分析了两种施工方案在施工、环境影响、经济等方面的优劣。经过综合比选，最终选定工程量小，投资少、对周围原有构筑物和自然环境影响小的方案Ⅰ作为本次输水洞泄洪设施改造的选定方案。

输水洞;泄洪;调度方案;设施改造;方案比选;概算投资;大伙房水库

0 引言

大伙房水库位于辽河最大支流浑河的中上游，座落在抚顺市东郊，是一座以防洪、灌溉和城市供水为主，兼顾发电、养鱼、旅游等综合利用的大型水利枢纽工程。大伙房水库总库容为22.68×108m3，为大(1)型水库，工程等别为Ⅰ等，水库枢纽主要由挡水建筑物主坝、一副坝、二副坝、三副坝和泄水建筑物主溢洪道、非常溢洪道和输水洞组成，设计洪水标准为1 000 a一遇，校核洪水标准为可能最大洪水(PmF)。

输水洞位于主坝和一副坝之间的主坝左端，主要功能是排泄洪水、引水发电、灌溉和先期施工导流，输水洞主要由进水渠、进口控制段、主洞段、支洞1和支洞2几部分组成。主洞段长度236.486 m，洞径6.5 m，末端分岔为支洞1和支洞2。其中支洞1长度为136.694 m，洞径6.5 m，设计为电站支洞，设计泄量为180 m3/s;支洞2长度为148.4 m，原设计为泄洪支洞，分岔前洞径为5.5 m，后部分岔为支洞2-1和支洞 2-2，洞径均为4.0 m，设计泄量为220 m3/s。

根据大伙房水库度汛措施计划中的主汛期洪水调度方案，当库水位达到主汛期防洪限制水位126.4 m时，水库开启输水洞和主溢洪道泄洪，当库水位达到128.22 m(P=20%)时，输水洞达到设计泄量400 m3/s。

2010年7月下旬，浑河流域中上游连降大到暴雨，大伙房水库库水位达到128.29 m，已超过防洪限制水位126.4 m和控制水位128.22 m，此时，输水洞按洪水调度方案应开启泄洪并达到设计泄量400 m3/s，但实际情况是，支洞1由于机组故障关闭检修闸门，未能及时参与泄洪，输水洞洪水全部通过支洞2下泄，造成支洞2洞身、下游消能塘及尾水渠均产生不同程度的损毁，更为严重的是延误了洪水的及时下泄，给水库枢纽的安全带来了极其不利的影响。为保证输水洞正常发挥排泄洪水的功能，确保水库枢纽防洪安全，对大伙房水库输水洞工程进行改造。

1 泄洪设施改造方案比选

1.1 工程布置

本次输水洞改造工程由输水洞进口维修改造、泄洪设施改造和流量调节3部分组成。其中进口维修改造主要包括进口拦污栅检修和进口闸门及启闭机室检修;泄洪设施改造主要包括对原设计的泄洪支洞、出口控制段、消能塘及尾渠段几部分的改造;流量调节主要是在泄洪支洞出口处设置调流阀，对输水洞下泄流量进行调节和控制［1］。

根据工程场址的地形和地质条件，本次设计共拟定了两个方案进行经济技术比较，各方案布置如下:

1.1.1 方案Ⅰ(扩洞方案)

该方案通过扩建原泄洪设施:支洞2、支洞2-1及2-2、泄洪出口来加大泄量，以满足泄洪要求。

对支洞2桩号0+00.00～0+75.55段进行扩挖，洞径由5.5 m扩挖到6.5 m，长度为75.55 m;对支洞2-1及2-2桩号0+75.55～0+139.00进行扩挖，洞径由4.0 m扩挖到5.0 m，长度均为63.45 m;支洞末端出口断面收缩仍采用洞顶压坡的形式，出口断面尺寸由2.25 m×2.25 m扩大到3.4 m×3.4 m;原出口闸门井及启闭机室拆除重建;对下游原设计消能塘进行改造加固后继续使用，尺寸为60.5 m×30.0 m;对消能塘与下游尾渠应急防护工程之间的转弯段和连接段均进行加固处理，在原设计浆砌石护底与护坡基础之上增加300 mm厚混凝土护砌。

根据计算，方案Ⅰ输水洞设计泄量为409.4 m3/s，满足要求。

1.1.2 方案Ⅱ(新建支洞方案)

该方案通过新建泄洪支洞来增加泄量，以满足泄洪要求。

前端对支洞2桩号0+00.00～0+56.50段进行扩挖，洞径由5.5 m扩挖到6.5 m，长度为56.50 m;扩挖段之后的原泄洪设施不变，另外在原泄洪支洞左侧新建泄洪支洞3，洞径为5.5 m，长度为103.85 m;在桩号0+135.35和0+160.35处分出两个岔洞，洞径均为4.0 m，长度分别为25.69 m和4.04 m，岔洞末端出口断面收缩采用洞顶压坡的形式，出口断面尺寸均为2.25 m×2.25 m;出口新建闸门井及启闭机室;后接新建消能塘，尺寸为40.0 m×20.0 m;原设计消能塘、新建消能塘与下游尾渠应急防护工程之间设置转弯段和连接段，其中转弯段外侧导流墙为悬臂式挡土墙结构，其余部位在原设计浆砌石护底与护坡基础之上增加300 mm厚混凝土护砌。

根据计算，方案Ⅱ新建泄洪支洞设计泄量为198.8 m3/s，原泄洪支洞设计泄量为206.8 m3/s，合计为405.6 m3/s，满足要求。

1.2 方案比选

1.2.1 方案Ⅰ(扩洞方案)

方案Ⅰ工程总概算表见表1，改造工程总投资为3 304.47万元。

表1 方案Ⅰ工程总概算表

该方案的优点为:

1)工程量小，工程投资少。

2)所有改造工程均布置在原工程范围以内，对周围原有构筑物及自然环境影响小。

该方案的缺点有:

1)扩挖施工范围大，与输水洞的正常运用易产生干扰，工期安排难度大，施工强度高。

2)支洞2-1和2-2间岩体厚度较小，扩挖施工难度大。

3)泄流规模加大，消能塘改造需通过水工模型试验验证。

1.2.2 方案Ⅱ(新建支洞方案)

方案Ⅱ工程总概算表见表2，改造工程总投资为3 551.73万元。

表2 方案Ⅱ总概算表

该方案的优点为:

1)工程施工对输水洞泄洪、灌溉等正常运用影响很小，工期易于安排。

2)设有两处消能塘对下泄水流进行消能，消能设施规模小，设计施工简单。

3)共有4个泄洪出口，通过协调调度可对下泄流量进行多组合调控。

该方案的缺点有:

1)工程量较大，工程投资多。

2)新建泄洪设施施工对周围山体植被、水电管线、道路、房屋影响较大。

3)工程开挖量大，弃渣多。

2个方案的综合比较见表3。

2 结论

经过综合比选，最终选定工程量小，投资少、对周围原有构筑物和自然环境影响小的方案Ⅰ作为本次输水洞泄洪设施改造的选定方案。

表3 输水洞改造工程设计方案综合比较表

［1］张丁银.水库导流泄洪洞的设计与施工［J］.才智，2011(05):61-62.

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1007-7596(2014)06-0088-03

2014-03-20

胡桂云(1969-)，女，辽宁抚顺人，工程师，从事水利工程管理工作。