长白县县城应急备用供水水源工程设计

田　　凯，修德禄，马王禹泽，刘成浩

（1.营口市水利勘测建筑设计院，辽宁营口115000；

2.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

长白县县城应急备用供水水源工程设计

田凯1，修德禄1，马王禹泽2，刘成浩2

（1.营口市水利勘测建筑设计院，辽宁营口115000；

2.中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

长白县城市供水的水源工程为一座小型水库，采用混凝土重力坝，结合调度运行要求，泄洪建筑物采取了无闸门自由溢流坝。由于坝基岩石为玄武岩，柱状节理发育，地基条件复杂，坝基防渗具有一定的难度，故该工程建设对同类玄武岩地基防渗处理工程具有一定的借鉴意义。

水源工程；混凝土重力坝；坝基防渗；长白县

1　概　　述

长白县城市供水的水源工程位于吉林省长白县二十三道下游，距离长白县县城近23 km。二十三道沟是鸭绿江右岸的一级支流，位于吉林省长白朝鲜族自治县境内。河口处多年平均流量为0.89 m3/s。该流域属于北温带大陆性季风气候区。引水坝址以上总输沙量为2 041 t，最大冰厚达1.38 m。

坝址河谷狭窄深切，属河谷地貌，岸坡地形较陡，应进行相应的工程处理，岸坡较稳定。坝基岩石为玄武岩，由致密状、气孔状及熔渣状玄武岩组成，层状分布。除熔渣状玄武岩强度较低外，其余可满足建基要求，岩石强度较高。玄武岩以弱风化岩为主，其中存在强风化岩带隔层风化现象。两岸地下水位较低，玄武岩为中等～强透水透水岩体，存在绕坝和坝基渗漏问题。相对隔水层为黄绿色页岩，应采取帷幕防渗措施较适宜。工程区冻土深1.80 m。

2　工程任务和规模

工程设计水平年为2020年，取水量为2.75×104m3/d，水源地取水包括最大日用水以及水厂的自用水及管线漏失水量，水厂自用水及管线漏失系数按最大日用水量的10%计算。

1）水库死水位确定

根据供水水库的库容曲线，该水库坝址处的库底高程为816.0 m，淤积高程为822.66 m。考虑到引水管径为0.7 m以及管道引水需要一定的淹没水深要求，经过计算确定需要的淹没水深为1.5 m，则计算最低死水位为824.86 m。据此确定满足水库泥沙淤积和引水管径、淹没水深等要求的水库死水位为825.0 m。

2）正常蓄水位确定

调节库容为55.72×104m3，消落深度为12.1 m，其供水保证率达到95.16%，考虑到该水源地工程为全年调水工程，水库需要的调节库容为枯水期，该季节又为冰冻期，因此在满足调水保证率要求的837.1 m方案基础上考虑了1.2 m的冰层，该水位为838.3 m。

3　工程总布置及主要建筑物

根据远期取水规模，水库总库容100.9×104m3，确定工程等别为Ⅳ等，主要建筑物挡水坝和自由溢流坝为4级建筑物，次要建筑物为5级建筑物。水工建筑物防洪标准：设计洪水采用50年一遇，校核洪水标准采用500年一遇，消能防冲建筑物设计洪水采用20年一遇。基本地震烈度小于Ⅵ度。

混凝土重力坝坝顶高程为842.0 m，最大坝高28.0 m，坝顶长191.0 m，由左、右岸挡水坝段及河床溢流坝段组成，共分13个坝段，其中左岸挡水坝段长52.5 m，导流坝段为15.5 m，河床溢流坝段长85.0 m，右岸挡水坝段长38.0 m。

挡水坝段坝顶宽6.0 m，上游坡为直立，下游坡为1∶0.75。

导流底孔坝段设有一个导流底孔，底孔形状为方形，孔口尺寸6 m×6 m，底孔底高程为820.0 m，导流底孔闸门安装平台高程830.0 m。坝顶设启闭机，用来起吊导流洞闸门，启闭机处设置两榀工作桥和两榀交通桥。

溢流坝段布置在主河床，前缘总宽85 m，为无闸门自由溢流坝。溢流坝每个坝段长15 m，最大坝高为28.0 m，最大底宽为24.961 m。溢流坝上游堰头曲线采用双圆弧曲线，堰面采用WES曲线，堰顶高程为838.30 m，消能方式为底流消能，反弧段半径为10 m，中心角为51.34°，反弧段与WES曲线采用1∶0.8的直线段连接。为防止高速水流对坝后岩石的冲刷，反弧段后衔接消力池，池长34.35 m，底板顶高程为815.80 m，底板厚1.8 m，尾部设有高3.7 m、顶宽0.5 m、上游坡1∶1.05、下游坡直立的消力坎，消力坎顶高程为819.5 m。为防止过坝水流的剩余能量冲刷河床，在消力池后设海漫，海漫段长50.0 m，厚0.5 m，采用双向土工格栅防护。

坝基采用垂直防渗帷幕，布置2排，梅花布置，孔距1.5 m，第一排距上游面3 m，帷幕深入到黄绿色页岩。防渗帷幕向两岸延伸至正常蓄水位与地下水位相交处，左岸延伸长度31 m，右岸延伸长15 m。大坝最大坝高为28.0 m，按照0.05 L/（min·m·m）透水率控制，帷幕深度均达到相对隔水层（黄绿色页岩层）。为了提高坝基整体性及承载力，对整个坝基范围内进行固结灌浆，固结灌浆孔距3 m，排距3 m，深6 m。

4　结　　语

该工程为应急备用供水水源工程，坝型为混凝土重力坝，为了运行方便，采取了无闸门自由溢流坝，并且坝基岩石为玄武岩，玄武岩柱状节理发育，地基条件复杂，坝基防渗具有一定的难度，工程建设对同类玄武岩地基防渗处理工程具有一定的借鉴意义。

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