江家口水库泄水建筑物设计

(四川省水利水电勘测设计研究院，成都，610072)

1 工程概况

平昌县江家口水库工程是一座以防洪为主，结合发电等综合利用的水利工程。水库坝址位于平昌县境内通江左岸支流澌滩河中游河段。本工程为Ⅱ等大(2)型水库，枢纽由沥青混凝土心墙堆石坝、左岸开敞式溢洪道、右岸泄洪放空洞和引水发电系统组成。水库汛期限制水位389.00m，防洪高水位407.50m，正常蓄水位407.00m，总库容18 342万m3，防洪库容8304万m3。挡水及泄洪建筑物按100年一遇洪水设计，2000年一遇洪水校核。

2 地形地质条件

坝址区河流流向呈“S”型，两岸山体雄厚，为“V”型河谷，岸坡为台阶状斜坡或陡坡，两岸自然坡高120m～250m，河床高程318m～324m。坝址区出露地层依次为侏罗系上统蓬莱镇组上段(J3p2)、白垩系下统苍溪组(K1c)，第四系全新统(Q4)覆盖层主要分布于河床及两岸缓坡。坝区岩性主要为粉砂质泥岩、泥质粉砂岩互层夹砂岩。

3 泄洪建筑物布置原则

(1)本工程为渠江流域防洪规划的防洪水库之一，泄洪规模较大。为满足水库运行的灵活性，结合枢纽区的地形地质条件，泄水建筑物采用表孔溢洪道和底孔泄洪放空洞联合泄洪的布置型式。底孔泄洪放空洞施工期兼作导流洞。

(2)利用枢纽区河道右岸为凸岸的地形地质条件，泄洪放空洞轴线“截弯取直”。

(3)利用左岸为凹岸且地形较缓的特点，布置表孔溢洪道可以减少开挖量和避免形成高边坡。

(4)施工导流期，根据洪水规模，需设置1条低位导流洞和利用2条底孔泄洪放空洞参与导流。后期封堵导流洞，改造底孔泄洪放空洞出口形成挑流鼻坎作为永久泄水建筑物。下泄校核洪水时，2条底孔泄洪洞敞泄后剩余的泄洪量由溢洪道承担，从而确定溢洪道的孔口尺寸。

4 结构设计

4.1 表孔溢洪道

溢洪道布置于大坝左岸，由引渠段、闸室段、泄槽段和挑坎段组成，平面上除引渠及挑坎段呈弧线布置外，其余均呈直线布置，总长883.80m。

引渠段长283.30m，底板高程383.00m，采用混凝土重力式挡墙挡护。闸室顺水流方向长50.0m，闸顶宽度54m，闸顶高程412.20m，共3孔，闸孔净宽12.0m；溢流堰采用驼峰堰型，堰顶高程388.0m，设平板检修闸门一扇，下游侧设弧形工作门一扇。泄槽段长470.0m，净宽度为46m，底坡i=1/10，等宽矩形断面。泄槽出口段后采用半径70m圆弧段连接挑流鼻坎，反弧挑流段长50.5m。在挑坎后基础333.0m高程下设C20混凝土护坦，其长度为30m。

4.2 底孔泄洪放空洞

4.2.1 1#泄洪放空洞

1#泄洪放空洞进口位于大坝右岸上游侧，由引渠段、闸室段、无压隧洞段、明渠段及挑坎段组成，平面上除挑坎外呈直线布置，全长979.0m。

引渠段长48m，底板高程339.50m。闸室段顺水流方向长48m，底板高程339.50m，闸室顶高程412.20m，塔井内布置平板检修门1扇及弧形工作门1扇，事故检修门孔口尺寸6m×11m(宽×高)，工作门孔口尺寸6m×9m(宽×高)。闸室末端接无压隧洞，长795.0m，采用城门洞型，进口底板高程337.80m，出口底板高程333.257m，底坡i=1/175，进口渐变段长100m，底宽7m～9.5m，直墙高度13m～10m；其余洞段底宽9.5m，直墙高10m。隧洞出口下游设置水平长度10m的明渠段，渠底为平坡，底板高程333.257m，底宽9.5m，边墙高度13.5m，采用混凝土整体式矩形渠。挑流段水平长48m，反弧半径85m。在挑坎后基础333.00m高程之下设混凝土护坦，长30m。

4.2.2 2#泄洪放空洞

2#泄洪放空洞由引渠段、闸室段、无压隧洞段及挑坎段组成，平面上均呈直线并与1#泄洪放空洞大致平行布置，全长1064.4m。其进口位于1#泄洪放空洞右侧，中心线间距78m。

引渠段长63.4m，底板高程339.50m。闸室结构同1#泄洪放空洞。无压隧洞段长度885.0m，采用城门洞型，进口底板高程337.80m，出口底板高程332.74m，底坡i=1/175，洞身断面同1#泄洪放空洞。挑流段水平总长度48.0m，反弧半径85m。在挑坎后基础330.00m高程下设混凝土护坦，长20m。

图1 泄水建筑物平面布置

图2 表孔溢洪道纵断面

图3 1#泄洪放空洞纵断面

图4 2#泄洪放空洞纵断面

5 水力学模型试验

5.1 泄流能力

表1 溢洪道泄流能力计算成果与模型试验成果对比

从表1中可知，溢洪道最大泄流量试验值略大于计算值，溢洪道尺寸满足要求。

表2 泄洪放空洞泄流能力计算成果与模型试验成果对比

从表2中可知，泄洪放空洞最大泄流量试验值略大于计算值，泄洪放空洞尺寸满足要求。

水库在2000年一遇校核洪水情况下，校核洪水位410.60m，表孔溢洪道和两条底孔泄洪放空洞设计总下泄流量为9791m3/s。经过模型试验结果得到校核洪水位时溢洪道+泄洪放空洞(2条)总下泄流量为10 786.02m3/s，比计算下泄流量大995.02m3/s(10.16%)，泄流能力满足要求。

6 结语

(1)本工程为渠江流域防洪规划的防洪水库之一，泄洪规模大。合理的泄水建筑物布置和流量分配设计是本工程的重点。

(2)泄洪放空洞前期参与导流，在后期改造出口鼻坎作为永久泄水建筑物，节约了工程投资。

(3)通过水力学模型试验，论证了表孔溢洪道和底孔泄洪放空洞结构设计的合理性，并进行了体型结构优化设计。