洞口河水库工程溢洪道方案拟定

周 凯

(贵州新中水工程有限公司，贵阳 550000)

0 引 言

随着设计理念和施工技术的发展，已基本解决混凝土面板堆石坝坝顶溢洪的变形适应问题和渗漏排水问题，针对特殊地形地质条件，近年来贵州省多地建设成坝顶溢洪的面板堆石坝，比如六枝特区的松树林水库、盘县白河沟水库都是采用坝顶溢流的面板堆石坝，并产生了可观的经济效益。为此，在设计面板坝堆石坝泄洪建筑时，可针对特定的地形地质条件采用坝顶溢洪道，达到节约投资，技术创新的结果。

1 工程概况

根据建坝条件，洞口河水库确定采用面板堆石坝，总库容113万m3，最大坝高34.5m，为Ⅳ等小(1)型工程，工程任务为村镇供水和灌溉，设计总供水量为97.9万m3，受益人口12000人，灌溉面积33.33hm2。

1.1 大坝地形条件

大坝处于右岸、左岸支流交汇口，左岸支流与主河道流向汇合角度50°-60°，交汇口处为一小型山丘，山丘高出河床5-9m；坝轴线位于交汇口处，置于交汇口。河谷为基本对称的 “W”型斜向谷，岩层倾右岸偏下游，左岸地形坡度为35°-50°，分布有数层梯形阶地；坝址左岸下游约40m处为小型冲沟，切割深度10-15m，宽约20-30m，延伸长度约130m，冲沟顶部为一小型垭口，垭口高程1090m。右岸地形坡度为40°-60°，为一浑圆山体，多为植被覆盖，坝肩为一垭口，垭口处现为村级水泥路，路面高程1095m；右岸下游为大片河流阶地，现多为农田。坝址地形见图1。

1.2 坝址地层条件

坝址区出露基岩为二叠系上统龙潭组P3l炭质泥岩、泥岩、粉砂岩夹少量煤线。左岸覆盖层较厚，一般7.0-12.0m，强风化厚8.0-12.0m，弱风化8.0-12.0m；河床覆盖层厚1.0-2.0m，强风化层厚5.0-6.0m，弱风化层厚6.0-8.0m；右岸坝肩垭口处覆盖层较厚，约10.0-15.0m，山顶及坡面约5.0-10.0m，强风化层厚6.0-12.0m，弱风化7.0-11.0m。

图1 坝址地形图像

2 溢洪道方案比选

根据调洪计算，所需溢洪道净宽为8.0m，根据地形条件，选择了3个方案进行分析，分别为右岸溢洪道方案、左岸溢洪道方案和坝顶溢洪道方案，泄洪方式布置图如图2所示。

图2 右岸、左岸和坝顶溢洪道平面布置图

2.1 地形地质条件比较

2.1.1 右岸溢洪道

从地形地貌上看，右岸地形先缓后陡，根据地形地质剖面，溢洪道需设置两级消力池方可满足规范要求；且溢洪道布置在右岸，开挖将会形成10-25m的高边坡，并且会挖断原有公路，溢洪道末端虽在引渠处弯向河道，但距离下游住宅仅60m，亦会对下游住户造成影响；溢洪道布置在右岸会侵占下游坝坡，此时溢洪道边墙必须高于下游坝坡高程，这就造成溢洪道在溢流堰后35m内边墙须从6m降到2.5m，造成浪费，投资增加。从地质条件看，坝址右岸坝肩垭口处覆盖层厚12-15.1m，为早期修建村级水泥路堆渣及第四系残坡积，下伏基岩为龙潭组(P3l)灰、深灰、黄褐色炭质泥岩、泥岩、粉砂岩夹少量煤线。由于右岸覆盖层较厚，溢洪道布置在右岸，开挖量较大，且面临高边坡开挖问题。坝址右岸及下游约60m处于P3l煤系地层，20世纪80-90年代，当地村民尝试在坝址右岸下游约50m处人工开挖煤矿，开挖深度约10-35m，由于开挖深度较浅，仅挖出部分煤线夹层，且多为炭质泥岩，开采价值低，开挖规模不大，后人工回填，经数十年自然沉降，现多为坡耕地，自然边坡稳定。若溢洪道布置在右岸，溢洪道基础由于矿洞的存在可能产生不均匀沉降问题[2]。

2.1.2 左岸溢洪道

溢洪道布置在左岸，左岸地形先缓后陡，溢洪道所处位置表层为第四系残坡积，靠近坝肩位置覆盖层较浅，为6-8m，中下游段覆盖层厚8-12m，下伏基岩为龙潭组(P3l)灰、深灰、黄褐色炭质泥岩、泥岩、粉砂岩夹少量煤线。根据地形地质剖面，溢洪道需设置两级消力池方可满足规范要求。左岸溢洪道所处位置多为耕地，覆盖层较厚，开挖后会形成15-22m的高边坡，并且会侵占下游坝坡，此时溢洪道边墙必须高于下游坝坡高程，这就造成溢洪道在溢流堰后25m内边墙须从5.5m降到2.5m，造成浪费，投资增加。再者溢洪道布置于左岸，将会影响导流洞的布置，相对于坝顶溢洪道和右岸溢洪道，导流隧洞长度将会增加199m，左岸溢洪道的投资必将大于坝顶溢洪道和右岸溢洪道[3]。

2.1.3 坝顶溢洪道

溢洪道布置到坝顶，洪水经坝顶溢洪道下泄到下游，正对下游河道，消力池段地形平缓，长度满足消力池布置，经消力池后，平顺的流入下游河道。且消力池末端距离住宅区最近150m，将泄洪的影响降到最低。

溢洪道布置在坝顶，正对下游河床，床覆盖层厚约1.0-2.0m，下伏基岩为二叠系上统龙潭组(P3l)灰、深灰、黄褐色黏土岩、粉砂岩、硅质岩夹煤，岩层总体产状N26W/NE∠39°，河床强风化厚5.0-6.0m，地质条件良好。

从地形地质条件看，坝顶式溢洪道明显优于岸坡式溢洪道。

2.2 技术经济条件

根据3种溢洪道的布置方式，计算主要工程量表，进行技术经济比较，具体比较见表1。

表1 泄水方式比较表

续表1 泄水方式比较表

从表1可知，由于岸坡式溢洪道在地形上都存在先缓后陡的条件，造成溢洪道都需要设置两级消力池，相对于坝顶溢洪道，投资翻倍。故从技术经济上比较，坝顶式溢洪道明显优于岸坡式溢洪道。

综上，从地形地质条件比较和经济技术比较，最终采用坝顶式溢洪道[4]。

3 结 语

综上所述，水库工程各组成部分建筑物应根据不同的地形地质等条件，灵活选用布置方案，尤其是水库工程最先考虑的溢洪道的布置，应着重从地形、地质、运行管理、技术可行性、经济合理性、环境友好性等方面进行多方案技术经济比较，协调各方面因素同时，降低工程总投资，使工程产生更优的综合效益。