剑门水库泄水建筑物方案比选

摘要：泄水建筑物作为水库枢纽工程的重要组成部分，承担着宣泄洪水、保障枢纽建筑物安全的作用，其布置的合理性对水库正常运行具有重要意义。本文选取剑门水库为研究对象，在分析工程区的水文地质资料及成库建坝条件的基础上，结合水库的运行要求及景观需要，对水库的泄水建筑物的型式进行了方案比较，最终确定了合理的泄水建筑物设计方案，具有一定的工程应用价值，亦可为类似工程提供参考。

关键词：泄水建筑物;方案;比选

1  工程概况

拟建剑门水库坝址地处四川省剑阁县剑门关镇的剑门村内，工程控制集雨面积4.5km2，多年平均径流量199万m3，总库容229万m3，是一座以乡村供水、农业灌溉等综合利用为主，并兼有抗旱应急备用水源作用的小（一）型水利工程。该工程建成后对保障当地粮食生产安全和乡村供水安全，促进经济社会可持续发展具有重要作用。剑门水库拦河大坝采用碾压式粘土心墙石碴坝，大坝坝顶高程790.50m，坝顶宽8.0m，坝顶长144m，最大坝高33m。

2  地形地质条件

工程坝址河段两岸地形较完整，左右坝肩、岸坡基岩多裸露，岩层产状近水平，倾左岸及上游，岩体内发育两组陡倾构造裂隙、顺层发育多数软弱、软岩夹层，结构面组合后无稳定不利的岩块存在，两岸岩体稳定性一般较好。

左岸为一斜坡地形，右岸为山嘴。从地形、地质条件分析，坝轴线左岸上游约120m有一滑坡体，若泄水建筑物布置在左岸，滑坡体将对泄水建筑物的运行带来很大的风险;加之左岸山体边坡岩体强风化带厚度明显大于右岸，因此将泄水建筑物布置在右岸较为经济合理。

3  泄水建筑物方案拟定

剑门水库工程区的流域面积不大，径流量及洪水流量较小，为保证水库正常蓄水及供水，工程不设汛期限制水位。根据泄水建筑物的布置形式，拟定了3种方案进行比较。

方案一：开敞式溢洪道方案

该方案采用侧槽开敞式溢洪道的形式，不设闸控制，运行养护简单。方案总体布置为：在左坝肩布置侧槽开敞式溢洪道，全长165.90m，由取水侧槽段、陡槽段、消能段等组成。为满足取水要求，另在右坝肩山体内布置长204.70m的取水隧洞。

方案二：底孔泄洪隧洞方案

该方案不设开敞式泄洪设施，在山体内布置隧洞泄洪，设竖井闸门控制，同时隧洞兼作取水建筑物使用。方案总体布置为：在右岸山体内布置泄洪隧洞，全长221.90m，由引水渠段、有压隧洞段、竖井闸室段、无压隧洞段、消能段等组成。在隧洞前部设竖井，竖井内设有闸门，通过调节闸门开度控制泄流量。隧洞断面为圆拱直墙型，衬砌后的尺寸3.5×4.75m（其中直墙高3.5m）。

方案三：侧槽溢洪隧洞方案

该方案将开敞式溢洪道的进水侧槽与泄洪隧洞结合，采用岸边侧槽取水，后接隧洞泄洪的布置方式，在泄洪过程中无需闸门控制;同时为满足取水需求，另布置一条取水支洞;取水支洞后段与溢洪隧洞结合。

方案总体布置为：在右坝肩山体内布置溢洪隧洞，全长234.90m，由取水侧槽段、无压隧洞陡槽段、消能段等组成。取水侧槽后接无压隧洞陡槽段，隧洞断面为圆拱直墙型，衬砌后的尺寸3.5×4.75m（其中直墙高3.5m）。在溢洪隧洞旁布置长87.70m的取水支洞，支洞前设竖井，竖井内设有闸门，通过调节闸门开度控制取水流量。取水支洞末端并入溢洪隧洞。

4  泄水建筑物方案比选

从工程技术的角度分析，三种方案均可以满足主体设计功能，技术上均可行。

从工程面貌的角度分析，项目区紧邻旅游风景区，枢纽区整体布置宜与风景区的整体风貌相协调。开敞式溢洪道方案虽最为常见，但需在坝肩布置泄洪陡槽，整体风貌不够协调;而泄洪隧洞方案采用隧洞代替明挖的泄洪陡槽，视觉上无明显的泄洪设施，利于整体工程风貌与景区的协调布置。

三个方案投资比较见表1。

经比较，方案一（开敞式溢洪道方案）由于明挖溢洪道，存在较大的开挖及坡面支护工程量，使得方案一投资最高。方案二（底孔泄洪隧洞方案）和方案三（侧槽溢洪隧洞方案）相比，虽然方案二的隧洞长度短些，但由于其满足泄洪要求的隧洞断面及竖井孔口尺寸均较大，使得方案二投资仅略小于方案三。

在实际运行过程中，底孔泄洪隧洞方案在来小流量洪水时，需安排专人频繁启闭闸门，管理不便;鉴于本工程规模不大，宜采用便于运行及维修的泄水建筑物方案，故经综合比较，确定侧槽溢洪隧洞方案为本工程泄水建筑物的推荐方案。

5  结语

本文以剑阁县剑门水库为例，根据剑门水库枢纽工程区的地形、地质条件，结合水库的运行要求及景观需要，对水庫的泄水建筑物的型式进行了方案比较。在三个方案均能满足主体设计功能的前提下，通过技术经济比较，确定了合理的泄水建筑物设计方案。

参考文献：

[1]中华人民共和国水利部.溢洪道设计规范 [M].北京： 中国水利水电出版社， 2018.

[2]刘志明.水工设计手册[M].北京： 中国水利水电出版社， 2014.

[3]李炜.水力计算手册 [M].北京： 中国水利水电出版社， 2006.

作者简介：

吴涛（1989—  ），男，辽宁省新金县人，工程硕士，工程师，主要从事水工结构设计工作。邮箱：cdsjywt@qq.com