浅谈取水及放空与施工导流建筑物采取“一洞多用”优化设计方案在河头水库的应用

蔡 平，高正强

（遵义水利水电勘测设计研究院，贵州 遵义 563000）

1 工程概况

河头水库工程位于贵州省凤冈县进化镇境内，地处六池河一级支流沙坝河上游，坝址以上流域面积35.7 km2，工程主要任务是灌溉、农村人畜饮水，设计灌溉面积4.07 万亩，并解决农村人口1.173 万人及0.47 万头牲畜饮水。水库正常蓄水位731 m，总库容1115 万m3，属中型水库，工程等别为Ⅲ等。年供水量为1490 万m3。水库枢纽主要由混凝土面板堆石坝、右岸岸边开敞式溢洪道及右岸取水兼放空隧洞等组成。

2 水库取水和放空及施工导流方案拟选

坝址为极不对称的“U”型河谷，左岸上游侧有冲沟切割，下游地形总体较完整和连续；右岸因河流转弯，上、下游均有冲沟切割，形成一不规则的“掌形”山体，地形完整性较差。坝趾区出露地层为奥陶系湄潭组(O1m1～3)，河床及左岸中下部、右岸上部为泥页岩，右岸中下部和左岸上部为灰岩，河床及右岸均有断层发育。结合坝址处地形地质条件及天然建筑材料等情况，由于坝基岩体质量较差（多为软岩），且不均一，故挡水建筑物选择最适宜软岩基础及变形的混凝土面板堆石坝结构；另可利用右岸“掌形”山体地形布置岸边溢洪道及水库取放水等枢纽建筑物。

2.1 施工导流方案拟选

根据选定大坝为混凝土面板堆石坝结构，由于坝体填筑工程量较大，大坝施工若采用明渠或涵管等导流，其施工干扰较大，且不利于汛期度汛，故施工导流选择采用一次拦断河床的不过水“土石围堰+岸边隧洞”过流的导流方式。再结合坝址处左右岸地形地质条件，确定将导流隧洞选择布置在地形地质条件相对较好的右岸。

2.2 水库取放水建筑物比选

结合坝址区地形地质条件，由于施工导流隧洞洞断面也不大，为了节省投资，水库取放建筑物可利用已成导流隧洞改建，将进口采用“龙抬头”形式抬高进口高程满足水库泥沙淤积及取放水要求。经综合布置及结构比选后，水库取放水建筑物拟选“单独建取水隧洞”和“利用导流隧洞改建为一洞多用”二种取水方案进行技术经济综合比选。

2.2.1 单独建取水隧洞方案

布置在右岸，与导流隧洞平等布置，由“引水渠+取水闸井+有压隧洞+压力管道及消力池”组成，总长232 m，其中引水渠为明渠，长13.3 m；取水口为岸塔式取水闸井，长7.6 m，并设一道栏污栅和检修闸门；有压隧洞为直径1.8 m 圆形断面，长191.1 m；在隧洞末端接20 m 长DN1200 的压力钢管和工作闸阀及闸阀室；阀后再设长15 m×2.5 m（长×宽）的消力池后接灌溉渠道。

2.2.2 利用导流隧洞改建为“一洞多用”方案

导流隧洞进口段采用" 龙抬头" 形式抬高取水口高程，中段利用导流隧洞，隧洞出口设放空工作弧门进行水库放空和接压力管道输水至灌溉渠道。取水系统总长427.2 m，其中取水口闸井及“龙抬头”段长12.7 m，取水进口底板高程693 m，进水口设一道拦污栅和检修闸门；利用导流隧洞段长239.3 m，断面为城门洞型（3 m×3.37 m）；隧洞出口接60.2 m 长DN1200 压力管道和工作闸阀及闸阀室，阀后再设15 m×2.5 m（长×宽）的消力池后接灌溉渠道。

2.2.3 取放水建筑物方案技术经济综合比选取放水建筑物方案结构及技术经济综合比较见表1。

经表1 二种取水方案投资综合比较后：“单独建隧洞引水方案①”的综合总投资要多114.84 万元，但在布置上与其它建筑物分散布置，施工条件上约占优；而“利用导流隧洞改建为"一洞多用"方案②”综合总投资和施工进度方面要优。故选择经济较优的“利用导流隧洞改建为“一洞多用”取水方案②。

表1 取放水建筑物技术经济综合比较表

3 水库取水和放空及施工导流方案布置及结构设计

3.1 施工导流及封堵

导流隧洞布置在大坝右岸，由引水渠、隧洞和出水渠段组成，总长370 m，其中进口引渠长88.65 m，为梯形断面，底宽3.5 m～9.7 m，墙高3 m，采用C20 混凝土和M7.5 浆砌石衬砌；洞身长246.35 m，断面为城门洞型，断面尺寸3 m×3.37 m，底坡为15‰，洞身全断面采用0.4 m 厚C25 钢筋混凝土衬砌；出口明渠长35 m，为3 m×3 m 矩形断面，采用C20 混凝土和M7.5 浆砌石衬砌。

导流隧洞进口封堵，先临时封堵进口两道0.35 m×0.3 m 迭梁和现浇筑C20 速凝闭气混凝土，最后进行龙抬头底板以下C20 埋石混凝土浇筑。

3.2 水库取水和放空及生态放水

取水兼放空隧洞是利用已成施工导流隧洞改建，将进口采用“龙抬头”形式抬高进口高程后，中段利用导流隧洞，隧洞出口设弧形工作闸门进行水库放空和出口接压力管道解决灌溉引水和生态放水要求。

放空建筑物由进口闸井及龙抬头、有压隧洞、出口工作闸门和闸室及明渠组成，总长286.37 m，其中进口闸井及龙抬头段长12.7 m，取水口底板高程693 m，进口设1 道2.5 m×2 m 拦污栅和1 扇1.5 m×1.5 m 平板事故检修闸门；利用导流隧洞段长237.67m，底坡为15‰，断面为城门洞型，断面尺寸3 m×3.37 m；隧洞出口工作闸室段长10.2 m，底板高程676.54 m，设1.5 m×1.5 m 弧形工作闸门和设液压启闭机及闸室；工作闸室出口采用明渠引至下游河道，明渠段长25.8 m，为3 m×3 m 矩形断面。

取水建筑物由进口闸井及龙抬头、有压隧洞、出口压力管道和工作闸门及闸室、消力池组成，取水口及有压隧洞段与放空建筑物共用，在隧洞出口处接60.2 m 长DN1200 压力钢管和多功能活塞调流阀及闸阀室，同时在工作闸阀前设34.5 m长DN300 支管及多功能活塞调流阀下放生态流量至下游河道；压力钢管出口接消力池，消力池长15 m、池宽2.5 m、池深4.2 m，底板高程690.3 m。

4 结语

经河头水库取放水建筑物采取利用施工导流隧洞改建为“一洞多用”的永临结合[1]方案的成功应用后，既满足大坝施工期间的导流和度汛，同时也满足水库运行期间的取水和放空检修及下放生态流量等要求，并节省工程投资和工期。为类似中小型水库工程，在运行水头低，并受地形地质的限制，且坝址处施工洪水不大的情况下，可选择采取永临结合的“一洞多用”优化方案［2］值得借鉴和推广。