大藤峡水利枢纽工程右岸排水系统设计

黄远泽，刘 涛

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

1 工程概况

大藤峡水利枢纽工程位于珠江流域西江水系的黔江河段末端，坝址在广西桂平市黔江彩虹桥上游6.6 km处，是一座同时具有防洪、航运、发电、补水压咸、灌溉等综合功能的流域关键性工程。水库正常蓄水位61.00 m，汛限水位47.60 m，死水位47.60 m，总库容34.79×108m3，总装机容量1 600 MW，工程规模为Ⅰ等大（1）型。

大藤峡右岸排水系统工程布置于右岸上坝公路附近，主要满足右岸上坝公路背水侧山地排水及右岸施工临建区坡面排水需求。

2 排水系统布局

考虑鱼道及右岸上坝公路工程填筑后将截断原天然沟渠，使地表径流无法按天然地表分区宣泄，该区域地表径流将形成水泡，随着蓄水位的升高，存在淹没附近村庄和农田、对建筑物稳定造成影响等问题，为此右岸拟新建1～4号排水系统，与黔江西进坝大道的3处箱涵、右岸上坝公路设置的HD1和HD2涵洞一起形成新的排水系统，对右岸天然排水分区内的径流进行有组织排水，同时兼顾右岸施工临建区坡面排水及右岸永久公路排水要求。

3 设计标准

右岸1号排水系统、2号排水沟上游段、2号排水箱涵分别接黔江西进坝大道桩号K5+038.59 m，K5+338.13 m，K5+648.79 m处箱涵；3号排水箱涵进口位于右岸上坝公路桩号K0+791.31 m附近背水侧；4号排水系统接右岸上坝公路桩号K0+092.11 m处HD1涵洞。黔江西进坝大道为城市次干路（设计车速40 km/h），右岸上坝公路为三级公路，其涵洞的洪水设计标准均参照JTG D60-2015《公路桥涵通用设计规范》中三级公路的桥涵执行，设计洪水重现期标准取25年。

3-1，3-2号排水明渠为右岸上坝公路的边沟，按JTG D30-2015《公路路基设计规范》中三级公路相关规定，设计降雨的重现期标准取10年。

依据GB 50288-2018《灌溉与排水工程设计规范》3.2.1规定，3号排水箱涵进口附近为房车基地自行车场地，因此排水设计重现期标准取10年。

右岸1，2，4号排水系统通过右岸施工临建Ⅰ、Ⅱ区弃渣场，两个弃渣场的堆渣量均为500万m3＞V≥100万m3，堆渣高度H＜60 m，渣场失事对主体工程或环境造成的危害不严重，根据SL 575-2012《水利水电工程水土保持技术规范》相关规定，两个渣场的级别均为3级，其排洪工程级别也为3级，排洪设计、校核标准分别选用25，50年重现期洪水。

4 排水系统设计

4.1 排水分区及分区流量

依据地形条件，结合永久建筑物布置情况，沿右岸上坝公路进坝方向依次布置1～4号排水沟。根据右岸上坝公路西南侧地形情况，按照水流自流汇集原则，将坝址右岸工程所在区域自上游到下游分成9个分区，根据各分区不同频率洪峰流量计算成果，结合排水系统总体布局，排水系统排水流量计算成果见表1。

表1 排水系统排水流量计算成果表 m3/s

4.2 结构型式确定

1）1号排水系统：与黔江西进坝大道桩号K5+038.59 m处箱涵衔接，由于右岸塌滑体、坝肩开挖弃渣量大，弃渣场地较大，右岸临建场地紧张，因此1号排水系统适宜采用涵洞。考虑涵洞洞顶埋深均大于15 m，而目前市场上公路标准系列D=2.0 m涵管的设计埋深都不超过10 m，若采用圆管涵，施工时需单独预制或现场浇筑。为了方便施工、保证工期，拟采用现浇箱涵。

2）2号排水系统：将黔江西进坝大道桩号K5+338.13，K5+648.79 m处箱涵的排水跨施工临建区排入黔江。考虑到黔江西进坝大道桩号K5+338.13 m箱涵设计流量较大（77.40 m3/s），且沿原自然沟道布置2号排水沟与其衔接，在2号排水沟下部两侧设3 m直立挡墙，加大顶部填筑平台面积，同时增加弃渣容量，上部结合弃渣1∶2.5放坡，每隔5 m设置1条2.0 m宽的马道，渠底和边坡设计水位以下表面均采用30 cm雷诺护垫防护，下设一层无纺布，水位以上采用草皮护坡。由于右岸塌滑体及坝肩弃渣量增加，随着弃渣平台增高，右岸施工临建Ⅰ区、Ⅱ区顶部场地面积将减小，为了最大限度获得有效土地使用面积，并考虑临建区场地的完整性及可利用性，结合业主意见，考虑设2号箱涵与黔江西进坝大道桩号K5+338.13 m箱涵衔接，汇入2号排水沟。

3）3号排水系统：为了不拆迁房车基地、自行车场地，且3号排水系统需穿过右岸上坝公路、二期下游围堰、鱼道底部汇入黔江，因此其结构型式采用箱涵。集水采用3-1，3-2号排水明渠结合右岸上坝公路边沟设计，3-1号排水明渠采用一边直立，一边1∶1.5坡度的混凝土梯形槽结构，壁厚15 cm；3-2号排水明渠设计流量较小，断面型式结合右岸上坝公路边沟设计，采用矩形混凝土槽结构，壁厚30 cm。

4）4号排水系统：在鱼道和沿施工临建Ⅰ区坡脚线布置排水沟，坡比为1∶1.5的梯形断面，15 cm预制混凝土板护砌。受地形限制，需在出口处设急流槽，汇入2号排水沟。

4.3 结构尺寸

4.3.1 排水明渠及排水沟

运用试算法求得断面正常水深h0，取渠顶安全超高与正常水深之和，使其不超过相应工况下保护的对象（右岸上坝公路路基或右岸施工临建Ⅰ区、Ⅱ区顶高程），确定沟渠深度。沟渠计算流速同时满足允许不冲流速要求。

各沟渠水力学计算工况：

1）2，4号排水沟

正常运用工况（过流能力）：排水沟排P=4%洪峰流量，其出口水位为黔江遭遇P=5%洪峰流量时的水位（黔江西进坝大道防洪标准）；

正常运用工况（流速）：排水沟排P=4%洪峰流量，出口水位为黔江常水位；

非常运用工况：排水沟排P=2%洪峰流量，出口水位为黔江遭遇P=2%洪峰流量时的水位。

2）3-1，3-2号排水明渠

正常运用工况：排水明渠排P=10%洪峰流量，其出口水位为3号箱涵排P=10%洪峰流量时的进口水位。

经试算后，控制工况计算及设计成果见表2。

表2 排水沟及排水明渠断面结构尺寸设计成果表

4.3.2 排水箱涵

1，2，3号排水箱涵采用混凝土结构，根据涵洞运行工况分析，涵洞水力学计算应分有压洞、无压洞两种工况进行运算，并在设计中考虑避免出现陡坡半有压长洞流态，以免发生有害的不稳定状况。有压流时采用不同的B·H过流面积进行试算，无压流采用不同的净宽B进行试算，使得涵洞进口水位不超过被保护对象高程。

各箱涵水力学计算工况：

1）1，2排水箱涵

正常运用工况（过流能力）：箱涵排P=4%洪峰流量，其出口水位为黔江遭遇P=5%洪峰流量时的水位（黔江西进坝大道防洪标准）；

正常运用工况（流速）：箱涵排P=4%洪峰流量，其出口水位为黔江常水位；

非常运用工况：箱涵排P=2%洪峰流量，其出口水位为黔江遭遇P=2%洪峰流量时的水位。

2）3号排水箱涵

正常运用工况（路基）：箱涵排P=4%洪峰流量，其出口水位为黔江遭遇P=4%洪峰流量时的水位（右岸上坝公路防洪标准）；

正常运用工况（房车基地）：箱涵排P=10%洪峰流量，其出口水位为黔江遭遇P=10%洪峰流量时的水位；

正常运用工况（流速）：箱涵排P=4%洪峰流量，其出口水位为黔江常水位。

经试算后，控制工况计算及设计成果见表3。

表3 排水箱涵断面结构尺寸设计成果表

5 结语

大藤峡右岸排水系统涉及多个保护对象，分别有不同的洪水或降雨重现期标准，不同标准对应的被保护对象的高程也不一致，因此，需要多工况组合计算，分析出控制工况，然后进行断面设计。同时，需考虑不同断面型式的适应性，选择合适型式。类似工程设计时可以借鉴。