彰武水庫除險加固工程溢洪道海漫段設計及水力安全分析

李朝陽

（安陽市彰武南海水庫工程管理局，河南安陽 455133）

1 工程概況

彰武水庫位于河南省安陽市西南25 km的海河流域衛河支流安陽河上，壩址在安陽市龍安區原北彰武村處。與上游10 km的小南海水庫組成梯級水庫。小南海水庫控制流域面積850 km2，總庫容1.075億m3；彰武水庫控制小南海水庫以下區間流域面積120 km2，總庫容0.78 億m3。彰武、南海2 座水庫總控制流域面積970 km2，占安陽河總流域面積1 920 km2的50.5%，為安陽市以上流域面積1 520 km2的63.8%，對控制安陽河洪水十分有效。

水庫開發目標主要是防洪、城市工業供水、灌溉，兼顧發電和生態旅游等。上游小南海水庫以滯、蓄洪水為主，彰武水庫以調節徑流、興利為主，兩庫互相配合，聯合運用，充分發揮其多目標的綜合經濟效益，確保安陽市區、京廣高鐵、京廣鐵路、京港澳高速公路、107 國道及世界歷史文化遺產殷墟和南水北調中線主干渠的安全。

2 溢洪道海漫段加固設計

2.1 溢洪道海漫段存在的病險問題

受溫度、沖刷等因素影響，溢洪道一級消力池下游至溢洪道出口陡坎之間海漫段出現大面積混凝土剝落。若遇大水泄洪，將產生嚴重的氣蝕現象，威脅溢洪道安全。

2.2 溢洪道海漫段加固措施及布置

本次加固對溢洪道海漫破壞段進行全部修復，包括：鑿除凸凹不平的風化混凝土表面，用清水沖洗干凈后在混凝土上植入梅花形布置的?18 錨筋，新澆筑鋼筋混凝土，厚度200 mm，使原混凝土面的基礎加高。修復采用混凝土強度等級為C25，抗滲標號為W4，抗凍等級為F150。澆筑混凝土表面配置鋼筋網，為?8@300。

新澆筑混凝土施工時分塊布置以實際分塊為準，使新舊縫上下對應，原結構縫內雜物剔除干凈后與新縫做成一體。混凝土澆筑時，注意整體的平整度和接縫處的處理。混凝土伸縮縫處理是在混凝土伸縮縫內填充閉孔泡沫板，最后用雙組份聚硫密封膏勾縫。

3 加固后溢洪道水力安全分析

溢洪道閘后海漫段改造，會對溢洪道的消能及泄洪產生影響。加固后，采用河南省水利科學研究所1987年11月編制的《彰武水庫溢洪道水工模型試驗報告》的成果進行溢洪道水力安全分析。

根據水工模型試驗報告，溢洪道主要典型水位與流量值見表1。

表1 溢洪道水工模型試驗典型水位與流量值

溢洪道水流流態如下：水流出閘孔經一級消力池進入彎曲段，由于受彎道離心力的影響，水面右岸高于左岸，最高水位發生在彎道段樁號0+130 斷面。水流通過二級消力池，在池末左岸水面又高于右岸水面，這一方面是由于受彎道折沖作用影響，另一方面是水流出彎道段經很短的直段即進入二級消力池。該池未起到調整水流的作用，致使出池水流很不均勻。當下泄100年一遇洪水1 990 m3/s時，一級消力池內無水躍，呈波狀水流，二級消力池內產生躍首不齊的遠驅水躍；當下泄1 000年一遇加10%洪水即Q=4 600 m3/s 時以及平壩水位洪水即Q=4 990 m3/s時，一級消力池內為不完整水躍，二級消力池內無水躍，水流入池斜沖向左岸，左岸水面明顯高于右岸，水流經池直下。各種工況下泄槽段水面高程，見表2。

由表1－2 可以看出，當庫水位為137.30 m 時，溢洪道最大泄流為4 990 m3/s，左岸最高水面為133.98 m，位于溢洪道樁號0+082附近，基本平泄槽段現狀墻頂高程134 m。根據調洪演算成果，水庫遭遇1 000年一遇洪水時，對應庫水位為137.14 m，溢洪道最大泄量為4 989 m3/s，水位和泄量均小于溢洪道水工模型試驗值。

表2 溢洪道水工模型泄槽段水面高程試驗值m

溢洪道下游段改造后，海漫段高程平均提高0.2 m，根據水工模型泄流曲線推算，溢洪道設計最大泄量4 989 m3/s時，左岸最高水面線可能超出現狀墻頂高程134 m，為保守起見，設計對左岸邊墻進行加高。加高范圍為溢洪道樁號0+046.5—0+100，采用C20鋼筋混凝土垂直加高至134.2 m。

根據水工模型試驗成果推算，左岸邊墻局部加高后溢洪道泄流能力和消能均滿足要求。