淺談雙仁水庫泄洪工程設計

姜霞

摘 要：雙仁水庫泄洪方案的選擇及其泄洪洞設計。

關鍵詞：雙仁水庫；泄洪方案；泄洪洞；消能工；灌溉洞；尾水渠

1 概述

雙仁水庫位于拜泉縣城東南5公里，流域面積F=15.5km2，是一座以灌溉、養魚、防洪為主兼顧休閑娛樂的綜合性水庫。

該水庫是1958年修建，完成工程量約6.50萬立方米。土壩為粘土均質壩，長為541米，當前平均壩高為245.00米，局部壩高為246.20米，距原庫底238.00有7米，總庫容約140萬立方米。

2 泄洪工程設計

2.1 泄洪工程方案比選

方案擬定前提條件：興利效益（灌水旱田2250畝，興利水位244.20米），防泄標準（校核洪水位244.76米），設計壩高（266.20米）相同。

2.2 方案擬訂

2.2.1 泄洪洞工程方案。洞徑1.8米×1.8米，進口底高程238.00米，設雙套工作門，洞后采用綜合消力池，池長12米，池深1.50米，池寬3.80米。

2.2.2 溢洪道工程方案。溢洪道分有閘與無閘控制之分。選擇有閘控制方案與泄洪洞方案比較。

經過分析計算，采用實用堰型，堰高0.5米，鋼閘門擋水高1.2米，底寬需8.0米，側墻高3.7米。Qmin=18.40，Qmax=31.6m3/s。

考慮到水庫淤積嚴重，需對溢洪道前適當沖淤，應另配套建一D120放水洞，檢查維修也需設洞放空水庫。

2.3 方案比選

2.3.1 泄洪洞方案

小水庫只設泄洪洞不設溢洪道，是相當多業內人士的主張。事實上，多年來也確實修建了不少。主要有如下優缺點：

優點：（1）工程簡單，便于管理，工程量小。（2）有利于沖砂，泄空水庫，便于檢查維修和清淤。（3）在平原區小型的多年調節水庫，泄洪洞對調蓄徑流和調節洪水有靈活性，因興利庫容大，防洪庫容小，防洪庫容可與興利庫容相結合，而且泄量均衡。

缺點：（1）啟閉室及閘前引水洞在水下運行，檢查維修困難。但可通過加強結構安全性來解決。（2）對超標準洪水，泄流能力增加緩慢。但平原區多年調節小型水庫，洪水小，超標洪水有限，出現問題損失也有限。

2.3.2 溢洪道方案

優點：（1）超標洪水時，泄流量增加快，水位上漲緩慢，出現危害機率低。（2）工程是裸露的，便于檢查維修。

缺點：（1）溢洪堰及長陡坡易遭受凍害。另需單獨設一永久性的小型放水洞，拆除廢舊洞也需開挖與回填，因此工程量大。（2）溢洪道不適于水土流失嚴重地區。（3）冬季需在閘門前用人工刨冰。（4）水位低時泄量小，水位大時泄量大。如若增大調節能力，則需降低閘底高程又加大了工程量。

2.3.3 方案選定：泄洪洞方案。

2.4 泄洪洞設計

2.4.1 設計要點：（1）考慮泄洪洞及閘門井在水下，檢查維修困難，加大了結構斷面，并設兩套工作門。（2）為確保滲透穩定，允許滲透比降J按6倍水頭考慮，H=244.20-236.2=8.0米，L滲≥6×8.0=48.0米，并在閘門井兩側增設了刺墻。（3）防工程凍脹破壞，除加大了工程結構斷面尺寸和配筋外，縮斷了洞身分縫，分縫間距10-12米，另在洞出口增設了防凍加強環。消力池兩側在236.20米高程設排水孔。（4）閘門啟閉塔位置主要考慮了洞身閘室段長 ≤12米，并地基反力均勻，所以稍離開壩頂。閘門井上設檢修板梁平臺，形成正體的六面體，有較好的抗凍能力。

2.4.2 總體布置：詳見設計圖

2.4.3 泄洪洞泄洪能力計算（依據成都科大“水力學”）

Q=0.669A■ 見“工程任務及規模”

2.4.4 消能工程設計：參照美國墾務局設計經驗，采用綜合式消力池。通過計算按常規設計消力池，長需18米，綜合式消力池長10-12米。本設計采用12米，該型式比較適宜本工程，水舌為急流（Fr>2.5），q=6.6m3/m·s，<15。

2.4.5 灌溉洞：設一處取水口，采用50×50鑄鐵閘門，設在兩個閘門中間的側墻上，采用D40鑄鐵管。

2.4.6 尾水渠設計：原尾水渠回淘2米多深。為穩定消力池消能，并避免繼續產生回淘，在消力池后200米設P=1.8米篩網跌水。篩網長較常規消力池長（10米）短2/5，工程量節省約1/4。渠道長500米，底寬b=6米，邊坡1：1.5，渠道比降1/2000。渠道起點渠底高程236.00米。較泄洪洞出口底高程237.50米低1.5米。泄洪洞不受下游淹沒影響。

泄洪渠起點H～Q成果表