臨汾市蒲縣刁口水庫工程設計

朱　帥

（臨汾市水利勘測設計院山西臨汾041000）

臨汾市蒲縣刁口水庫工程設計

朱帥

（臨汾市水利勘測設計院山西臨汾041000）

蒲縣刁口水庫是一座通過攔蓄本流域徑流，調蓄中部引黃工程的小（1）型水庫，建成后可提供生活、工業供水、農業灌溉和抗旱應急用水。為加快工程建設，本文對工程的擋水壩段、泄洪排沙洞壩段、灌溉輸水孔壩段等建筑物設計進行了詳細說明，以期為類似案例提供借鑒。

刁口水庫；主要建筑物設計；效益分析

1　概況

蒲縣刁口水庫工程位于蒲縣縣城南8km的昕水河支流南川河的屯里溝上，是一座以調蓄中部引黃工程和流域內地表水，為工業及生活供水、農業灌溉和抗旱應急供水的小（1）型水庫，水庫壩址以上控制流域面積30.6km2，水庫總庫容191.4萬m3。根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000），工程等別為Ⅳ等，防洪標準為30年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核。根據工程等別，確定樞紐中主要建筑物大壩、泄洪排沙洞、灌溉輸水孔的級別為4級，次要建筑物級別為5級。

2　水文分析

刁口水庫所在的屯里溝無已建和在建的水利工程，其控制流域屬于無資料地區，徑流、洪水與泥沙均根據2011年山西省水利廳編著的《山西省水文計算手冊》（簡稱手冊）計算。

2.1徑流

徑流計算采用手冊提供的方法分析選用。計算結果見表1。

刁口水庫年徑流量月分配根據吉縣水文站作為參證站，用天然徑流量逐月分配比例分配。年徑流量月分配見表2。

表1　刁口水庫年徑流成果表單位：萬m3

2.2洪水

根據手冊計算出的暴雨成果：200年一遇暴雨主雨雨量163.5mm，主雨歷時17.9h；30年一遇主雨雨量103.7mm，主雨歷時6.5h；5年一遇的主雨雨量51.8mm，主雨歷時6.5h。

根據暴雨資料推求洪水，計算方法采用推理公式法計算，峰值靠前，調蓄時間短，泄水時間長；計算出200年一遇洪峰流量210.9m3/s，洪水總量249.5萬m3；30年一遇洪峰流量96.6m3/s，洪水總量129.3萬m3；5年一遇洪峰流量23.2m3/s，洪水總量44.4萬m3。

2.3泥沙

采用手冊提供的雨沙模型法進行計算，刁口水庫產沙地類為石山灌叢和石山森林，流域人類活動影響系數取0.59，推移質按懸移質的20%計，則刁口水庫壩址以上流域年來沙量為1.2萬m3，其中懸移質1.0萬m3，推移質0.2萬m3。

表2　年徑流量月分配計算成果表單位：萬m3

表3　刁口水庫入庫洪水成果表

3　項目建設必要性

蒲縣水資源短缺，地表供水能力不足，缺少調蓄工程，過度依賴地下水，境內水資源不能支撐縣域經濟發展，特別是出現大干旱時，縣城居民飲水難以保證，影響當地群眾生活。中部引黃工程分配給蒲縣水量為3860萬m3，刁口水庫作為山西大水網中部引黃工程的配套工程，是中部引黃工程蒲縣縣域供水的調蓄水庫之一，其中刁口水庫調蓄水量656萬m3，提供生活、工業供水、農業灌溉和抗旱應急用水。工程修建可充分發揮大水網工程效益，并可調蓄地表徑流。因此，建設蒲縣刁口水庫是必要的。

4　工程總體布置及主要建筑物

4.1工程布置

4.1.1擋水壩段

擋水壩段總長135m，其中：左岸擋水壩段總長60m，樁號0+000～0+060，共分為4個壩段；右岸擋水壩段總長75m，樁號0+090～0+165，共分為5個壩段。頂寬7m，上游壩坡1∶0、1∶0.2，下游壩坡1∶0、1∶0.8，壩頂為20cm厚C25鋼筋混凝土路面。

4.1.2泄洪排沙洞壩段

泄洪排沙洞壩段長15m，共1孔，樁號0+075～0+090，采用矩形有壓泄洪洞型式。最大泄量135.79m3/s，為單孔洞，洞長52.9m，孔口尺寸為：檢修閘門3m×3.6m（寬×高），工作閘門3m×3m，進口底坎高程為1104.0m。泄洪排沙洞由進口段、壓坡段、明流段組成。采用喇叭形進口，進口段后布置進水塔，內設檢修閘門，啟閉機室設在壩頂上游側，啟閉平臺高程1142.9m，檢修平臺高程為1134.3m；在工作閘門之前設壓坡段，工作門為弧形鋼閘門，啟閉機房設在大壩下游側，啟閉平臺高程1114.0m。

4.1.2灌溉輸水孔壩段

灌溉輸水孔壩段長15m，樁號0+060～0+075，在壩體內埋設DN1000鋼管，最大流量12.29m3/s，管中心高程1112.5m，為有壓管道，根據《水利水電鋼閘門設計規范》（SL74-2013），進口設攔污柵及事故檢修閘門，閘孔尺寸為1.2m×1.2m，檢修平臺高程為1135m，啟閉平臺高程1140.2m，啟閉機房建筑面積建筑面積42m2（6m×7m）；出口設事故檢修閘閥和工作閘閥各一道，閥門采用SD941X-10，電機功率0.75 kW，設控制閘閥室一間，建筑面積42m2（6m×7m）。閥室內設DN500鋼管作為入庫水源供水管道，設事故檢修閘閥和工作閘閥各一道，與灌溉輸水管道采用三通相接。

4.2主要建筑物

4.2.1防滲設計

由于堆石自密實混凝土體本身的防滲性能較差，不能滿足壩體的防滲要求，故在壩體上游面采用1.0m厚鋼筋混凝土防滲面板。壩基開挖至新鮮基巖面，在巖基上澆3m厚混凝土墊座，為防止因溫度變化及混凝土干縮而引起破壞，沿壩軸線方向每15m設一道伸縮縫，共設10道橫縫。

4.2.2壩基處理

根據《重力壩材料構造及地基處理》可知重力壩承受較大的荷載，對地基要求較高，天然基巖經受長期地質構造運動及外界因素的作用，存在著不同程度的風化、節理、裂隙、破碎帶等缺陷，破壞了基巖的整體性及均勻性，降低了基巖強度和抗滲能力。因此必須對地基進行適當的處理。包括壩基開挖清理、固結灌漿、壩基及壩肩帷幕灌漿、壩基設抗滑齒槽加固。

壩基開挖處理：挖除覆蓋層及強風化基巖層，壩基建在弱風化基巖中部至上部基巖上。主河槽基巖面高程1093.0m，為利于壩體側向穩定，左右岸壩基開挖成分級平臺。

固結灌漿：在全壩基范圍內進行固結灌漿，孔距4m，梅花型布置，伸入基巖以下孔深帷幕灌漿前為10m，帷幕灌漿后孔深8m。

帷幕灌漿：①壩基帷幕灌漿為降低壩基滲透壓力，減少壩基滲流量，在壩基軸線下0+003.5處設一排防滲帷幕；②壩址兩岸壩肩處帷幕灌漿的范圍經計算兩壩端向岸里各延伸36m，因兩岸山坡較陡需各設灌漿平硐長31m，平硐斷面為城門洞型2.5× 3.035m（寬×高）。帷幕灌漿左岸深34.0m（1135.0m～1101.0m），右岸深32.0m（1135.0m～1103.0m）。

解決壩體深層抗滑穩定問題，在④～⑨壩段壩基上游設C20F50W6抗滑齒槽。齒槽底高程1083.5～1113.0m，齒槽深0～9.5m，底寬5m，上游側開挖邊坡1∶0.3，下游側開挖邊坡1∶0.2。

4.2.3壩內廊道布置

為了滿足灌漿、排水、觀測等需要，在大壩樁號0+004.25處布置了縱向廊道，廊道長158.3m，底高程1098.0m～1124.0m，廊道斷面為城門洞型，鋼筋混凝土結構，寬×高為2.5m×3.0m，在大壩下游②和⑩壩段設廊道通往壩外的進出口，并設保安防寒門，廊道進出口與壩頂間設鋼梯連接。

4.2.4排水系統設計

壩體排水孔：為了降低壩體內的揚壓力，減小滲水對壩體的不利影響，在壩軸線下游3m處布設φ150無砂混凝土排水管，排水管頂高程1134.8m，管底伸至縱向廊道，而后接PVC管伸至縱向廊道上游側排水溝，擋水壩段壩體排水管間距均為2.5m，泄洪排沙壩段在每個閘墩的中心埋設。壩體滲水通過排水管流入縱向廊道排水溝，在泄洪洞壩段設橫向廊道集中排水到下游集水井，并通過自排和泵排兩種方式將水排出壩外。

壩基主排水孔：為減少壩基滲透壓力，在壩基樁號0+005設一排φ150主排水孔，孔深15m，間距2.5m，下游傾角15°。壩基滲水通過主排水管流入縱向廊道排水溝，由橫向廊道集中排水到下游集水井，并設水泵抽出壩外。

4.2.5安全監測設計

大壩安全觀測的項目有：①變形觀測：包括水平位移觀測；垂直位移觀測。②滲流觀測：包括壩基揚壓力觀測；滲漏量觀測。③大壩安全監測自動化。

4.2.6管理站設計

刁口水庫管理站位于大壩東北770m，占地0.1公頃，主要包括管理用房及附屬房屋等，建筑面積300m2。

4.2.7道路工程

現屯里村至壩址區為村級道路，基本沿河道而行，不能滿足大壩防汛搶險要求，需新建永久上壩道路。新建上壩道路從現有的017鄉道的屯里橋開始，沿屯里溝右岸、在河道洪水位以上至壩頂，全長5.24km，路面寬4m，采用瀝青碎石路面硬化，內側設排水溝。

4.2.8左右岸邊坡噴護

為維護開挖后的邊坡穩定，在左壩肩軸0-056.33～軸0+000，右壩肩軸0+165～軸0+178，上、下游及岸坡三個方向開挖后的邊坡進行噴護處理。首先將表層松散層清除，噴C20混凝土厚10cm，左岸噴護面積2550m2，右岸噴護面積355m2。

5　效益分析

刁口水庫工程是以調蓄中部引黃工程和流域內地表水，為工業及生活供水、農業灌溉及抗旱應急供水。通過攔蓄本流域徑流，調蓄中部引黃工程分配給刁口水庫的水量，工程實施后，可新增灌溉面積938.7公頃，提供農業灌溉水量278.6萬m3，還可為蒲縣蒲城鎮煤電工業園區、居民區提供工業及生活用水424.4萬m3，提供抗旱應急用水3.87萬m3。具有較好的社會效益和經濟效益。陜西水利

（責任編輯：唐紅云）

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