溢洪道沉陷處理

趙中鵬

（中國水利水電第六工程局有限公司 遼寧沈陽 118002）

1 工程概況

工程地處山丘區(qū)，土壤肥沃，氣候溫暖，雨量充沛水庫地處山丘區(qū)，砂石等天然建筑材料儲量豐富，各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)滿足要求。水庫所在河流為荊條河，水庫建于1972年，壩址以上河道長2.0km，集雨面積1.04km2，河道比降為89.25‰。

2012年7月31日～8月4日，綏中縣出現(xiàn)持續(xù)強(qiáng)降雨，致使山洪暴發(fā)，河水猛漲。此次洪澇災(zāi)害波及綏中縣25個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，受災(zāi)人口達(dá)45萬人，造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)13.8億元。通過對水毀原因進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)主要情況為：溢洪消力池原設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)20年一遇標(biāo)準(zhǔn)，這次綏中縣遭遇的洪水已超過40年一遇標(biāo)準(zhǔn)。由于輸水洞尾水渠被破壞，洪水和水庫下泄水流直沖刷溢洪道左側(cè)導(dǎo)流墻體，導(dǎo)流墻水壓力增加，致使導(dǎo)流墻倒塌[1]。

2 溢洪道沉陷處理

2.1 溢洪道沉陷處理內(nèi)容

溢洪道底板先采用卵石將坑洼處填至設(shè)計(jì)高程，再采用鋼筋混凝土襯砌，溢洪道末端修建消力池。在溢洪道加固后，將溢洪道重建為開敞式無閘門控制，新建溢洪道左側(cè)邊墻，溢洪道末端設(shè)消力池，底板修復(fù)。邊墻為漿砌石砌筑，底板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。溢洪道進(jìn)口高程為48.00m，溢流堰寬12m，長度為28m，斗槽寬度12～8.5m，斗槽長度53m。斗槽末端采用底流消能，消力池深0.9m，寬8.5m，長19m[2]。

2.2 溢洪道沉陷工程設(shè)計(jì)

（1）溢洪道大小和防洪庫容確定

通過計(jì)算，本工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用P=10%洪水時洪峰流量為28.31m3/s，校核標(biāo)準(zhǔn)采用P=5%洪水時洪峰流量為35.65m3/s。溢洪道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用P=5%。上荊水庫泄洪設(shè)計(jì)為無閘控制，根據(jù)上荊水庫實(shí)際情況確定溢洪道底高程為48.00m。考慮泄洪河床地形地勢，經(jīng)調(diào)洪演算設(shè)計(jì)溢洪道堰寬12m，堰長29m，在P=2%校核洪水標(biāo)準(zhǔn)下，溢洪水深1.31m，防洪庫容3.88萬m3，校核洪水位49.31m，相對應(yīng)的庫容為11.12萬m3。在P=10%設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)下，溢洪水深1.07m，防洪庫容3.52萬m3，設(shè)計(jì)洪水位49.07m，相對應(yīng)的庫容10.76萬m3。

上荊水庫采用防洪標(biāo)準(zhǔn)頻率P=10%設(shè)計(jì)。

洪水調(diào)節(jié)計(jì)算是根據(jù)校核洪水用簡易調(diào)洪方法調(diào)洪，選最優(yōu)方案，確定溢洪道底寬和最高洪水位。

采用簡化調(diào)洪公式見式（1）。

式（1）中：Qm-某一頻率的最大泄量（m3/s）；Qp-某一設(shè)計(jì)頻率洪峰流量（m3/s）；V防-溢洪道底以上防洪庫容（萬m）3；W調(diào)p-某一設(shè)計(jì)頻率參與調(diào)洪的洪量（萬 m）3。

溢洪道下泄流量計(jì)算公式見式（2）。

Q=Mbh3/2（2）

式（2）中：Q-下泄流量（m3/s）；b-溢洪道底寬（m）；h-溢洪水深（m）；M-流量系數(shù)采用：在設(shè)計(jì)洪水時采用寬頂堰，M取1.5。

（2）防洪庫容和設(shè)計(jì)供水位

根據(jù)設(shè)計(jì)洪水調(diào)節(jié)計(jì)算結(jié)果，確定溢洪道底寬b=12m。防洪庫容和設(shè)計(jì)洪水位見表1。

2.3 溢洪道設(shè)計(jì)

根據(jù)正常庫容，確定溢洪道進(jìn)口高程為48.00m。溢流堰堰型為寬頂堰。

按堰流能量公式計(jì)算溢流堰末端水深，計(jì)算成果見表2。

通過表2計(jì)算，得出溢流堰末端水深為1.08，陡坡臨界坡降ik=0.004，根據(jù)實(shí)測地形，溢流堰下端斜坡坡比i=0.074，＞計(jì)算的陡坡臨界坡降因此判定斜坡為陡坡。

由于原有溢洪道底板已被沖刷破壞，溢洪道末端形成深坑，修復(fù)后的溢洪道底板與下游河道存在高差，因此需對溢洪道末端進(jìn)行消能計(jì)算。通過計(jì)算，確定消力池池深0.9m，消力池長19m。

上荊水庫原有溢洪道長度為78.5m，只位于溢洪道左側(cè)。通過復(fù)核計(jì)算及勘察，將原有溢洪道從末端起拆除13m，新建溢洪道右側(cè)邊墻，溢洪道末端修建消力池。新建邊墻采用漿砌石結(jié)構(gòu)。墻頂寬0.4m，坡比1：0.3，墻高2.2m，底板采用30cm厚鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底寬由12m漸變至8m。沖毀地段采用卵石填充到設(shè)計(jì)高程。邊墻每10m設(shè)一道伸縮縫，砌石砂漿M10。溢洪道消力池，池深0.9m。消力池底板采用40cm厚鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，寬8m，消力池邊墻與溢洪道邊墻結(jié)構(gòu)一致，末端墻高3.75m。

3 溢洪道工程處理

溢洪道邊墻采用漿砌石砌筑。漿砌石砌筑要求：①砌筑前，應(yīng)在砌體外將石料上的泥垢沖洗干凈，砌筑時保持砌石表面濕潤；②上下層砌石應(yīng)錯縫砌筑，砌體外露面應(yīng)平整美觀；③勾縫前必須清縫，用水沖凈并保持縫糟內(nèi)濕潤，砂漿應(yīng)分次向縫內(nèi)填塞密實(shí)，勾縫砂漿標(biāo)號應(yīng)高于砌體砂漿，應(yīng)按實(shí)有砌縫勾平縫，嚴(yán)禁勾假縫、凸縫，砌筑完畢后應(yīng)保持砌體表面濕潤做好養(yǎng)護(hù)；④砂漿配合比、工作性能等應(yīng)按設(shè)計(jì)標(biāo)號通過試驗(yàn)確定，施工中應(yīng)在砌筑現(xiàn)場隨機(jī)制取試件。

表 1 防洪庫容和設(shè)計(jì)洪水位（單位：V（萬 m3）；H、h、b（m）；Q（m3/s））

表2 堰后水深（h、hk）計(jì)算表

混凝土施工主要為溢洪道底板工程。拌和采用2×1.0m3攪拌樓，水平運(yùn)輸采用8t自卸汽車。底板混凝土采用8t自卸汽車直接入倉，溢流堰混凝土采用溜槽入倉澆筑，根據(jù)混凝土施工部位的不同分別采用1.1kW振動器、1.5kW振動器、8.5kWA變頻機(jī)組振搗。

4 結(jié)束語

綜上所述，溢洪道出現(xiàn)沉陷的問題是亟需解決的。要解決類似問題，需要有精心的專業(yè)的設(shè)計(jì)和工程組織，同時，除了水利工程管理單位外，更需要全社會的關(guān)心和支持，才能及時解決問題，讓中小型水庫能更好造福于社會，造福于人民。

[1]張繼勛，任旭華，王超，等.陡峭建基面溢洪道挑坎動力穩(wěn)定性分析[J].水電能源科學(xué)，2012（01）：124～126+23.

[2]李玲，陳永燦，李永紅.溢洪道出口扭曲型挑坎水流的數(shù)值模擬[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2007（02）：79～82.