龙塘水库工程泄洪方案选择及泄水建筑物结构设计
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摘 要：泄水建筑物作为水库大坝枢纽工程中的重要组成部分，在工程优化设计、施工建设乃至运营维护等过程中，均需要给予足够的重视。在龙塘水库初步设计过程中，对泄水方案的比选确定和泄水建筑物结构等内容，进行了详细论证分析与研究，优选出较佳的泄洪方案和建筑物结构，确保工程具有较高的合理性、安全性和节能经济性。
关键词：龙塘水库；泄洪方案；泄水建筑物；溢洪道
1 工程概况
龙塘水库工程主要由首部枢纽工程、输水工程组成。本阶段选择了上、下两个坝线，坝线相距约240m。推荐的下坝线集水面积18.5km2，正常蓄水位546.00m，死水位505.00m，校核水位为549.92m，总库容302.8万m3，总供水量667.1万m3，下放生态用水166万m3。工程任务是解决宰便镇及周边村寨饮水问题，多余水量用于下游农田灌溉。首部枢纽等别为IV等，工程规模属小（1）型。供水工程等别为IV等，工程规模属小（1）型。
2 泄洪方案的优选比选
左岸地形坡度约为50°，正槽式溢洪道宽度较大时，会造成较高的开挖边坡，开挖量及边坡处理量相对较大，故同时考虑泄洪洞方案及侧槽式溢洪道进行比较。工程正常蓄水位为546.00m，规模为IV等小（1）型。经洪水分析计算，设计工况下泄流量为146m3/s，校核工况下泄流量为233m3/s，根据拟选的左岸溢洪布置方案，拟选了地面式正槽开敞式溢洪道方案、地面式侧槽开敞式溢洪道方案以及泄洪洞设闸泄洪方案进行研究比较，结合溢洪道上布设交通问题，地面式溢洪道在溢流堰位置布置交通桥，均为WES实用堰[1]，三个方案进行技术经济综合比较，即：方案一，正槽开敞式溢洪道，溢流净宽15m，2孔，堰顶高程546.00m；方案二，侧槽开敞式溢洪道，溢流净宽15m，2孔，堰顶高程546.00m；方案三，设闸门泄洪洞，溢流净宽6m，1孔，堰顶高程543.00m。
经技术、经济等方面的综合比较，方案二（侧槽溢洪道）减少开挖量及开挖边坡，且不存在后期运行管理，是较为适合的泄洪方案，故泄洪方案推荐方案二，即侧槽开敞式溢洪道。
坝顶高程551.00m，上游设一1.2m高防浪墙，墙顶高程为552.20m，最大坝高66.0m，坝轴线长度为145.62m，坝顶宽度8.5m，坝底最大宽178.20m，上、下游面坡比1：1.4，下游坝坡分别在高程506.00m、521.00m、536.00m设宽度为2.0m的马道，综合坝坡为1：1.493。坝体分区从上游到下游依次为上游石渣盖重区1B、上游粘土铺盖区1A、混凝土面板F、垫层区2A、过渡区3A、主堆石区3B、下游次堆石区3C、下游块石护坡3D等几个区。
溢洪道布置在大坝左岸，为岸边侧槽开敞式溢洪道，泄槽呈直线布置，轴线方位角为N11.28°W。溢洪道总长度为158.31m（不包括引渠和护坦）。整个溢洪道由引水渠、控制段、侧槽段、调整段、泄槽段和消能段组成[2]。引水渠与大坝趾板开挖相连，左侧底板高程
544.00m，右侧底板高程为542.00m，净宽16.0m。控制段共分为两孔，每孔净宽7.5m，溢流堰采用侧槽WES实用堰，堰顶高程546.00m，上设交通桥，与坝顶相接。侧槽段布置在控制段靠山体侧，为扩散式非棱柱侧槽，底宽3.5m～7.0m，侧面及上游侧边坡均为1：0.5，槽顶高程为551.0m，底坡i=0.01，长度为16.00m；调整段紧挨侧槽段，长度为20m，底板高程为539.84m，过水断面由体形调整为矩形；调整段之后为泄槽段，坡降i为0.111、0.833，变坡段利用抛物线连接，断面为矩形，底净宽由7.0m，边墙高度为3.0m～11.16m，为衡重式和直立式两种挡墙，底板厚度0.5m，前段缓坡段边墙及底板均采用C25钢筋混凝土，后面陡坡段边墙及底板均采用C35钢筋混凝土。溢洪道出口消能工采用挑流消能方式，反弧半径15.0m，挑射角10°，鼻坎高程为496.00m，挑坎下游设护坦，厚度为1.0m。
4 泄水建筑物结构设计
工程为Ⅵ等小（1）型工程，泄水建筑物为4级建筑物，设计洪水为30年一遇，相应下泄洪水流量146m3/s；校核洪水为300年一遇，相应下泄流量为233m3/s。
溢洪道布置在大坝左岸，为侧槽式溢洪道，分为溢流堰、侧槽段、调整段、泄槽段及消能段组成。
溢流堰堰顶高程546.00m，溢流堰净宽15.0m。溢流堰面曲线采用WES剖面，上游面铅直，堰面曲线按y=0.1965x1.85进行设计，下游面直线段边坡为1：0.75。溢流堰为C25钢筋混凝土。在溢流堰上设有宽5.0m的交通桥，设厚1.0m中墩。
侧槽段总长16.0m（桩号0+000.00～0+016.00），设计底坡i=0.01，首端底板高程540.00m，宽3.5m，末端底板高程539.84m，宽7.0m。底板及边墙厚0.4m，为C25钢筋混凝土。
侧槽后接20.0m调整段（桩号0+016.00～0+036.00），调整段底宽7.0m，底板高程539.84m。
泄槽段总长120.64m（桩号0+036.00～0+145.10）。其中桩号0+036.00～0+038.10为缓坡与陡坡连接段，采用抛物线连接[3]，抛物线方程为y=0.027x2，底宽7.0m；桩号0+038.10～0+092.59为一级陡坡段，设计底坡i=0.111，底宽7.0m；桩号0+092.59～0+118.42为一级陡坡与二级陡坡连接段，采用抛物线连接，抛物线方程为y=0.11x+0.014x2，底宽7.0m；桩号0+118.42～0+145.10为二级陡坡段，设计底坡i=0.833，底宽7.0m。泄槽桩号0+036.00～0+092.59段底板采用厚0.5mC25钢筋混凝土浇筑，并用Φ25Ⅱ级锚筋插入岩石与基岩相连接，边墙采用厚0.8mC25钢筋混凝土浇筑；泄槽桩号0+092.59～0+145.10段底板采用厚0.5mC35钢筋混凝土浇筑，并用Φ25Ⅱ级锚筋插入岩石与基岩相连接，边墙采用厚0.8mC35钢筋混凝土浇筑。
消能段长28.21m（桩号0+145.10～0+173.31）。消能工采用挑流消能方式，反弧半径15.0m，挑射角10°，鼻坎高程为496.00m，溢流面及边墙采用C35钢筋混凝土浇筑，基础采用C15混凝土砌毛石；挑坎下游设长15.0m护坦，厚1.0m，采用C25钢筋混凝土浇筑。
5 结束语
在对龙塘水库大坝枢纽工程优化时，充分结合坝址区地质勘察资料，进行科学合理的泄水比选方案设定。经技术、经济、施工条件等方面的综合比选，优选与工程实际相适应的侧槽开敞式溢洪道方案，确保龙塘水库大坝枢纽工程的泄洪安全和顺畅，保障工程具有良好的泄洪防洪效果。
参考文献
[1]蒙富强.长河坝水电站泄水建筑物的布置与设计[J].四川水力发电，2016，35（01）：18-21.
[2]常姗姗.溧阳抽水蓄能电站下水库泄水建筑物设计[J].湖南水利水电，2014（05）：3-5.
[3]刘跃，彭玮.狮泉河水电站引水、泄水建筑物工程布置设计[J].水力发电，2008，34（12）：81-83.
作者简介：徐显（1989-），男，贵州省贵阳市人，大学本科，助理工程师，主要从事水利水电工程施工组织设计和施工管理工作。