胡桂云

(遼寧省大伙房水庫管理局，遼寧撫順113007)

大伙房水庫輸水洞泄洪設施改造方案比選

胡桂云

(遼寧省大伙房水庫管理局，遼寧撫順113007)

闡述了大伙房水庫輸水洞的工程概況，改造的必要性，以及在滿足泄洪量的前提下分析了兩種施工方案在施工、環(huán)境影響、經濟等方面的優(yōu)劣。經過綜合比選，最終選定工程量小，投資少、對周圍原有構筑物和自然環(huán)境影響小的方案Ⅰ作為本次輸水洞泄洪設施改造的選定方案。

輸水洞;泄洪;調度方案;設施改造;方案比選;概算投資;大伙房水庫

0 引言

大伙房水庫位于遼河最大支流渾河的中上游，座落在撫順市東郊，是一座以防洪、灌溉和城市供水為主，兼顧發(fā)電、養(yǎng)魚、旅游等綜合利用的大型水利樞紐工程。大伙房水庫總庫容為22.68×108m3，為大(1)型水庫，工程等別為Ⅰ等，水庫樞紐主要由擋水建筑物主壩、一副壩、二副壩、三副壩和泄水建筑物主溢洪道、非常溢洪道和輸水洞組成，設計洪水標準為1 000 a一遇，校核洪水標準為可能最大洪水(PmF)。

輸水洞位于主壩和一副壩之間的主壩左端，主要功能是排泄洪水、引水發(fā)電、灌溉和先期施工導流，輸水洞主要由進水渠、進口控制段、主洞段、支洞1和支洞2幾部分組成。主洞段長度236.486 m，洞徑6.5 m，末端分岔為支洞1和支洞2。其中支洞1長度為136.694 m，洞徑6.5 m，設計為電站支洞，設計泄量為180 m3/s;支洞2長度為148.4 m，原設計為泄洪支洞，分岔前洞徑為5.5 m，后部分岔為支洞2-1和支洞 2-2，洞徑均為4.0 m，設計泄量為220 m3/s。

根據大伙房水庫度汛措施計劃中的主汛期洪水調度方案，當庫水位達到主汛期防洪限制水位126.4 m時，水庫開啟輸水洞和主溢洪道泄洪，當庫水位達到128.22 m(P=20%)時，輸水洞達到設計泄量400 m3/s。

2010年7月下旬，渾河流域中上游連降大到暴雨，大伙房水庫庫水位達到128.29 m，已超過防洪限制水位126.4 m和控制水位128.22 m，此時，輸水洞按洪水調度方案應開啟泄洪并達到設計泄量400 m3/s，但實際情況是，支洞1由于機組故障關閉檢修閘門，未能及時參與泄洪，輸水洞洪水全部通過支洞2下泄，造成支洞2洞身、下游消能塘及尾水渠均產生不同程度的損毀，更為嚴重的是延誤了洪水的及時下泄，給水庫樞紐的安全帶來了極其不利的影響。為保證輸水洞正常發(fā)揮排泄洪水的功能，確保水庫樞紐防洪安全，對大伙房水庫輸水洞工程進行改造。

1 泄洪設施改造方案比選

1.1 工程布置

本次輸水洞改造工程由輸水洞進口維修改造、泄洪設施改造和流量調節(jié)3部分組成。其中進口維修改造主要包括進口攔污柵檢修和進口閘門及啟閉機室檢修;泄洪設施改造主要包括對原設計的泄洪支洞、出口控制段、消能塘及尾渠段幾部分的改造;流量調節(jié)主要是在泄洪支洞出口處設置調流閥，對輸水洞下泄流量進行調節(jié)和控制［1］。

根據工程場址的地形和地質條件，本次設計共擬定了兩個方案進行經濟技術比較，各方案布置如下:

1.1.1 方案Ⅰ(擴洞方案)

該方案通過擴建原泄洪設施:支洞2、支洞2-1及2-2、泄洪出口來加大泄量，以滿足泄洪要求。

對支洞2樁號0+00.00～0+75.55段進行擴挖，洞徑由5.5 m擴挖到6.5 m，長度為75.55 m;對支洞2-1及2-2樁號0+75.55～0+139.00進行擴挖，洞徑由4.0 m擴挖到5.0 m，長度均為63.45 m;支洞末端出口斷面收縮仍采用洞頂壓坡的形式，出口斷面尺寸由2.25 m×2.25 m擴大到3.4 m×3.4 m;原出口閘門井及啟閉機室拆除重建;對下游原設計消能塘進行改造加固后繼續(xù)使用，尺寸為60.5 m×30.0 m;對消能塘與下游尾渠應急防護工程之間的轉彎段和連接段均進行加固處理，在原設計漿砌石護底與護坡基礎之上增加300 mm厚混凝土護砌。

根據計算，方案Ⅰ輸水洞設計泄量為409.4 m3/s，滿足要求。

1.1.2 方案Ⅱ(新建支洞方案)

該方案通過新建泄洪支洞來增加泄量，以滿足泄洪要求。

前端對支洞2樁號0+00.00～0+56.50段進行擴挖，洞徑由5.5 m擴挖到6.5 m，長度為56.50 m;擴挖段之后的原泄洪設施不變，另外在原泄洪支洞左側新建泄洪支洞3，洞徑為5.5 m，長度為103.85 m;在樁號0+135.35和0+160.35處分出兩個岔洞，洞徑均為4.0 m，長度分別為25.69 m和4.04 m，岔洞末端出口斷面收縮采用洞頂壓坡的形式，出口斷面尺寸均為2.25 m×2.25 m;出口新建閘門井及啟閉機室;后接新建消能塘，尺寸為40.0 m×20.0 m;原設計消能塘、新建消能塘與下游尾渠應急防護工程之間設置轉彎段和連接段，其中轉彎段外側導流墻為懸臂式擋土墻結構，其余部位在原設計漿砌石護底與護坡基礎之上增加300 mm厚混凝土護砌。

根據計算，方案Ⅱ新建泄洪支洞設計泄量為198.8 m3/s，原泄洪支洞設計泄量為206.8 m3/s，合計為405.6 m3/s，滿足要求。

1.2 方案比選

1.2.1 方案Ⅰ(擴洞方案)

方案Ⅰ工程總概算表見表1，改造工程總投資為3 304.47萬元。

表1 方案Ⅰ工程總概算表

該方案的優(yōu)點為:

1)工程量小，工程投資少。

2)所有改造工程均布置在原工程范圍以內，對周圍原有構筑物及自然環(huán)境影響小。

該方案的缺點有:

1)擴挖施工范圍大，與輸水洞的正常運用易產生干擾，工期安排難度大，施工強度高。

2)支洞2-1和2-2間巖體厚度較小，擴挖施工難度大。

3)泄流規(guī)模加大，消能塘改造需通過水工模型試驗驗證。

1.2.2 方案Ⅱ(新建支洞方案)

方案Ⅱ工程總概算表見表2，改造工程總投資為3 551.73萬元。

表2 方案Ⅱ總概算表

該方案的優(yōu)點為:

1)工程施工對輸水洞泄洪、灌溉等正常運用影響很小，工期易于安排。

2)設有兩處消能塘對下泄水流進行消能，消能設施規(guī)模小，設計施工簡單。

3)共有4個泄洪出口，通過協(xié)調調度可對下泄流量進行多組合調控。

該方案的缺點有:

1)工程量較大，工程投資多。

2)新建泄洪設施施工對周圍山體植被、水電管線、道路、房屋影響較大。

3)工程開挖量大，棄渣多。

2個方案的綜合比較見表3。

2 結論

經過綜合比選，最終選定工程量小，投資少、對周圍原有構筑物和自然環(huán)境影響小的方案Ⅰ作為本次輸水洞泄洪設施改造的選定方案。

表3 輸水洞改造工程設計方案綜合比較表

［1］張丁銀.水庫導流泄洪洞的設計與施工［J］.才智，2011(05):61-62.

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2014-03-20

胡桂云(1969-)，女，遼寧撫順人，工程師，從事水利工程管理工作。