吳春澍，李清華，房　芳（.山東省水利勘測設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 5004；.鄆城縣水務(wù)局，山東 鄆城 74700）

雙王城水庫出入庫涵洞合并優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

吳春澍1，李清華1，房芳2
（1.山東省水利勘測設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250014；2.鄆城縣水務(wù)局，山東 鄆城 274700）

【摘要】通過南水北調(diào)東線雙王城水庫工程設(shè)計(jì)實(shí)例，介紹了出、入庫涵洞等建筑物合并的優(yōu)化布置新思路，分析了穿壩涵洞合并的優(yōu)缺點(diǎn)，為平原水庫的設(shè)計(jì)及管理提供參考。

【關(guān)鍵詞】南水北調(diào)東線；平原水庫；穿壩涵洞；沉降變形；大壩安全

雙王城水庫為南水北調(diào)東線新建的調(diào)蓄水庫，位于山東省壽光市臥鋪鄉(xiāng)寇家塢村北，距壽光市區(qū)約31km。該水庫為中型平原水庫，場區(qū)地面高程約3.5m，壩頂高程15.0m，設(shè)計(jì)最高蓄水位12.50m，相應(yīng)最大庫容6150萬m3，設(shè)計(jì)死水位3.90m，死庫容830萬m3，調(diào)節(jié)庫容5320萬m3。

雙王城水庫工程總體布局為：南水北調(diào)東線工程引江水至引黃濟(jì)青輸水河后，流經(jīng)濰坊市壽光境內(nèi)塌河倒虹下游引黃濟(jì)青輸水河左岸新建的引水閘及引水渠，再經(jīng)入庫泵站、入庫涵洞進(jìn)入水庫，設(shè)計(jì)最大入庫流量為8.61m3/s。江水通過水庫調(diào)蓄后，在引黃濟(jì)青工程非輸水期，庫水經(jīng)出庫涵洞自流入輸水渠、引黃濟(jì)青輸水河，向青島、濰坊等膠東地區(qū)供水，設(shè)計(jì)出庫流量為28m3/s，其中引水渠與輸水渠為同一渠道，入庫涵洞與出庫涵洞為同一涵洞；另新建供水涵洞向?yàn)H坊市壽光城區(qū)年供水1000萬m3，向水庫周邊地區(qū)的高效農(nóng)業(yè)全年供水1000萬m3。

雙王城水庫壩軸線全長9.636km。共設(shè)有3座穿壩涵洞：在壩軸線樁號0+000處建入庫泵站穿壩涵洞1座；在壩軸線樁號6+564處建壽光供水洞1座；在壩軸線樁號2+466處建泄水洞1座，用于放空水庫，確保工程安全運(yùn)行。

1　入庫泵站及穿壩涵洞設(shè)計(jì)

1.1出、入庫涵洞分開布置方案

出、入庫涵洞分開布置即膠東供水洞和入庫涵洞分別布置在圍壩不同的樁號，各自獨(dú)立運(yùn)行，該方案是常規(guī)的設(shè)計(jì)思路。主要布置為：入庫泵站位于圍壩樁號0+000處，泵站軸線與引水渠中心線一致，膠東供水洞布置在泵站東側(cè)215m處。入庫泵站包括前池、進(jìn)水池、主廠房、副廠房、出水池、入庫涵洞（2孔2.5m×2.5m）、出口閘、引橋、庫內(nèi)出口消力池及明渠等。膠東供水洞包括庫內(nèi)引水渠、出口閘、引橋、涵洞（2孔2.0m×2.0m）、出口消力池、明渠，其中明渠末端與輸水渠連接，明渠斷面尺寸與輸水渠相同，供水洞功能單一，結(jié)構(gòu)較簡單。該方案總投資2880.7萬元。

1.2出、入庫涵洞合并優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

雙王城水庫因向膠東供水與江水入庫時(shí)段不相遇，為出、入庫涵洞合并提供了必要條件。入庫涵洞與膠東供水洞合并后，穿壩涵洞既是入庫涵洞又是膠東供水洞，出、入庫涵洞合二為一，在國內(nèi)平原水庫中尚無先例，也成為雙王城水庫設(shè)計(jì)的一大亮點(diǎn)。

江水入庫流經(jīng)的建筑物依次包括：前池、進(jìn)水池、泵站主廠房、水泵管道、出水池、穿壩涵洞、入庫涵洞出口閘、出口連接段等建筑物；江水出庫流經(jīng)的建筑物依次包括：出口連接段、入庫涵洞出口閘、穿壩涵洞、出水池及出庫節(jié)制閘、出庫涵洞、安裝間廊道、進(jìn)水池、前池等建筑物。通過出庫節(jié)制閘啟閉控制江水出庫和入庫，通過入庫涵洞出口閘調(diào)節(jié)出庫流量及涵洞檢修。

1）泵站前池、進(jìn)水池。泵站前池、進(jìn)水池兼做水庫向膠東供水的出水池。前池為水平擴(kuò)散段，池寬由7.10m漸變至25.10m，池長30.00m，底板頂高程由0.64m漸變至－1.62m；進(jìn)水池內(nèi)的進(jìn)、出水口通過厚0.8m的導(dǎo)流墻分割，進(jìn)水池一側(cè)連接主廠房安裝間內(nèi)的廊道，凈寬6.0m，進(jìn)水池另一側(cè)與主廠房流道連接，凈寬18.30m，進(jìn)水池長15.00m，底板頂高程-1.62m。

2）泵房、副廠房。泵房內(nèi)設(shè)4臺機(jī)組，機(jī)組間距為4.80m。泵房共分三層：上層為電機(jī)層，地面高程5.88m，主廠房寬度9.96m，內(nèi)設(shè)電動雙梁起重機(jī)，左側(cè)布置為安裝間；中層為水泵層，機(jī)組間設(shè)隔墩，地面高程1.68m；下層為流道層，地面高程-1.62m，流道進(jìn)水側(cè)設(shè)檢修閘門和攔污柵，共分為4孔，采用電動葫蘆啟閉。泵房安裝間地面高程為5.88m，在泵房安裝間內(nèi)設(shè)置膠東供水出水廊道，廊道底高程為1.48m，頂高程為3.98m，共2孔，單孔凈寬2.75m，上游接兩孔鋼筋混凝土出庫涵洞，洞徑2.75m×2.5m（寬×高），水平投影長度24.00m，下游接進(jìn)水池內(nèi)的消力池，使主廠房成為進(jìn)、出水的多功能建筑物。

副廠房布置在主廠房右側(cè)，包括35kV開關(guān)室、10kV配電室、0.4kV低壓配電室、中控室、保護(hù)室、通信室等。

3）入庫泵站出水池及出庫節(jié)制閘。出水池及出庫節(jié)制閘為鋼筋混凝土整體結(jié)構(gòu)，右側(cè)為出水池，上游（入庫水流方向）接4根水泵鋼管；左側(cè)為出庫節(jié)制閘，上游（出庫水流方向）接穿壩涵洞，下游接出庫涵洞。水泵運(yùn)行時(shí)出庫節(jié)制閘關(guān)閉，水流通過出水池、穿壩涵洞等進(jìn)入水庫；向膠東供水時(shí)，泵站停止運(yùn)行，打開入庫涵洞出口閘和出庫節(jié)制閘，庫水自流入泵站入水池，故入庫泵站出水池及出庫節(jié)制閘為進(jìn)、出水庫的控制性建筑物。出庫節(jié)制閘閘室內(nèi)設(shè)檢修平臺、機(jī)架橋、啟閉機(jī)房，機(jī)房內(nèi)設(shè)2臺啟閉機(jī)和2扇鋼閘門。

4）穿壩涵洞。出水池及出庫節(jié)制閘下游接鋼筋混凝土穿壩涵洞。涵洞為雙孔方涵，洞徑2.5m× 2.5m（寬×高），洞底高程為2.40m，洞下地基為原狀砂壤土，涵洞每8m或10m設(shè)一分縫，涵洞分縫處設(shè)兩道橡膠止水帶，并在該處底板下設(shè)鋼筋混凝土墊梁。

5）入庫涵洞出口閘。入庫涵洞出口閘為雙孔鋼筋混凝土整體結(jié)構(gòu)，孔口凈尺寸2.5m×2.5m，其上設(shè)檢修平臺，機(jī)架橋上設(shè)啟閉機(jī)房。

6）入庫涵洞庫內(nèi)出口段。入庫涵洞庫內(nèi)出口段包括消力池及其下游明渠段，明渠末端接圍壩取土坑，明渠底高程由2.40m降至取土坑底高程。

該方案總投資2789.18萬元。

2　出、入庫涵洞合并方案優(yōu)缺點(diǎn)分析

出、入庫涵洞合并的主要優(yōu)點(diǎn)為：1）通過減少穿壩涵洞數(shù)量，降低了大壩破壞的風(fēng)險(xiǎn)。土基上的穿壩涵洞易因壩體荷載不均導(dǎo)致洞身及土基不均勻沉降，嚴(yán)重時(shí)引起涵洞分縫處止水撕裂，壩體土被滲水帶入洞內(nèi)，造成滲透破壞，直接威脅大壩安全。2）穿壩建筑物周圍回填土難以采用大型碾壓設(shè)備碾壓，不易壓實(shí)，施工困難，施工質(zhì)量難于保證，導(dǎo)致該處壩體易產(chǎn)生接觸滲透破壞，并且也是地震時(shí)易造成壩體失穩(wěn)的薄弱壩段，危及大壩安全，減少穿壩涵洞數(shù)量后施工方便，壩體碾壓質(zhì)量得到保證。3）建筑物布置集中，便于工程運(yùn)行管理。4）兩涵洞合并后減少了供水洞下游明渠的占地，可以節(jié)省土方開挖回填、鋼筋混凝土涵洞、洞基礎(chǔ)處理、占地等方面的投資91.5萬元。

與出、入庫涵洞分開布置相比較，合并方案出水池與出庫節(jié)制閘為一整體鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)布置復(fù)雜，水流條件不夠理想，對管理要求較高。另外，出、入庫涵洞合并后，如再無其他出庫涵洞，也存在一定的運(yùn)行不足，水庫自入庫泵站蓄水，又在該位置放水，導(dǎo)致庫內(nèi)水的流動短路，出現(xiàn)流動死角，造成水質(zhì)富營養(yǎng)化問題突出，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，魚類及其他生物死亡，破壞水生生態(tài)平衡，水質(zhì)惡化。

3　結(jié)語

平原水庫通過優(yōu)化建筑物布置減少穿壩涵洞數(shù)量，降低了大壩隱患，方便施工和管理，并節(jié)省了投資，是很好的優(yōu)化設(shè)計(jì)思路，但為了確保水庫水質(zhì)，應(yīng)兼顧庫內(nèi)水的流動性，也可以考慮入庫涵洞與泄水洞合并方案。

（責(zé)任編輯趙其芬）

【中圖分類號】TV697

【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】B

【文章編號】1009-6159（2015）-06-0007-02

收稿日期：2015-03-04

作者簡介：吳春澍（1970—），男，高級工程師