黃遠澤，劉 濤

（中水東北勘測設(shè)計研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130021）

1 工程概況

大藤峽水利樞紐工程位于珠江流域西江水系的黔江河段末端，壩址在廣西桂平市黔江彩虹橋上游6.6 km處，是一座同時具有防洪、航運、發(fā)電、補水壓咸、灌溉等綜合功能的流域關(guān)鍵性工程。水庫正常蓄水位61.00 m，汛限水位47.60 m，死水位47.60 m，總庫容34.79×108m3，總裝機容量1 600 MW，工程規(guī)模為Ⅰ等大（1）型。

大藤峽右岸排水系統(tǒng)工程布置于右岸上壩公路附近，主要滿足右岸上壩公路背水側(cè)山地排水及右岸施工臨建區(qū)坡面排水需求。

2 排水系統(tǒng)布局

考慮魚道及右岸上壩公路工程填筑后將截斷原天然溝渠，使地表徑流無法按天然地表分區(qū)宣泄，該區(qū)域地表徑流將形成水泡，隨著蓄水位的升高，存在淹沒附近村莊和農(nóng)田、對建筑物穩(wěn)定造成影響等問題，為此右岸擬新建1～4號排水系統(tǒng)，與黔江西進壩大道的3處箱涵、右岸上壩公路設(shè)置的HD1和HD2涵洞一起形成新的排水系統(tǒng)，對右岸天然排水分區(qū)內(nèi)的徑流進行有組織排水，同時兼顧右岸施工臨建區(qū)坡面排水及右岸永久公路排水要求。

3 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

右岸1號排水系統(tǒng)、2號排水溝上游段、2號排水箱涵分別接黔江西進壩大道樁號K5+038.59 m，K5+338.13 m，K5+648.79 m處箱涵；3號排水箱涵進口位于右岸上壩公路樁號K0+791.31 m附近背水側(cè)；4號排水系統(tǒng)接右岸上壩公路樁號K0+092.11 m處HD1涵洞。黔江西進壩大道為城市次干路（設(shè)計車速40 km/h），右岸上壩公路為三級公路，其涵洞的洪水設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)均參照JTG D60-2015《公路橋涵通用設(shè)計規(guī)范》中三級公路的橋涵執(zhí)行，設(shè)計洪水重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)取25年。

3-1，3-2號排水明渠為右岸上壩公路的邊溝，按JTG D30-2015《公路路基設(shè)計規(guī)范》中三級公路相關(guān)規(guī)定，設(shè)計降雨的重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)取10年。

依據(jù)GB 50288-2018《灌溉與排水工程設(shè)計規(guī)范》3.2.1規(guī)定，3號排水箱涵進口附近為房車基地自行車場地，因此排水設(shè)計重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)取10年。

右岸1，2，4號排水系統(tǒng)通過右岸施工臨建Ⅰ、Ⅱ區(qū)棄渣場，兩個棄渣場的堆渣量均為500萬m3＞V≥100萬m3，堆渣高度H＜60 m，渣場失事對主體工程或環(huán)境造成的危害不嚴(yán)重，根據(jù)SL 575-2012《水利水電工程水土保持技術(shù)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，兩個渣場的級別均為3級，其排洪工程級別也為3級，排洪設(shè)計、校核標(biāo)準(zhǔn)分別選用25，50年重現(xiàn)期洪水。

4 排水系統(tǒng)設(shè)計

4.1 排水分區(qū)及分區(qū)流量

依據(jù)地形條件，結(jié)合永久建筑物布置情況，沿右岸上壩公路進壩方向依次布置1～4號排水溝。根據(jù)右岸上壩公路西南側(cè)地形情況，按照水流自流匯集原則，將壩址右岸工程所在區(qū)域自上游到下游分成9個分區(qū)，根據(jù)各分區(qū)不同頻率洪峰流量計算成果，結(jié)合排水系統(tǒng)總體布局，排水系統(tǒng)排水流量計算成果見表1。

表1 排水系統(tǒng)排水流量計算成果表 m3/s

4.2 結(jié)構(gòu)型式確定

1）1號排水系統(tǒng)：與黔江西進壩大道樁號K5+038.59 m處箱涵銜接，由于右岸塌滑體、壩肩開挖棄渣量大，棄渣場地較大，右岸臨建場地緊張，因此1號排水系統(tǒng)適宜采用涵洞?？紤]涵洞洞頂埋深均大于15 m，而目前市場上公路標(biāo)準(zhǔn)系列D=2.0 m涵管的設(shè)計埋深都不超過10 m，若采用圓管涵，施工時需單獨預(yù)制或現(xiàn)場澆筑。為了方便施工、保證工期，擬采用現(xiàn)澆箱涵。

2）2號排水系統(tǒng)：將黔江西進壩大道樁號K5+338.13，K5+648.79 m處箱涵的排水跨施工臨建區(qū)排入黔江。考慮到黔江西進壩大道樁號K5+338.13 m箱涵設(shè)計流量較大（77.40 m3/s），且沿原自然溝道布置2號排水溝與其銜接，在2號排水溝下部兩側(cè)設(shè)3 m直立擋墻，加大頂部填筑平臺面積，同時增加棄渣容量，上部結(jié)合棄渣1∶2.5放坡，每隔5 m設(shè)置1條2.0 m寬的馬道，渠底和邊坡設(shè)計水位以下表面均采用30 cm雷諾護墊防護，下設(shè)一層無紡布，水位以上采用草皮護坡。由于右岸塌滑體及壩肩棄渣量增加，隨著棄渣平臺增高，右岸施工臨建Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)頂部場地面積將減小，為了最大限度獲得有效土地使用面積，并考慮臨建區(qū)場地的完整性及可利用性，結(jié)合業(yè)主意見，考慮設(shè)2號箱涵與黔江西進壩大道樁號K5+338.13 m箱涵銜接，匯入2號排水溝。

3）3號排水系統(tǒng)：為了不拆遷房車基地、自行車場地，且3號排水系統(tǒng)需穿過右岸上壩公路、二期下游圍堰、魚道底部匯入黔江，因此其結(jié)構(gòu)型式采用箱涵。集水采用3-1，3-2號排水明渠結(jié)合右岸上壩公路邊溝設(shè)計，3-1號排水明渠采用一邊直立，一邊1∶1.5坡度的混凝土梯形槽結(jié)構(gòu)，壁厚15 cm；3-2號排水明渠設(shè)計流量較小，斷面型式結(jié)合右岸上壩公路邊溝設(shè)計，采用矩形混凝土槽結(jié)構(gòu)，壁厚30 cm。

4）4號排水系統(tǒng)：在魚道和沿施工臨建Ⅰ區(qū)坡腳線布置排水溝，坡比為1∶1.5的梯形斷面，15 cm預(yù)制混凝土板護砌。受地形限制，需在出口處設(shè)急流槽，匯入2號排水溝。

4.3 結(jié)構(gòu)尺寸

4.3.1 排水明渠及排水溝

運用試算法求得斷面正常水深h0，取渠頂安全超高與正常水深之和，使其不超過相應(yīng)工況下保護的對象（右岸上壩公路路基或右岸施工臨建Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)頂高程），確定溝渠深度。溝渠計算流速同時滿足允許不沖流速要求。

各溝渠水力學(xué)計算工況：

1）2，4號排水溝

正常運用工況（過流能力）：排水溝排P=4%洪峰流量，其出口水位為黔江遭遇P=5%洪峰流量時的水位（黔江西進壩大道防洪標(biāo)準(zhǔn)）；

正常運用工況（流速）：排水溝排P=4%洪峰流量，出口水位為黔江常水位；

非常運用工況：排水溝排P=2%洪峰流量，出口水位為黔江遭遇P=2%洪峰流量時的水位。

2）3-1，3-2號排水明渠

正常運用工況：排水明渠排P=10%洪峰流量，其出口水位為3號箱涵排P=10%洪峰流量時的進口水位。

經(jīng)試算后，控制工況計算及設(shè)計成果見表2。

表2 排水溝及排水明渠斷面結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計成果表

4.3.2 排水箱涵

1，2，3號排水箱涵采用混凝土結(jié)構(gòu)，根據(jù)涵洞運行工況分析，涵洞水力學(xué)計算應(yīng)分有壓洞、無壓洞兩種工況進行運算，并在設(shè)計中考慮避免出現(xiàn)陡坡半有壓長洞流態(tài)，以免發(fā)生有害的不穩(wěn)定狀況。有壓流時采用不同的B·H過流面積進行試算，無壓流采用不同的凈寬B進行試算，使得涵洞進口水位不超過被保護對象高程。

各箱涵水力學(xué)計算工況：

1）1，2排水箱涵

正常運用工況（過流能力）：箱涵排P=4%洪峰流量，其出口水位為黔江遭遇P=5%洪峰流量時的水位（黔江西進壩大道防洪標(biāo)準(zhǔn)）；

正常運用工況（流速）：箱涵排P=4%洪峰流量，其出口水位為黔江常水位；

非常運用工況：箱涵排P=2%洪峰流量，其出口水位為黔江遭遇P=2%洪峰流量時的水位。

2）3號排水箱涵

正常運用工況（路基）：箱涵排P=4%洪峰流量，其出口水位為黔江遭遇P=4%洪峰流量時的水位（右岸上壩公路防洪標(biāo)準(zhǔn)）；

正常運用工況（房車基地）：箱涵排P=10%洪峰流量，其出口水位為黔江遭遇P=10%洪峰流量時的水位；

正常運用工況（流速）：箱涵排P=4%洪峰流量，其出口水位為黔江常水位。

經(jīng)試算后，控制工況計算及設(shè)計成果見表3。

表3 排水箱涵斷面結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計成果表

5 結(jié)語

大藤峽右岸排水系統(tǒng)涉及多個保護對象，分別有不同的洪水或降雨重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)，不同標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的被保護對象的高程也不一致，因此，需要多工況組合計算，分析出控制工況，然后進行斷面設(shè)計。同時，需考慮不同斷面型式的適應(yīng)性，選擇合適型式。類似工程設(shè)計時可以借鑒。