1 基本情况

瓦窑河水库位于昆明市石林县石林镇爱买龙村，有公路直达坝址，交通便利，水库控制流域面积为1.88km²，库容9.25万m3，主河道长2.3km，主河道平均比降35.5‰。

瓦窑河水库是石林县小（2）型水利蓄水工程，工程等别为Ⅴ等，主要永久性建筑物为5级，是一座以灌溉为主，兼有防洪功能的小（2）型水库，水库灌溉面积370亩，并对下游100亩耕地、2334人起着防洪保护作用。

瓦窑河水库于1957年建成并投入使用，水库经过多年运行，工程日趋老化，枢纽工程主要建筑物存在一定的安全隐患。2002年采用浆砌石对大坝进行戴帽加高0.9m，对大坝上游进行了护坡，对输水低涵进口进行了封堵，溢洪道进出口进行了支砌。瓦窑河水库现状枢纽建筑物主要由大坝、输水高涵、输水中涵、输水低涵和溢洪道组成。

加固后水库枢纽建筑物主要由大坝、溢洪道、输水高涵和输水中涵组成。其中大坝为均质土石坝，最大坝高8.2m，坝长150m；溢洪道为开敞式宽顶堰，由进水渠、控制段、泄槽段、消力池段、出水渠组成；全长42.91m；输水高涵和输水中涵均由进口段、洞身段、出口闸室段、出水渠段组成，其中输水高涵全长48.9m，输水中涵全长44.6m。

2 溢洪道现状及存在的隐患

水库原溢洪道位于顺流右岸，断面形式为矩形，全段为浆砌石衬砌，总长17.47m，进口设置八字墙，控制段尺寸为0.8×1.5m（宽×高），进口底板高程1878.13m，无消能防冲设施，出口杂草丛生，泥沙淤积，抗冲刷能力差，下泄能力有限，无法满足汛期泄洪要求。由于泄流能力不足，导致水库计算坝顶高程超过现状坝顶高程，不满足水库的防洪安全要求，重建溢洪道是十分必要的。

3 设计标准与内容

本枢纽工程等别为Ⅴ等，主要建筑物级别为5级，根据《溢洪道设计规范》SL253—2000规范规定，溢洪道按10一遇洪水设计，50年一遇洪水校核。

消能防冲建筑物的设计洪水标准按10年一遇洪水设计。

此次出险加固设计，拟对原溢洪道所有建筑物进行拆除，并在原址重建。

4.溢洪道加固设计

4.1 概述

针对溢洪道存在的问题，拟对溢洪道原址重建。

新建溢洪道布置于顺流右岸为开敞式宽顶堰，由进水渠、控制段、泄槽段、消力池段、出水渠组成，全长42.91m，控制段为宽顶堰，堰顶高程1878.13m(正常蓄水位)。

溢洪道过流能力调洪计算，控制段宽度为1.5m，堰顶底板高程为正常蓄水位1878.13m。设计洪水位1879.51m(P=10%)时，下泄流量3.65m³/s，校核洪水位1880.00m（P=2%）时，下泄流量5.78m³/s，消能防冲设计洪水位1879.51m(P=10%)时，下泄流量为3.65m³/s。

4.2 水力计算

溢洪道按10年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核，消能防冲建筑物按10年一遇洪水设计。根据《溢洪道设计规范》（SL253—2000）进行泄流能力、泄槽水面线和消能计算。

（1）泄流计算

溢流堰为宽顶堰，堰顶高程1878.13m，其出流公式如下：

Q= mB(2g)1/2H03/2

经计算，溢洪道在校核洪水位1880.00m时，下泄流量为5.78m³/s，在设计洪水位1879.51m时，下泄流量为3.65m³/s，控制段宽度满足水库泄流要求。

（2）泄槽段水面曲线计算

水面曲线计算采用《水利水电工程设计计算程序集》PC1500之D-7计算。

计算条件：校核洪水情况下泄流量为5.78m³/s。

泄槽段水面线计算结果如下：

溢洪道泄槽水面曲线计算成果表

依据规范，溢洪道泄槽边墙高度为计入掺气后的水面线加上0.5～1.5m的超高，本工程超高选用0.5m。由上表计算结果可知，溢洪道边墙高度取值2.8～1.5满足要求。

（3）消能防冲计算

消能防冲标准为10年一遇(P=10%)，消能流量为3.65m³/s，采用底流消能。

计算公式为：

L=6.9×(h"-h') ，消力池长Lk=0.8L

经过计算：消力池深度为0.29m，池长5.65m，跃后水深为1.46m。本次设计取消力池池深为0.5m，池长6.5m，边墙高1.5m。

溢洪道布置具体如下：

（1）进水渠段（0-007.91～0+000.00m），长7.91m，为矩形断面，C15埋石砼结构，设计底坡i=-0.143，底宽由3m渐变至1.5m，边墙高由1.5m渐变至2.8m，边墙顶宽0.4m，底板衬砌厚度均为0.4m。

（2）控制段（0-000.00～0+004.80m），长4.8m，为矩形断面，采用C25钢筋砼浇筑，为无闸控制开敞式宽顶堰，堰顶高程1878.13m，堰宽1.5m，边墙高2.87m，边墙和底板衬砌厚度均为0.6m，上、下游均设0.6m深的C25混凝土齿墙，在两岸均设有C25钢筋砼刺墙，高3.47m，宽1.0m，厚0.4m。控制段上设C25钢筋砼工作桥。

（3）泄槽段（0+004.80～0+018.80m），全长14m，为矩形断面，边墙和底板衬砌厚度均为0.4m，C25钢筋混凝土结构，设计底坡i＝0.083；底宽1.5m，边墙高由2.8m渐变至1.5m；

（4）消力池段（0+018.80～0+025.30m），长6.5m，为矩形断面，C25钢筋混凝土结构，池深0.5m，宽1.5m，边墙高1.5m，边墙和底板衬砌厚度均为0.4m。

（5）出水渠段（0+025.30～0+035.00m），长9.7m，为矩形断面，M7.5浆砌石结构，设计底坡i=0.01，底宽1.5m，边墙高1.0m，边墙顶宽0.4m，底板衬砌厚度为0.4m。尾端归入原渠道。

4.3 稳定计算

（1）控制段抗滑稳定及基底应力计算

溢洪道基础建议物理力学参数见下表。

溢洪道岩土物理力学指标建议值表

控制段基底面的抗滑稳定安全系数计算公式如下：

控制段基底应力计算公式如下：

计算工况如下表:

控制段闸室稳定计算荷载组合

控制段抗滑稳定及基础应力计算成果

通过以上计算成果可得控制段设计满足《溢洪道设计规范》（SL253-2000）中的要求。

（2）泄槽段稳定复核

根据《溢洪道设计规范》（SL253—2000），溢洪道泄槽段整体抗滑稳定采用抗剪强度公式进行计算。对泄槽进行稳定复合，按渲泄校核洪水时最不利的情况进行计算。泄槽里程0+004.80～0+011.80为计算单元，底坡为i=0.0833；计算公式如下：

泄槽抗滑稳定计算表

经过计算当下泄校核洪水流量时：泄槽段N=1278.25KN，τ+T=107.54KN，Kc＝3.6＞1.0，满足抗滑稳定要求。

（3）消力池抗浮稳定复核

计算公式如下：

经计算，当下泄最大消能防冲流量时，P1＝498.00KN，P2＝85.41KN，P3＝0，Q1＝45.25KN，Q2＝121.41KN，Kf＝3.5＞1.2，满足抗浮稳定要求。

5 结语

本次溢洪道设计经过认真的地质勘探和细致的审查，并对溢洪道泄流能力进行调洪计算，发现原溢洪道泄流能力不足，缺少消能设施，无法满足汛期泄洪要求，严重影响水库安全。根据工程投资情况并结合工程特点，提出了原址重建溢洪道的方案，保证水库安全和正常运行，使其经济效益和社会效益都能得到充分的发挥。

参考文献：

[1]中华人民共和国行业标准，《溢洪道设计规范》SL253—2000；

[2]武汉大学水利水电学院、水力学流体力学教研室，李炜主编《水利计算手册》第二版，中国水利水电出版社，2006。