（云南润晶水利电力工程技术股份有限公司）

【摘要】：干箐水库运行多年，大坝存在病险问题。根据水库存在的病害，采用了坝坡修整、护坡加固、坝体及坝基防渗、坝后排水，改建溢洪道等技术措施，消除了干箐水库大坝运行中的安全隐患，达到了除险加固的目的。

【关键词】：病险水库除险加固侧槽式溢洪道设计干箐水库

1 工程概况

干箐水库位于昆明市禄劝县翠华镇头哨村委会干箐村，水库修建于1978年，工程地理位置为东经102°40′～102°41′，北纬25°38′～25°39′，水库距禄劝县城41km。干箐水库所在河流为长江流域金沙江水系普渡河右岸的一级支流，库区径流面积18.74km2。干箐主河道长5.3km，主河道平均比降113.8‰。

干箐水库正常蓄水位1682.30m，总库容为13.80万m3，正常库容9.61万m³，兴利库容9.61万m³，死库容为0万m³，是一座以灌溉为主兼顾防洪的小（二）型水库，承担下游490亩耕地及672人的防洪安全任务。主要建筑物有大坝、输水涵洞、溢洪道。

干箐水库大坝为均质土坝，最大坝高17.2m，坝顶平均宽12m，坝轴线长54.0m，坝顶现状高程1683.80~1684.10m。上游平均坡比为1:2.0，下游平均坡比1：2.0。

2 溢洪道堰型比较

原溢洪道布置于大坝左坝肩，为开敞式宽顶堰，经本阶段调洪计算，根据现状坝顶高程，溢洪道最大下泄流量（P=0.5%）为82.46m³/s，现状溢洪道控制段宽度为2.2m；为浆砌石衬砌，经复核现状溢洪道最大下泄流量仅为7.79m3/s，远小于设计洪水，泄洪能力严重不足。

本次除险加固泄洪设施为溢洪道和输水涵洞，根据工程布置，原左岸溢洪道维持现状，右岸新建溢洪道。右岸新建溢洪道选取3种方案进行比较。

（1）方案一：溢洪道型式为侧槽式溢洪道，溢流堰为实用堰，溢流堰宽18m。

（2）方案二：溢洪道型式为正槽式溢洪道，溢流堰为实用堰，溢流堰宽17m。

（3）方案三：溢洪道采用无闸控制宽顶堰，溢流堰宽24m。

1）溢洪道堰顶高程为正常蓄水位1682.30m，出流公式为：

方案一流量系数m=0.44，方案二流量系数m=0.46，方案三流量系数m=0.34。

由于干箐水库径流面积大，相应洪水规模较大，而水库库容小，无调洪能力，溢洪道远远满足不了水库泄洪要求，需扩建溢洪道，但左侧山体较陡，地形坡度为40°～45°，地表大部分被第四系覆盖，局部基岩出露；岩性为二迭系下统第一喷发（P1-2a）：主要为玄武岩、斜班玄武岩夹致密状玄武岩强～弱风化岩体。溢洪道进口段及控制段大部分为基岩出露，岩层倾右岸偏下游，边坡基本稳定。溢洪道尾渠段左侧边坡为小规模的浅层滑坡体，浅层滑坡H1。H1现在已经停止滑动，表层还存在松散层，地形较陡，可能还会存在滑动，若要在左岸扩建溢洪道，开挖边坡处理困难，且有一定的安全隐患。故本次选择保留原有溢洪道，仅增加泄槽段将洪水归槽，再在右岸新建一条溢洪道，新建溢洪道形式优先选择侧槽式溢洪道或有闸控制溢洪道，保证下泄流量，确保大坝安全，由于有闸控制溢洪道金属结构投资大，需配备电源，且运行管理复杂，而大坝右岸有布置侧槽式溢洪道的地形条件，且侧槽式溢洪道工程投资相对较小，运行管理简单，所以本次除险加固溢洪道设计选用侧槽式溢洪道。

3侧槽式溢洪道布置

右岸山体相对较缓，大部分基岩出露。基础及边坡为二迭系下统（P1-2a）：主要为玄武岩、斜班玄武岩夹致密状玄武岩，强～弱风化岩体，边坡稳定性好。右岸溢洪道分侧槽段、调整段、收缩段、泄槽段、消力池段和尾渠段，全长98m。溢洪道分段描述如下：

1）侧槽段长18m（溢0+000.000～溢0＋018.000）：为折线形实用堰，堰顶高程1682.30m，堰顶宽

0.8m，堰高3.5m，背水面坡比为1:0.5，侧槽段采用梯形断面，断面下口宽由3.0m渐变为6.0m；侧槽段底坡i=0.004，边墙采用M7.5浆砌石衬砌，底板为C25钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度均为40cm。

2）调整段长10m，（溢0+018.000～溢0+028.000），断面由梯形断面渐变为矩形断面，断面底宽6m，边墙高为5.78m，底坡坡比i=0.0，断面顶高程为1684.10 m（坝顶高程），边墙采用M7.5浆砌石衬砌，底板为C25钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度为0.4m。

3）渐变段长10m，（溢0+028.000～溢0+038.000），断面底宽由6m渐变到4m，边墙高由5.78渐变至4.05，边墙顶宽50cm，迎水面铅直，背水面按坡比为1:0.3放坡，底板厚30cm；边墙采用M7.5浆砌石衬砌，底板采用C25钢筋混凝土，底坡坡比为i=0.32。

4）泄槽段长40m，（溢0+038.000～溢0+078.000）断面为矩形断面，断面宽4m，高2.5m，边墙顶宽50cm，迎水面铅直，背水面按坡比为1:0.3放坡，底板厚30cm，边墙采用M7.5浆砌石衬砌，底板采用C25钢筋混凝土衬砌，底坡坡比为i=0.32。

5）消力池段长15m：（溢0+078.000～溢0+093.000）为消力池段，消力池长15m，宽4.0m，深4.5m，边墙顶宽50cm，迎水面铅直，背水面按坡比为1:0.3放坡，底板厚60cm，边墙采用M7.5浆砌石衬砌，底板采用C25钢筋混凝土衬砌。

6）尾渠段长5m：（溢0+093.000～溢0+098.000）段为尾渠段，断面为矩形断面，断面宽4m，高2.5m，边墙顶宽50cm，迎水面铅直，背水面按坡比为1:0.3放坡，底板厚30cm，边墙采用M7.5浆砌石衬砌，底板采用C25钢筋混凝土衬砌，接至下游河床。

4 侧槽式溢洪道计算

（1）侧槽段水面线计算

本次除险加固右岸溢洪道为侧槽式溢洪道，溢流堰为实用堰，堰顶高程为1682.30m。侧槽段底坡为缓坡，临界水深hk发生在6-6断面，具体见图1.1。

图1.1溢洪道水面线计算

根据以下公式：

水面线计算成果见表1-1。

表1-1溢洪道水面线计算成果表（P=0.5%）

由表1-1可知，侧槽段首端水深1682.60m，hs=首端水深-堰顶高程=1682.60-1682.30=0.3m，hs小于0.2H0（H0=校核洪水位-堰顶高程=1684.07-1682.30=1.77m），满足溢流堰自由出流的条件，故水面线是合理的。

（2）泄槽段水面曲线计算

用明槽恒定流水面线的分段计算法：

按以上公式和《溢洪道设计规范》（SL253-2000）中确定的起始断面水深推算最大泄流量Q=95.69m³/s的水面曲线（见表1-2），并由此确定溢洪道边墙高。

表 1-2校核洪水位时溢洪道各断面水深（Q=82.46m³/s）

（3）消能计算

消能采用底流消能，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252－2000）》，消能洪水标准采用10年一遇洪水，相应的下泄流量为33.87m3／s。

经过计算溢洪道确定消力池长度15m、池深2.0m和边墙高4.5m。

（4）稳定及应力分析计算

抗滑稳定分别考虑基本荷载及特殊荷载（地震情况）组合，并按《溢洪道设计规范》（SL253—2000）的抗剪断计算公式，计算公式如下：

陡槽段抗滑稳定分别考虑基本荷载及特殊荷载（地震情况）组合，并按《溢洪道设计规范》（SL253-2000）的抗剪断计算公式，计算得：左岸溢洪道陡槽段基本荷载组合抗剪K=3.6＞ [k]=3.0，满足抗滑稳定要求；右岸溢洪道陡槽段基本荷载组合抗剪K=3.5＞ [k]=3.0，满足抗滑稳定要求。

5 结语

通过上述分析，在小型水库除险加固工程设计中，在水库径流面积大，相应洪水规模大，而水库库容小，无调洪能力或调洪能力小，对应需下泄流量较大，而往往多数水库地形地质条件限制，采用常规正槽式溢洪道断面太大，对应施工难度大，且工程量、投资较大，直接影响我国小型水库除险加固工程的建设与投资问题。在工程实际应用中，必须对工程的水文、地质等条件进行充分考虑的基础上，根据不同病险情况，科学、合理、经济地选择工程措施，从而达到既能使水库正常运行，又能减少工程造价的目的。

参考文献

1《溢洪道设计规范》（SL253-2000）

2《碾压式土石坝设计规范》（SL274-2001）

3 水工设计手册（第二版）第七卷泄水与过坝建筑物