虹螺山水库溢洪道工程世界方案比较分析_水利论

虹螺山水库溢洪道工程世界方案比较分析

郑红英1 赵学辉1

摘要 本文就虹螺山水库溢洪道投资方案进行比较，阐述了方案比较对工程投资、方案设计的重要性。

关键词 设计方案 工程投资 工程造价

在水利建设工程中，除了有较完善的水利规划外，还要在规划的基础上对工程设计的可行性方案进行对比优化，选出最佳设计，以实现水利工程建设投资效益最大化。本文就虹螺山水库溢洪道部分方案比较进行分析阐述。

1水利工程设计方案对比的重要性

一个方案的确定一般包括4个步骤：方案的拟定、方案的设计、方案的比较和方案的选择。方案的拟定是根据工程开发的任务、规模，结合地形地质条件、建筑物布置、施工条件、环境影响等因素，经过分析，拟定两个或多个参与对比的方案。方案的设计是对各参选方案进行一定深度的设计，分析各方案的建设条件及工程对社会和环境的影响，估算各方案的投资、工期等，为方案的比较提供依据。方案的比较是结合比选因素，对各方案进行全面的比较，得出各方案的优劣。方案的选择是在方案比较后，经综合分析，推荐最优方案。

　　水利建设工程由于技术难度较大，工程的安全性十分重要，也由于工程投资高，对工程的经济性提出了很高的要求。在工程实施前，需进行大量的前期论证和研究工作，以论证设计方案的可行性和合理性。随着技术的发展、工程难度的提高以及国家对前期工作要求的提高，对水工设计方案的论证提出了越来越高的要求，如何快速、合理地选定设计方案，确定主要建筑物型式和各水工建筑物布置方案，论证其可行性和合理性成了水利建设工程前期工作中非常重要和关键的工作。

2虹螺山水库工程概况

虹螺山水库位于辽宁省葫芦岛市连山区张相公乡张相公村，是女儿河支流倒流河上一座以灌溉为主，兼顾养鱼等综合利用的中型水库。

虹螺山水库始建于1958年6月，同年10月竣工。是大跃进年代靠民工担土修建的水利工程，修建时没有工程设计和水文地质资料，只是根据省编中小型水库定型设计确定的工程尺寸。当年完成了粘土心墙大坝及阶梯式混凝土管输水洞，没有修建溢洪道。后于1960年在大坝右侧山体开凿一道开敞式明渠作为溢洪道，没有修建引渠、消能、衬砌、边墙等工程设施。1963年经锦西县林业局对虹螺山水库进行了补充设计，1979年改建了输水洞，修建了防浪墙，1995年在输水洞进口修建了启闭塔。

虹螺山水库主要任务是灌溉为主，兼顾养鱼等综合利用的中型水库。虹螺山水库保护了下游12个行政村、2.98万人口、1.8万亩耕地和葫芦岛市至朝阳市的公路。

3虹螺山水库溢洪道概况

溢洪道是在大坝右侧山体中开凿的一道开敞式明渠，明渠进口为反坡段。进口底高程为119.5米，反坡段末底高程为120.2米.，后接正坡，坡比为¡=0.0106。渠道底宽为16米~17米。溢洪道目前没有进水渠、衬砌、消能、翼墙等工程，水流下泄不畅，又因为没有消能工程，下泄水流直接冲淘两岸和下游河床，下游已冲淘一道5米多的深沟，并且溢洪道进口、堰面和两侧的岩石已经强风化不稳定，在本次除险加固中一并解决。

溢洪道没有修建引水渠、堰体、陡槽、消能等工程措施，致使泄洪能力受到严重影响，并且经过多年运行，渠底及两侧山体岩石风化严重，从而直接影响水库的安全运行。溢洪道下游的交通桥也存在安全隐患，急需更新改造。

4虹螺山水库洪水调节方案优选设计

虹螺山水库是一座中型水库，除本身承担着城市供水任务外，还承担着保护下游张相公乡12个村屯和葫芦岛市至朝阳公路的任务。依据国家《防洪标准》（GB50201—94）的规定，水库主要建筑物的等级为三级。又由于虹螺山水库的最高洪水位为124.522米，下游坝脚处地面高程为111.8米，溢洪道溢洪时，下游河道据水库坝脚的距离为2.0Km，河道比降为3‰，而实际两地之差为6.9米大于6米，因而下游河道在宣泄千年洪水284m3/s流量时，回水不影响坝脚安全，坝下呈无水状态。由此可得上、下游水头差为12.722米，大于10米。因此，虹螺山水库的防洪标准按《防洪标准》中表6.2.1中“山、丘区”条件确定，采用100年一遇洪水设计，1000年一遇洪水标准校核，对泄洪建筑物下游的尾水渠按30年一遇洪水考虑。

4.1溢洪道设计宽度方案比较

溢洪道现状宽度为16～17m，本次设计对溢洪道宽度进行18m、20m、22m的方案比较。通过调洪演算，当溢洪道的宽度为18m时，和宽度为20m时做比较，大坝需加高0.13m，而二个方案的投资相当。根据水库的特点，溢洪道宽度越宽，泄洪条件越好，相对于水库运用更加安全。但是当溢洪道的宽度为22m时，溢洪道右岸还需征地，左岸需动迁民宅12户和征用下游农田。因此通过投资比较，此方案也不可行。故选定溢洪道宽度为20m比较合适。溢洪道宽度方案比较见表1。

4.2溢洪道引水渠设计断面方案比较

方案一：引水渠边墙为浆砌石贴坡式挡土墙。引水渠布置形式为：进口0+020米长圆弧调整段为贴坡式浆砌石护坡，0+089米长引水渠为浆砌石贴坡式挡土墙，底宽20m，底板为50cm厚浆砌石衬砌。

方案二：引水渠边墙为浆砌石直立式挡土墙。引水渠布置形式为：进口0+020米长圆弧调整段为贴坡式浆砌石护坡，0+089米长引水渠为浆砌石直立式挡土墙，底宽20m，底板为30cm厚素砼衬砌。

方案三：引水渠边墙为钢筋砼悬臂式挡土墙。引水渠布置形式为：进口0+020米长圆弧调整段为贴坡式浆砌石护坡，0+089米长引水渠为钢筋砼悬臂式挡土墙，底宽20m，底板为30cm厚素砼衬砌。

经过以上三个方案的比较，方案一工程造价比较经济，施工比较容易且水流较顺畅。故选方案一进行溢洪道引水渠设计并用此方案进行泄流曲线的计算。

4.3溢洪道消能工设计方案比较

方案一：消能方式为陡槽接挑流鼻坎消能。

方案二：消能方式为陡槽接消力池消能。

消能工方案比较表

经过以上两个方案的比较，方案一工程造价较经济，且消能效果比较显著。故选方案一进行消能设计。

4.4溢洪道平面布置及边界条件的取定

桩号0+000～0+020为溢洪道进口圆弧调整段；0+020～0+109段为溢洪道引水渠，长89米，始端底板高程为119.682米，末端底板高程为119.90米，为梯形断面，边坡系数为1:0.5，底宽20米，为反坡ī=-0.002，边墙为贴坡式75#浆砌石，底板为50厘米厚浆砌石衬砌；0+109～0+124段为溢洪道宽顶堰体，堰体长15米，堰顶宽20米，堰顶高程120.2米；0+124～0+194段为溢洪道陡槽段，长70米，其中，0+124～0+139（15米）和0+176～0+194（18米）为直线段，0+139～0+176（37米）为转弯段，转弯半径为168.5米，溢洪道陡槽段比降ī=0.06，宽20米，边墙为C25钢筋砼，底板为0.5米钢筋砼衬砌；0+194～0+201为挑流鼻坎，挑射角34°，反弧半径R=12米。

5结语

总之，在对水利工程建设中水工设计方案进行对比研究时，要秉着科学和实事求事的态度，遵循方案对比原则，对方案设计、工程投资等因素进行综合评价分析，从中选出最优方案，实现水利工程建设投资效益最大化，更好地保障并促进流域的协调、可持续发展。

参考文献

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[2] 张彦法, 陈尧隆, 刘景翼.《水利工程》西安理工大学

[3]朱永春，刘朝英，果海威.《浅议水利工程设计中合理的投资控制》[J]．水利科技与经济，2008（7）.

[4]韩东伟，李敬祥.《水利工程设计中应注意的几个问题》[J].河北水利，2005（11）.

作者简介：

郑红英（1976，02），女，籍贯河北省唐山市，民族汉，中国共产党党员，34岁， 2001年毕业于沈阳农业大学，专业水利，学士学位，注册水利造价工程师，现就职于朝阳市水利建筑勘测设计院，技术职称工程师，主要从事水利工程规划、设计等工作。

赵学辉（1977，09），男，籍贯辽宁省阜新市，民族汉，中国共产党党员，33岁，2001年毕业于沈阳农业大学，专业水利，学士学位，注册水利造价工程师，技术职称工程师，现职务：朝阳市水利建筑勘测设计院总工程师，主要从事水利工程规划、设计等工作。