泥河水库泄洪闸下消能防冲加固工程的特点与效果.docx

泥河水库泄洪闸下消能防冲加固工程的特点与效果刘享东1,王玉莲2,卢永国1,闫仰中2(11黑龙江省泥河水库管理处,黑龙江兰西151500;21黑龙江省水利水电勘测设计研究院,哈尔滨150080)摘要:通过对泥河水库泄洪闸下消能防冲加固工程的设计、施工及运行总结,进一步证明了在平原地区,当承泄河道存在着向源性切割且尚不稳定的条件下,闸下消能防冲采用沉井基础“固守一线”是合理的、成功的、可行的。关键词:技术总结;泄洪闸下;消能防冲;沉井;固守一线中图分类号:TV653文献标识码:A1988～1989年,黑龙江省水利勘测设计院对泥河水库泄洪闸下消能防冲部位所出现的严重危及水库安全问题进行了调查研究,并及时提出了相应的整治方案和施工图,使之付诸实施。至今,工程已经过了十几年的运行检验,证明了当时所采用的工程方案措施是经济的、实用的、安全的、可靠的。当时出现的问题主要有两个:一是由于闸下泄洪承泄河道产生向源性切割并有逐年加剧趋势,致使泄洪闸下水位不能很好衔接,由此导致闸下消能防冲设施遭受严重冲刷破坏;二是护坦后干砌石海漫遭破坏后,护坦末端混凝土板下由于分缝处沥青木板腐烂,水流由此进入,产生严重接触冲刷,使板下不同程度地产生架空现象。上述两个问题如不及时处理,将会严重危及水库渡汛安全。现针对第一个问题进行技术总结。1工程概况泥河水库位于黑龙江省兰西、呼兰、绥化3县(市)的交界处,在呼兰河支流泥河下游,坝址以上控制流域面积1515km2。该水库是一座以防洪除涝为主,兼灌溉、养鱼综合利用的大(2)型平原水库。水库枢纽属Ⅱ等二级工程,主要建筑物按Ⅱ等二级设计,水库防洪标准按50a一遇洪水设计,500a一遇洪水校核,校核总库容为1113亿m3。本次消能防冲加固工程降低一级,采用50a一遇洪水设计,100a一遇洪水校核,按Ⅱ等三级设计。水库始建于1958-08,1975-08开始续建,1997-10竣工,1978-11由省验收委员会验收交付使用。1988年汛后,提出并由省院完成了泄洪闸下消能防冲加固工程设计,1989年进行了泄洪闸下消能防冲加固工程施工。水库枢纽主要包括:土坝、溢洪道、和2座灌溉洞。土坝为均质土坝,总长度为6160m,其中主坝长4310m,副坝长1850m,主坝平均坝高618m。溢洪道位于主河道左岸,为开敞河床式,泄洪闸8孔,每孔净宽7m,总净宽56m,宽顶堰过流,采用底流二级消能,堰顶高程130100m,消力池底高程127150m,设计泄量250m3/s,校核泄量为720m3/s。另有呼兰灌溉洞,设计流量为812m3/s,位于主河槽左岸;兰西灌溉洞设计流量为414m3/s,位于主河槽右岸。泄洪闸后海漫长35m、混凝土板护坦长21m、干砌石防冲槽长10m,末端总宽度为102m,其后紧接2215km,经人工整治的承泄河道,入呼兰河后再泄入松花江。泄洪闸座落在亚黏土地基上,厚8m,其下为粗砂和砂砾石,厚7m,再下为泥质页岩,出露高程在115150m。2存在问题及原因分析泄洪闸以下泥河河道担负着水库向下泄洪和两岸2495km的排水除涝任务。自1988年汛后,水库经过4次泄洪(1983、1985、1987、1988年)近10几年的运行,主体工程基本完好,充分发挥了防洪、除涝、灌溉、养鱼等综合效益。但同时承泄河道出现了严重的向源性切割冲刷,造成闸下水位衔接不良,已危及泄洪闸主体工程的安全。1979年,在自然河道基础上,采取裁弯取直,新开挖了承泄河道,长2215km,沿河两岸修建堤防。新河道比降为331/2600,设计流量起始段为70m/s,末端97m/s,设计流速为0195～1102m/s;河底宽起始段34m,下游为41m;水深1194～210m,两岸堤距300m。而原天然河道长为44km,河道弯曲系数为2,比降为1/4400,两侧为民堤,堤距1～3km,行洪面宽而水深较浅。河道自1983年明显看出冲刷严重,至1988年汛后,普遍冲深到地面以下已达7～8m,个别河段冲深达10余m。河道由原设计为宽浅式变成了窄深式河槽。全河大体上可分为3段。第一段自闸下桩号为0+000～1+000范围,冲刷较为严重。其中自泄洪闸防冲槽以下500范围内,自渠底向下冲深由4～5m加深到15m,形成一个长130余m,宽50～60m的大深坑,估计深入基岩内为215m,高程为113140m。第二段自桩号1+000～17+000(即泥兰桥以上),河道普遍向下切5～6m,形成自滩地以下平均深7m左右的河槽。河底比降冲成1/4000。第三段自桩号17+000以下至入呼兰河口,该段冲刷不大,个别还有淤积现象。河底比降为1/8000。从1988年汛后实测水库最大泄量200m3/s的洪痕看,河道在桩号17+000以上段均不出槽,泄量已由70～97m3/s加大了1倍;下段虽然跑滩,但水