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【摘 要】 在大站水库除险加固工程初步设计中，溢洪闸的设计方案能起到画龙点睛的作用。根据大站水库上游的水文气象和洪水调节计算，大站水库1000年一遇（p=0.1%）校核标准洪水时最大下泄流量为2832m3/s，而水库现溢洪闸的最大泄量仅为1801.4m3/s，要使水库达到1000年一遇（p=0.1%）校核标准洪水的要求，提高溢洪道的泄洪能力是首先考虑的因素，溢洪闸建设方案的论证便是非常重要的因素。
【关键词】 除险加固；溢洪闸；扩孔
1.引言
大站水库位于山东省济南市章丘西巴漏河下游枣园镇大站村东，属小清河水系，控制流域面积440平方公里。是一座以防洪、灌溉为主，兼有供水、养殖等多用途的中型水库，总库容2233万方。大站水库下游500米处是胶济电气化铁路，1.5公里处是济青公路，15公里处是济青高速公里，下游有章丘的枣园、绣惠、刁镇、水寨等7个经济发达城镇，30多万人，40万亩耕地，地理位置十分重要。
2.工程设计及水库安全状况
2.1水库安全现状
水库建成后，有效的拦截和消减洪峰，为下游秀江河、小清河的安全泄洪发挥着重要作用。但是，由于大站水库存在着大坝不满足防洪要求、西副坝存在渗透变形的可能、右坝间绕渗、非常溢洪道无泄水通道等诸多安全隐患，水库不能按设计正常蓄水，不能发挥工程效益。
2.2工程鉴定
济南市水利局于2010年7月组织专家对大站水库进行了安全鉴定，根据水利部《水库大坝安全鉴定办法》，评定该坝为三类坝。水利部大坝安全管理中心以坝涵【2010】1912号文同意三类坝鉴定结论。为确保水库下游广大人民群众及城镇、交通、工矿的安全，充分发挥其防洪、灌溉等方面的社会效益和经济效益，尽早对该水库进行除险加固是十分必要的。
2.3工程设计
水库设计防洪标准为100年一遇设计，1000年一遇校核，现状1000年一遇洪水位83.13m，相应库容2233万立米，兴利水位78.00米，兴利库容961万立米；死水位69.00米，库容61万立米。水库工程枢纽由主坝、西副坝、东副坝、溢洪道、非常溢洪道、放水洞等工程组成。根据水利水电工程等级划分及洪水标准，工程等别III等，主要水工建筑物级别3级，次要建筑物级别4级。
2.4水文计算及洪水调节计算
根据大站水库水文观测资料现状条件及上游水文站资料，本次设计采用实测流量法和暴雨法两种不同方法计算设计洪水。经综合分析，确定采用由实测流量法计算的设计洪水成果。设计标准100年一遇设计洪峰流量为1723立米每秒，最大72小时洪量为6939万立米，校核标准1000年一遇设计洪峰流量3496立米每秒，最大72小时洪量为12176万立米。
由实测流量资料和暴雨资料两种方法计算的大站水库设计洪水，资料、方法、步骤均符合现行规范要求。设计洪水成果的选定应充分考虑洪水计算成果的合理性和可靠性，并应满足水库防洪安全的要求。根据《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-2006），由实测资料计算的设计洪水成果应属首选成果，故确定推荐由1963-2008年连续46年流量、洪量资料序列（考虑1911年等3场历史调查洪水）分析计算的设计洪水成果为最终采用成果。
水库现状汛限水位为74.50米，加固后起调水位采用兴利水位78.00米。洪水调节计算安一级控制，按50年一遇设计洪水控制下泄，超过50年一遇防洪高水位为自由敞泄。设计工况下，发生20年一遇（P=5%）标准洪水时，水库最高洪水位为78.28米，最大下泄流量为579立米每秒；发生50年一遇（P=2%）标准洪水时，水库最高洪水位为79.62米，最大下泄流量为1018立米每秒；发生100年一遇（P=1%）设计标准洪水时，水库最高洪水位为80.52米，最大下泄流量为1400立米每秒；发生1000年一遇（P=0.1%）校核标准洪水时，水库最高洪水位为83.20米，最大下泄流量为2832立米每秒，相应库容2257万立米。
3.方案的综合评比
可以看出，溢洪闸的最大泄量要达到2832立米每秒才能满足1000年一遇洪水校核标准，大站水库现使用溢洪闸是2005年除险加固时在原址拆除重建并已经通过竣工验收。该溢洪闸建有4孔10*6米平板钢闸门，闸底高程74.04米，该工程现运行良好，但最大泄量仅为1801.4立米每秒，达不到1000年一遇校核洪水标准2832立米每秒的能力，因此，需对水库大坝或溢洪闸进行改造以满足要求，现提供以下几方案进行评比：
3.1方案一：新建开敞式副溢洪道方案
在主坝左岸新建开敞式副溢洪道，副溢洪道中泓位于大坝桩号0+587.8，主要由引水渠、折线型宽顶堰、消能设施、海漫及出水渠组成。
根据计算，宽顶堰分4孔，每孔净宽15m，总净宽60m；宽顶堰按20年一遇洪水时启用，相应的堰顶高程78.73m。
3.2方案二：新建溢洪闸方案
在主壩左岸新建溢洪闸，新建溢洪闸中泓位于大坝桩号0+587.8，主要由引水渠、闸室段、消能设施、海漫及出水渠组成。
溢洪闸闸底板高程同现状溢洪闸，即74.04m。根据计算，新建2孔溢洪闸，每孔净宽10.5m。
随着章丘市社会经济的发展，目前水库周边道路、桥梁等基础设施较多，村庄、居民小区等距离库区较近，现状非常溢洪道外既是上河洽村，启用困难，且无洪水下泄通道，目前已不具备启用的条件。由于非常溢洪道无法启用，为了满足泄洪要求，在主坝桩号0+556.6～0+619段新建副溢洪道，为开敞式溢流堰，采用折线宽顶堰，总净宽60米，总宽62.4米，宽顶堰按20年一遇洪水时启用，堰顶高程78.73米，采用滴流式消能，在宽顶堰上方设有交通桥与坝顶路连接，交通桥为净7+2*0.50米人行道，桥面顶高程为84.15米，同主坝顶高程。交通桥中心线与主坝中心线对应，交通桥共4跨，净宽15.00米，交通桥荷载等级为公里II级。
3.3方案三：现状溢洪闸扩孔方案
现状溢洪闸为4孔，每孔净宽10m，溢洪闸闸底板高程74.04m，在现状溢洪闸左侧进行扩孔改造，相应改造进水渠、泄槽段及出水渠。根据计算，新建2孔溢洪闸，每孔净宽10.5m。
根据表1，方案一投资最省，且新建溢洪道为开敞式，在20年一遇洪水时方才启用，水库洪水宣泄主次分明，控制运用相对简单；但其位置位于主副坝结合处，坝体较高，溢洪道座落在土石坝坝体上，工程施工需要大挖大填，工程完工后存在沉降风险，管理运行中容易出现安全隐患，且很难修复。方案二投资最高，其位置泄洪后容易造成水流回旋冲蚀主坝坝角，并且没有明显的优势。方案三水流条件及地质条件最好，投资中等，建成后与原有四孔溢洪闸形成整体，便于日后管理。综合经济技术等因素考虑，推荐采用方案三：溢洪闸扩孔方案。
4.结论
工程设计方案的选择是至关重要的，不能仅仅以工程造价做比较，还要综合考虑地质、地址、施工条件、运行管理等综合考虑各方面利弊因素，为工程施工提供最佳方案。水利工程是利国利民的大事，工程方案的选择甚至比工程施工的质量管理更重要，一个好的方案能最大限度的节省投资，便于施工，并且能最大限度的发挥效益。
作者简介：杨斌，1979.03，大学本科，毕业时间：2009.01，山东农业大学，工作单位：章丘市大站水库管理处，助理工程师。
【关键词】 除险加固；溢洪闸；扩孔
1.引言
大站水库位于山东省济南市章丘西巴漏河下游枣园镇大站村东，属小清河水系，控制流域面积440平方公里。是一座以防洪、灌溉为主，兼有供水、养殖等多用途的中型水库，总库容2233万方。大站水库下游500米处是胶济电气化铁路，1.5公里处是济青公路，15公里处是济青高速公里，下游有章丘的枣园、绣惠、刁镇、水寨等7个经济发达城镇，30多万人，40万亩耕地，地理位置十分重要。
2.工程设计及水库安全状况
2.1水库安全现状
水库建成后，有效的拦截和消减洪峰，为下游秀江河、小清河的安全泄洪发挥着重要作用。但是，由于大站水库存在着大坝不满足防洪要求、西副坝存在渗透变形的可能、右坝间绕渗、非常溢洪道无泄水通道等诸多安全隐患，水库不能按设计正常蓄水，不能发挥工程效益。
2.2工程鉴定
济南市水利局于2010年7月组织专家对大站水库进行了安全鉴定，根据水利部《水库大坝安全鉴定办法》，评定该坝为三类坝。水利部大坝安全管理中心以坝涵【2010】1912号文同意三类坝鉴定结论。为确保水库下游广大人民群众及城镇、交通、工矿的安全，充分发挥其防洪、灌溉等方面的社会效益和经济效益，尽早对该水库进行除险加固是十分必要的。
2.3工程设计
水库设计防洪标准为100年一遇设计，1000年一遇校核，现状1000年一遇洪水位83.13m，相应库容2233万立米，兴利水位78.00米，兴利库容961万立米；死水位69.00米，库容61万立米。水库工程枢纽由主坝、西副坝、东副坝、溢洪道、非常溢洪道、放水洞等工程组成。根据水利水电工程等级划分及洪水标准，工程等别III等，主要水工建筑物级别3级，次要建筑物级别4级。
2.4水文计算及洪水调节计算
根据大站水库水文观测资料现状条件及上游水文站资料，本次设计采用实测流量法和暴雨法两种不同方法计算设计洪水。经综合分析，确定采用由实测流量法计算的设计洪水成果。设计标准100年一遇设计洪峰流量为1723立米每秒，最大72小时洪量为6939万立米，校核标准1000年一遇设计洪峰流量3496立米每秒，最大72小时洪量为12176万立米。
由实测流量资料和暴雨资料两种方法计算的大站水库设计洪水，资料、方法、步骤均符合现行规范要求。设计洪水成果的选定应充分考虑洪水计算成果的合理性和可靠性，并应满足水库防洪安全的要求。根据《水利水电工程设计洪水计算规范》（SL44-2006），由实测资料计算的设计洪水成果应属首选成果，故确定推荐由1963-2008年连续46年流量、洪量资料序列（考虑1911年等3场历史调查洪水）分析计算的设计洪水成果为最终采用成果。
水库现状汛限水位为74.50米，加固后起调水位采用兴利水位78.00米。洪水调节计算安一级控制，按50年一遇设计洪水控制下泄，超过50年一遇防洪高水位为自由敞泄。设计工况下，发生20年一遇（P=5%）标准洪水时，水库最高洪水位为78.28米，最大下泄流量为579立米每秒；发生50年一遇（P=2%）标准洪水时，水库最高洪水位为79.62米，最大下泄流量为1018立米每秒；发生100年一遇（P=1%）设计标准洪水时，水库最高洪水位为80.52米，最大下泄流量为1400立米每秒；发生1000年一遇（P=0.1%）校核标准洪水时，水库最高洪水位为83.20米，最大下泄流量为2832立米每秒，相应库容2257万立米。
3.方案的综合评比
可以看出，溢洪闸的最大泄量要达到2832立米每秒才能满足1000年一遇洪水校核标准，大站水库现使用溢洪闸是2005年除险加固时在原址拆除重建并已经通过竣工验收。该溢洪闸建有4孔10*6米平板钢闸门，闸底高程74.04米，该工程现运行良好，但最大泄量仅为1801.4立米每秒，达不到1000年一遇校核洪水标准2832立米每秒的能力，因此，需对水库大坝或溢洪闸进行改造以满足要求，现提供以下几方案进行评比：
3.1方案一：新建开敞式副溢洪道方案
在主坝左岸新建开敞式副溢洪道，副溢洪道中泓位于大坝桩号0+587.8，主要由引水渠、折线型宽顶堰、消能设施、海漫及出水渠组成。
根据计算，宽顶堰分4孔，每孔净宽15m，总净宽60m；宽顶堰按20年一遇洪水时启用，相应的堰顶高程78.73m。
3.2方案二：新建溢洪闸方案
在主壩左岸新建溢洪闸，新建溢洪闸中泓位于大坝桩号0+587.8，主要由引水渠、闸室段、消能设施、海漫及出水渠组成。
溢洪闸闸底板高程同现状溢洪闸，即74.04m。根据计算，新建2孔溢洪闸，每孔净宽10.5m。
随着章丘市社会经济的发展，目前水库周边道路、桥梁等基础设施较多，村庄、居民小区等距离库区较近，现状非常溢洪道外既是上河洽村，启用困难，且无洪水下泄通道，目前已不具备启用的条件。由于非常溢洪道无法启用，为了满足泄洪要求，在主坝桩号0+556.6～0+619段新建副溢洪道，为开敞式溢流堰，采用折线宽顶堰，总净宽60米，总宽62.4米，宽顶堰按20年一遇洪水时启用，堰顶高程78.73米，采用滴流式消能，在宽顶堰上方设有交通桥与坝顶路连接，交通桥为净7+2*0.50米人行道，桥面顶高程为84.15米，同主坝顶高程。交通桥中心线与主坝中心线对应，交通桥共4跨，净宽15.00米，交通桥荷载等级为公里II级。
3.3方案三：现状溢洪闸扩孔方案
现状溢洪闸为4孔，每孔净宽10m，溢洪闸闸底板高程74.04m，在现状溢洪闸左侧进行扩孔改造，相应改造进水渠、泄槽段及出水渠。根据计算，新建2孔溢洪闸，每孔净宽10.5m。
根据表1，方案一投资最省，且新建溢洪道为开敞式，在20年一遇洪水时方才启用，水库洪水宣泄主次分明，控制运用相对简单；但其位置位于主副坝结合处，坝体较高，溢洪道座落在土石坝坝体上，工程施工需要大挖大填，工程完工后存在沉降风险，管理运行中容易出现安全隐患，且很难修复。方案二投资最高，其位置泄洪后容易造成水流回旋冲蚀主坝坝角，并且没有明显的优势。方案三水流条件及地质条件最好，投资中等，建成后与原有四孔溢洪闸形成整体，便于日后管理。综合经济技术等因素考虑，推荐采用方案三：溢洪闸扩孔方案。
4.结论
工程设计方案的选择是至关重要的，不能仅仅以工程造价做比较，还要综合考虑地质、地址、施工条件、运行管理等综合考虑各方面利弊因素，为工程施工提供最佳方案。水利工程是利国利民的大事，工程方案的选择甚至比工程施工的质量管理更重要，一个好的方案能最大限度的节省投资，便于施工，并且能最大限度的发挥效益。
作者简介：杨斌，1979.03，大学本科，毕业时间：2009.01，山东农业大学，工作单位：章丘市大站水库管理处，助理工程师。