规划设计工作：陡河水库工程的综合利用

2023-06-18 理论教育版权反馈

【摘要】：陡河水库工程规划设计工作由河北省水利厅负责，规划设计人员有侯陆、于凤钧、陆景仪、胡文昆、董光鉴、段宪治等。陡河水库本着综合利用的原则进行规划设计，初期先完成拦洪工程，同时做到适当满足蓄水要求，以便将来扩建部分工程即可达到综合利用的目的。拦河坝在施工中，根据实际情况，经上级有关部门批准，对原设计作了部分变更。

陡河水库工程规划设计工作由河北省水利厅负责，规划设计人员有侯陆、于凤钧、陆景仪、胡文昆、董光鉴、段宪治等。他们深入工地，与地质勘察及施工部门积极配合，有许多重大的设计决策和设计变更都是在工地做出的；他们工作作风扎实，设计精心，为陡河水库的建设付出了很大心血，做出了突出贡献。

1954年7月，河北省水利厅提出陡河防洪工程计划任务书和技术经济调查报告。8月27日，河北省计划委员会提出审核意见，并以（1954）计基字第143号文报告国家计划委员会。12月18日，水利部下达计财综字第82022号批示文件，批准计划任务书，同时指示：“为了水利和土地资源综合利用，双桥水库（开始时定名，后改为陡河水库）应以拦洪并蓄水为设计任务，在初期可先按拦洪水库运用，也可订出分期施工方案。”

1954年11月，河北省水利厅编制陡河双桥水库工程初步设计书，上报水利部。1955年1月11日，水利部以设审字第47号文修正和补充初步设计的批复，要求补充坡地水文资料、库区迁移办法及与开滦矿总管理处订立协议等内容。据此，于1955年2月由水利部、地质部两部共同领导，两部及唐山市派员协助进行了地质勘察和其他有关资料的调查研究工作，依照勘察结果重新拟定了初步设计书。经两部审核后认为，总体布置与枢纽布置要结合远期蓄水要求，尚需进行比较研究。为了加速设计工作，河北省水利厅与水利部北京勘测设计院订立协议，由设计院负责技术指导，修正原初步设计，并据此编制施工详图。

陡河水库本着综合利用的原则进行规划设计，初期先完成拦洪工程，同时做到适当满足蓄水要求，以便将来扩建部分工程即可达到综合利用的目的。为保证唐山市区和京山铁路的安全，枢纽工程采用国定全苏标准按一等一级水工建筑物进行设计，以千年一遇洪水设计，万年一遇洪水校核，设计抗震烈度为7度。在洪水分析过程中，因陡河流量观测于1952年开始，且仅有汛期流量，资料不足，便综合了洪水调查及已有水位流量资料和雨量记录互相引证计算。雨量分析采用唐山雨量站1922～1955年连续记录为计算依据，确定2日暴雨411mm为设计雨量，605mm为校核雨量。根据唐山、双桥两站水位流量记录与陡河流域各雨量站资料，分析了降雨与径流关系，确定1727m3/s为设计洪峰流量，2673m3/s为校核洪峰流量；设计洪水总量为1.15亿m3，校核洪水总量为1.78亿m3。经过实测推算，年输沙量为3.763万m3，确定淤积年限为100年，淤积量为376万m3。经推算，当时唐山市区河道行洪能力，设计流量不超过300m3/s，校核流量不超过500m3/s。由于双桥至唐山市区间尚有196km2坡地，遇有暴雨还能产生较大径流，为满足唐山市区允许行洪能力，规划采取在坝址下游陡河右岸洼地修建滞洪区，用缩窄断面为泄水口，使之起滞洪作用。调度方法是水库尽量拦蓄洪水，滞洪区不加控制，保证万年洪水时通过市区流量不超过500m3/s，千年洪水时不超过300m3/s。水库枢纽工程布置，初期以输水洞泄洪，并使洞径大小适合宣泄施工流量及6～9月10年一遇洪水，以便播种小麦；蓄水时再建溢洪道，同时改建输水洞专供给工业用水及发电用水。输水洞进口安装中压闸门。

经过水利计算，水库死水位为27.70m，死库容为400万m3；蓄水位为31.4m，水库面积为12.0km2，库容为0.34亿m3；设计洪水位为36.47m，水库面积为31.2km2，库容为1.34亿m3；校核洪水位为38.5m，水库面积为41.6km2，库容为2.08亿m3。近期枢纽工程主要兴建拦河坝、输水洞两项工程，以及完成帷幕灌浆防渗墙工程。

1.拦河坝工程

根据坝址附近筑坝材料分布情况，对均匀土质坝、斜墙式复合土坝、心墙式复合土坝、塑性斜墙土石混合坝及水力冲填土坝等五种坝型进行比较。由于用砂质壤土修筑均匀土质坝，施工简单方便，土料数量充足，自然含水量一般为14%左右，较为合适，且施工时容易控制，渗透系数为每昼夜0.03m，渗透量不大。比较结果，选定均匀土质坝坝型。

双桥库址曾选定三条坝轴线进行比较。第一、第二两线位于第三线的上游，根据地形和地质条件，最后决定采用第三坝线。

土坝全长3867m，分为3段。设计坝顶高程39.0m，防浪墙顶高程40.2m，坝顶宽度5m，做成碎石路面。桩号0+000～0+150为河床段，坝高一般20m左右，坝脚下设滤水坝趾排水；桩号0+150～1+700为一级台地段，坝高一般为13m左右，在坝身内距下游坝趾23m处设纵向排水暗管一条，通过横向排水管至坝脚外的排水沟；1+700～3+867为二级台地段，坝高一般为4m左右。前两段为水库主坝，长1700m，第三段为水库副坝，长2167m。根据坝坡稳定分析确定：上游坡在高程32.0m以上为1∶3.5，以下为1∶4.5；下游坡在高程32.0m以上为1∶3，以下为1∶4。在桩号1+340～1+680淤泥基础段，下游坡在高程32.0m以下为1∶6，其他坡度不变。在上、下游高程32.0m处均设戗台，宽2m。

上游坝坡根据唐山地区冰冻深度，采用1.5m厚防冻砂层；该层以上设反滤层，由粗砂砾石组成，各厚0.15m；反滤层上为干砌块石护面，厚0.25m，块石下用厚0.1m的碎石垫层以确保稳定。下游坝面利用隧洞开挖出的碎石护坡，厚0.15m。坝顶防浪墙采用钢筋混凝土修筑。

拦河坝在施工中，根据实际情况，经上级有关部门批准，对原设计作了部分变更。上游坡在高程32.0m以上变更为1∶3，以下变更为1∶5；下游坡变更为在高程33.0m以上为1∶2.5，以下为1∶4.5。上游坡原设计防冻砂层厚1.5m，因冻层厚1.0m，且上面还有反滤层，故将防冻砂层变更为1.0m厚。由于施工单位找到一种颗粒级配较好的砾石，便以厚0.2m砾石代替原设计粗砂和砾石层。下游坝坡增铺0.7m厚细砂层，以备防冻、防冲。施工中因被暴雨冲成许多顺坡小沟，决定做成几种不同形式以找经验。0+150～0+425段改做成斜方格反滤沟，河床段及一级台地戗台以上在细砂层表面多加0.15m厚山皮土，二级台地将细砂改铺弃土。防浪墙原设计为钢筋混凝土结构，施工中为了节约水泥，改为白灰砂浆砌石。

2.输水洞工程

根据地质、水流条件和工程造价比较了三条中心线后，最终选定了最外侧一条。这条线水流条件较好，开挖石方也少，可修筑暗洞，造价低。

输水洞建在拦河坝东端，凤山脚下，全长640m，其中包括引水渠长173.05m，进水塔长8.7m，渐变段长8.9m，隧洞长145.6m，消能段长40.75m，尾水渠长263m。引水渠底高程22.5m，渠底纵坡1/2000，底宽5m。进水塔设两个宽1.75m、高3m的长方形进水洞口，底高程22.4m；由两扇中压钢闸门和人力启闭机控制，每扇闸门宽1.83m，高3.2m。隧洞直径3.6m，洞底纵坡1/50，出口底高程20.0m。消能池底高程16.5m，池深3.5m。设计最大流量为156m3/s。这些工程大部分是石方开挖，钢筋混凝土浇筑，灌浆和山坡岩面喷浆。

在施工中，将消能池底高程变更为18.0m，池深变更为2m；将人力启闭机变更为启闭力为40t的电动手摇启闭机控制。

3.帷幕灌浆

为防止拦河坝与凤山接头处因岩石破碎造成渗漏，决定采用水泥浆灌成帷幕3支。上支自河床齿墙东端至坝轴与输水洞中心线相交处，灌33孔；下支自洞与坝交点处沿坝坡方向向下游延伸，灌20孔；中支自洞与坝交点处伸入凤山，灌32孔；共计85孔，长3215.04m。

帷幕灌浆工程，原设计要求孔深一律自地面往下钻30m，后来考虑这样做防渗效能不大，经地质部建议，一律改为自高程37m做到高程0m，灌浆孔数增加到183孔，总长增加到5180m。

规划设计工作：陡河水库工程的综合利用

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