石佛寺水庫工程總體布設綜述

尹麗麗

(遼寧省建平縣水資源管理辦公室，遼寧 建平 122400)

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石佛寺水庫工程總體布設綜述

尹麗麗

技術論壇

(遼寧省建平縣水資源管理辦公室，遼寧 建平 122400)

在本著利于水庫管理和發展的前提下，對水庫的總體工程布設進行論述,其中中壩址方案的方案可以代替下壩址方案的所有功能，經過對比分析弧門方案除直接投資較大外，在其他方面均優于雙扉門方案，所以選取了弧門方案來，同時弧門方案所具有的一些綜合效益是其他方案所不能替代的，所以優先選擇弧門方案。

壩址；弧門；總體布置；樞紐布置；石佛寺水庫

1 壩址比選

石佛寺水庫是遼河干流上唯一的一座控制性工程，壩址位于遼寧省沈陽市新城子區黃家鄉和法庫縣依牛堡鄉石佛寺水庫在七星山壩址、石家荒地壩址和珠爾山壩址(以下分別簡稱下、中、上壩址)之間進行比選，以確定最合適的水庫位置。

水庫下壩址是20世紀50年代最初確定的壩址，左岸為一石質山頭，即七星山，右岸為賀爾海村附近的二階臺地，主壩長8800m，左側還可利用沈北大堤作為副壩。當時庫區內荒地沼澤地較多，土地開發利用程度較低，人口也沒有現在稠密。國營724廠試彈靶場也是在1956年才建成使用的。當時選擇七星山壩址，正是考慮了該處地形、地勢條件較好，水庫回水距鐵嶺市較遠，為水庫增大庫容留有較大余地等優點。

石佛寺水庫中壩址是1995年初，針對下壩址庫區內有724廠試彈靶場和錫伯族少數民族動遷的難題而提出來的壩址方案。該壩址方案主壩自右岸的石家荒至左岸遼大農場附近，折向東到大丁字泡附近，再折向北，至西小河村北，主壩全長12.43km。副壩利用原遼河大堤及支流回水堤加高配厚而成，左右岸副壩共長33.7km。

石佛寺水庫上壩址也是1995年初，針對下壩址提出的比較壩址，水庫主壩自左岸的珠爾山壩至右岸的寧蒙山，總長5985m。副壩利用原遼河大堤及支流回水堤加高配厚而成，左右岸副壩共長21.3km。此方案主、副壩長都比中壩址短，能夠減少工程量，但由于庫區回水和庫末端泥沙淤積，將使鐵嶺市城區附近遼河部分的地下水位抬高，可能造成城市浸沒問題，同時泥沙問題也將影響鐵嶺市排水，故舍棄此方案[1]。壩址的確定，主要在中壩址和下壩址兩者中進行比選。

1.1 地形、地勢和地質條件比較

石佛寺水庫下、中兩壩址均在沈陽市新城子區的黃家鄉和法庫縣的依牛堡子鄉境內，兩壩址相距約10km，遼河在該段基本上是東北-西南走向，地形和地勢也同處于遼河沖積平原北部與鐵嶺丘陵的相接地帶，河谷比較開闊，河道蜿蜒曲折，沿河兩岸多廢河道及牛軛湖，總體地勢是由東向西，由兩側向遼河平緩傾斜，其間偶有少數凸凹起伏和坑洼濕地，庫區內一、二級階地的地面高程在45～60m左右，一期工程淹沒區內地面高程為42～49m。剝蝕地形分布于兩壩址的壩頭附近，堆積地形廣泛分布。河槽寬100～200m左右，河床標高為39m(七星山)～41m(石家荒)，低漫灘高于遼河水面2～3m，地面相對高差1～3m。七星山為鞍山巖，石家荒(帽山)、團山、南山及珠爾山等為震旦系混合巖。兩方案主壩等主要建筑物基礎均有液化問題需要處理。因此，從地形、地勢和地質條件看，兩壩址方案基本相同。

1.2 水工總體布置比較

下壩址的遠期工程布置，除泄洪閘外，還包括攔河壩(壩長2140m)，右主壩(壩長6770m)、左側副壩(壩長17500m，可利用現有的沈北大堤10700m)。在主、副壩中，除攔河壩和左側副壩有6800m為新筑工程外，其余的主、副壩均可利用經整修、加固處理的現有堤防；中壩址遠期工程布置，除泄洪閘與下壩址方案相同以外，其余均為新筑工程，挖填方工程量較大[2]。故此，就遠景工程來講，下壩址方案要明顯優于中壩址。

就一期工程來講，下壩址的庫區各支流，如西小河、長河、羊腸河、萬泉河等均需修回水堤作為副壩，連同遼河左、右兩側其他副壩，總長達47.3km；中壩址的左、右岸副壩與拉馬河回水堤總計長度為33.7km。因此，一期工程的中壩址方案要優于下壩址方案。

1.3 水庫庫區淹沒比較

由于兩壩址方案所處地區的地形、地勢比較相近，二期工程正常蓄水位下的淹沒面積無明顯差別。但是下壩址方案，庫區內有國營724廠試彈靶場和錫伯族少數民族動遷問題，尤其是試彈靶場動遷問題。經多次與有關部門進行榷商，中國兵器工業總公司軍品局，于1993年8月以兵軍[1993]224號文明確表示 “國營724廠在保軍中具有重要作用，必須保留”，“建議對水庫建設方案進行多方案比較，避開724靶場”。另外，下壩址庫區內是錫伯族的發祥地和聚居地，共有錫伯族約0.74萬人，搬遷錫伯族也將遇到較大困難。而中壩址方案既可以避開724廠靶場，又可以較少的動遷錫伯族居民。

1.4 一期工程投資比較

下壩址方案的估算總投資為21.76億元，其中工程投資約為10.76億元，靶場動遷投資約為11.0億元，占總投資的一半以上，造成極大的資金浪費；中壩址方案的估算總投資為13.55億元，遠小于下壩址方案的總投資金額。故在一期工程投資方面，中壩址方案明顯優于下壩址方案。

2 樞紐布置

水利樞紐的布置需要把各建筑物有機的、互相關聯的妥當安排，使其各得其所，即要安全可靠，又要經濟合理，要盡可能保證施工互不干擾，還要考慮管理運用方便。本樞紐工程包括：攔河主壩、副壩、泄洪閘、水庫范圍內遼河支流的改造工程、交叉建筑物工程、水庫管理局土建工程等[3]。

2.1 攔河主壩及副壩布置

攔河主壩根據地形條件布置成折線型，其右端AA點布置在石家荒地，經祁家圍村堤V2點到大、小丁家泡之間的C′點、原西小河堤的D點，與原遼河大堤相連利用原堤線延至西小河山的F點，其中在原遼河主河道附近嵌有泄洪閘，主壩總長12.432km，其中新筑壩段10.927km，與遼河大堤相結合段1.505km。

副壩在現狀堤防基礎上加高培厚。分為左副壩和右副壩。其中左副壩起點F點設在西小河口村，終點設在藥王廟，由兩自然段組成，長度為9307m。右副壩起點EZ1設在石家荒地的帽山，從石家荒地的帽山，經過南山、拉馬河、李家窩堡、蓮花臺、石砬子、胡家窩棚至阿吉堡子和古城子之間的陡坎高地處。根據地形、地質及原有資料情況，右副壩共分七段，從下游至上游依次為：祝家堡段、陳平堡段、拉馬河口段、李家窩堡段、蓮花臺段、石砬子段、胡家窩棚段。

2.2 泄洪閘及泄水洞布置

2.2.1 泄洪閘的布設位置選擇

規范合理的布置泄洪閘是水庫防洪安全的重要保證。泄洪閘的布置不僅要考慮到地質結構、經濟、工程量、結構安全、建成后的運行管理等方面，還要綜合考慮庫區淹沒影響和生態環保等問題。

根據前期的地質勘測結果，適宜布設泄洪閘的位置有兩個，分別是：攔河主壩右端的主河道上和主河道左側臺地上。分別對這兩處閘址進行比較分析，以選擇其中最合適的位置布置泄洪閘[4]。

方案①泄洪閘布置在主河道上：閘與河道基本垂直，閘兩端與主壩相連，閘堰頂高程為41.00m，凈寬200.00m，共設16孔，每孔凈寬12.50m。泄水洞設在泄洪閘左側，洞底高程與堰頂相同。閘布置在河道上，使河道水流上下游銜接順暢，閘堰頂高程可設置較低，使泄量增加，開挖量最少。該方案的主要缺點是：由于水庫地形的原因，在宣泄洪水時水流條件較差，特別是沿攔河主壩左段，可能出現順壩向的水流，影響泄量的同時還會侵蝕部分壩段，給壩體的安全帶來隱患，這就必須在局部壩段加強防護，增加了工程量[5]。

方案②泄洪閘布置在河左岸灘地上：在方案①的基礎上把泄洪閘平行向左側移動60.0m至灘地上，此方案泄洪條件較前方案好，滿足泄洪要求。但由于泄洪閘局部移至臺地，大大增加了閘上游引渠及下游尾渠的開挖量，很不經濟。

根據庫區地形、壩線布置、地質條件、工程量以及運用條件等因素綜合考慮，決定采用方案①，將閘位布置在攔河主壩右端的主河道處，泄洪洞設在泄洪閘左端。

由于閘前水位變幅不大，壩高較低，泄水流量較大，采用無胸墻的開敞式水閘。泄水洞布置在泄洪閘左側，能使進出閘水流平順均勻，閘中心線基本與河道中心水流方向一致。

2.2.2 泄洪閘的閘門型式選擇

泄洪閘的閘門型式選擇兩種方案進行比較：異型雙扉門方案和弧形門方案。兩種方案中閘門的總凈寬均為200.00m，共設16孔，每孔凈寬12.50m。

異型雙扉門方案：閘室堰面采用平底寬頂堰，閘底板高程41.00m，與河底高程相同。閘底板順水流方向長23.50m，底板厚1.50m，底板齒墻深1.00m。閘墩長21.50m，閘墩頂高程53.20m。中墩厚3.00m，共8個；縫墩厚3.50m，共7個；邊墩采用直墻式。閘墩下游側設置交通橋，交通橋中心線與壩軸線重合，橋面寬6.00m，橋面高程53.20m，交通橋采用T型梁簡支結構。閘墩上游側設置排架，工作橋布置在排架上，頂高程62.20m。

弧門方案：閘室堰面采用平底寬頂堰，閘底板高程41.00m，與河底高程相同。閘底板順水流方向長31.70m，底板厚1.50m，底板齒墻深1.00m。閘墩長30.70m，閘墩頂高程53.20m。中墩厚3.00m，共8個；縫墩厚4.00m，共7個；邊墩采用直墻式。閘墩上游側設置交通橋，交通橋中心線與壩軸線重合，橋面寬9.50m，門機軌距6.5m，橋面高程53.20m，交通橋采用T型梁簡支結構。

異型雙扉門方案和弧門方案在技術上均是可行的，兩方案各具特點，具體比較如下。

1)設計技術比較：兩方案設計在技術上均可行，但雙扉門方案存在著上、下閘門間止水處理等技術難題；弧門方案的工作門沒有門槽，水流不產生突變，過流條件比雙扉門方案好。此外，弧門方案沒有高排架，整體造型較矮，抗震性能也比雙扉門方案好?；￠T方案在結構設計中，技術上更為安全可靠，優于雙扉門方案。

2)經濟比較：對上述兩方案進行水工、金屬結構、電氣等方面的綜合經濟比較?；￠T方案的投資為15852.6萬元，雙扉門方案的投資為14293.88萬元，弧門方案比雙扉門方案多投資1558.72萬元。因此，從工程投資的角度上講，雙扉門方案更加經濟。

3)施工比較：兩方案的施工精度要求均較高，施工條件與難度也基本相同，但雙扉門方案上、下扉門間的止水難度較大，在施工上稍遜于弧門方案。

4)管理運用比較：弧門方案閘門開度可任意調節，調節流量比雙扉門(只能有一、二個開度)方案靈活。根據本工程水閘較寬，同時防洪時要求嚴格控制泄量的特點，弧門方案更利于防洪時的管理調度；雙扉門方案上、下扉門之間的止水難度較大，不利于蓄水期的管理運用。因此，從管理運用的角度上看，弧門方案遠遠優于雙扉門方案。

5)綜合利用比較：隨著社會的發展，要求水工建筑物不僅能滿足使用功能，還應綜合考慮其他功能。石佛寺水庫地處沈陽市近郊，是旅游的黃金地段，水庫樞紐的興建，形成了一個新的旅游景區，因此庫區內的建筑要盡量符合美觀要求?；￠T方案較之雙扉門方案布置平整、美觀，與周邊建筑物及景物協調一致，因此，弧門方案更利于水庫樞紐的綜合發展。

3 泄洪閘、泄水洞的總體布置

3.1 泄洪閘總體布置

石佛寺水庫泄洪閘縱向全長約為1250m，包括上游連接段、閘室段和下游連接段三大部分。其中上游連接段包括引渠、上游護底、上游鋪蓋、翼墻和護坡；閘室段由底板和閘墩、閘門、工作橋、啟閉機室、交通橋等組成；下游連接段包括斜坡段、消力池段、海漫段、防沖槽、尾渠以及兩岸的翼墻與護坡。

3.2 泄水洞總體布置

為了給二期工程及水庫蓄水作準備，根據下游環境用水及農業灌溉需要小流量泄流的要求，在泄洪閘左側設一泄水洞，設計流量60 m3/s，孔口尺寸3m×4m，采用豎井式結構，頂高程53.20m，洞后接混凝土方涵，上面填筑土壩材料至壩頂高程53.15m，出口消能與泄洪閘共用一個消力池。本次設計時，一期工程泄水洞只做檢修門槽和工作門，暫不設置檢修門及啟閉設備，待二期工程興建時再行增設即可。

泄洪閘鑲嵌在主壩中，與壩軸線平行，右岸邊墩與主壩用刺墻連接。刺墻長20.00m，頂寬0.50m，上下邊坡均為1∶0.02，頂高程50.50m，底高程39.50m。泄洪閘總寬257.00m，樁號從0+168.00到0+425.00，溢流總凈寬為200m，共分16孔，每兩孔一聯，共八聯。閘下采用底流式消能，下游翼墻的擴散角為7°。

1)上游連接段

引渠底高程41.00m，兩側用干砌石護坡，護坡長度100m，邊坡1∶3.5，護砌厚度40cm，干砌石護坡下用20cm碎石和一層無紡布作反濾層，防止護坡下填土的顆粒被淘刷帶走。上游護底采用漿砌石結構，長30.00m，寬377.5m，厚0.40m，齒墻深2.00m，漿砌石下鋪20cm碎石墊層。上游混凝土鋪蓋長27.00m，厚0.40m，齒墻深2.00m，鋪蓋下鋪10cm素混凝土墊層。右側翼墻平面上用直線段和圓弧段與閘室段連接，直線段長25.00m，圓弧段半徑25.00m，圓心角70°。左側翼墻與泄水洞邊墩相聯，采用1/4橢圓型曲線，長軸半徑40m，短軸半徑20m，直線段長度40m，壩軸線方向水平投影長80m。

2)閘室段

閘室堰面采用平底寬頂堰，閘底板高程41.00m，與河底高程相同。經過金屬結構方案比較后決定，工作門采用弧門。工作門前只設檢修門槽，Ⅰ期工程不蓄水時不做檢修門，不設啟閉設備。閘底板順水流方向長31.70m，底板厚1.50m，底板齒墻深1.00m。閘墩長30.70m，閘墩頂高程53.20m。中墩厚3.00m，共8個；縫墩厚4.00m，共7個，縫間設雙層橡膠止水帶；邊墩采用直墻式。閘墩上游側設置交通橋，交通橋中心線與壩軸線重合，橋面寬9.50m，橋面高程53.20m，交通橋采用簡支T型梁結構。為滿足Ⅰ期工程可能出現的蓄水要求，需要布置檢修門門機軌道，軌距6.50m。門機梁高1.3m，梁肋寬350mm；其它梁高1.1m，梁肋寬250mm。閘墩下游側設置工作橋，橋面寬6.00m，橋面高程57.00m，工作橋亦采用簡支T型梁結構，梁高1.0m，梁肋寬250mm，橋上布置啟閉機室，啟閉機室凈寬3.5m，凈高4.0m。啟閉機室分縫與閘室分縫一致，兩孔設一沉陷縫。

3)下游連接段

斜坡段是聯接閘室段和消力池的過渡段。斜坡段長14.00m，坡度1:5，在斜坡和閘室底板之間布置一0.50m水平段，斜坡段總長14.50m，上游齒墻深1.50m，底板厚1.00m，底板下鋪10cm素混凝土和20cm碎石墊層。斜坡段兩側采用懸臂式擋土墻。

消力池采用矩形斷面，池深2.80m，池長34.00m，底板頂高程38.20m，底板厚度1.00m，底板上設排水孔，孔徑50mm，孔距1.50m，梅花型布置。底板下鋪10cm素混凝土、20cm碎石及一層無紡布。消力池末端設池坎，坡度1:1，坎頂高程41.00m，頂寬1.00m。消力池末端齒墻深2.20m，底寬1.00m。兩側采用懸臂式擋土墻。

護坦段長30.00m，底板頂高程41.00m，混凝土底板厚1.00m，上、下游齒墻深1.50m，齒墻底寬1.00m。底板上設排水孔，孔徑50mm，孔距1.5m，梅花型布置。底板下鋪10cm素混凝土、20cm碎石及一層無紡布。兩側采用懸臂式擋土墻。

海漫段長60.00m，底坡1∶30，底板頂高程從41.00m降至39.00m。漿砌石底板厚1.00m，上、下游齒墻深1.50m，齒墻底寬1.00m。底板上設排水孔，孔徑50mm，孔距1.5m，梅花型布置。底板下鋪20cm碎石及一層無紡布。兩側采用懸臂式擋土墻。

防沖槽段長47.96m，其中上游斜坡段長15.00m，底板采用干砌石結構，坡度1∶5，底板高程由39.00m降至36.00m。上游齒墻深1.50m，齒墻底寬1.00m；下游齒墻底高程34.00m，齒墻寬1.50m。防沖槽開挖底高程36.00m，長20.00m，拋石填筑到38.00m高程，38.00m～39.00m高程填筑鐵絲石籠，下游用1∶5反坡與尾渠相連，反坡段高程由39.00m升至41.00m，長10m，采用40cm厚干砌石結構。干砌石下鋪20cm碎石墊層及一層無紡布。防沖槽左、右兩側開挖邊坡1∶3.5，采用40cm厚漿砌石護坡，漿砌石護坡下鋪20cm碎石墊層。

反坡段后接尾渠與原河道相連，尾渠底高程41.00m，尾渠左岸開挖邊坡1∶3.5，右岸回填邊坡1∶3.5，左、右岸均用40cm厚干砌石護坡，護坡長度200m，干砌石護坡下面設20cm厚碎石和一層無紡布。

4 泄水洞工程布置與結構型式選擇

泄水洞孔口尺寸為3m×4m，樁號從0+425.00至0+431.00，為單孔泄流。泄水洞閘室底板長16m，寬6m，厚1.5m。工作門槽和檢修門槽間設有胸墻，胸墻頂高程53.20m，底高程45.00m，厚40cm，并設上、中、下3道橫梁，以加強胸墻整體強度。工作門槽下游設擋土墻，擋土墻頂高程53.20m，底高程45.00m，擋土墻底板厚1m，與閘墩整體澆筑，泄水洞左邊墩為扶壁式擋土墻結構，踵板長8m；右邊墩為直墻式。泄水洞方涵直線段長27m，后接轉彎段，轉彎半徑為15m，圓心角42.17°，伸入消力池內1m。

5 交通工程及水庫管理局布置

5.1 對外交通

石佛寺水庫樞紐區段內的203國道，是對外交通的主要通道。其與樞紐在大丁家泡處與主壩相交，由于左右副壩利用原遼河大堤，副壩對外交通共設12個交叉段，與相鄰公路相接，引路段共長4.0 km，主、副壩無對外交通要求。

由于西小河改道把203國道切斷，需新建交通橋一座，長64m。同時，為管理和便民需要建一座便橋跨西小新橋，橋長為40m。為右副壩交通連接，陳平堡至南山穿越拉馬河修建交通橋一座，長約50m。

5.2 內部交通

樞紐內部交通，主要利用主、副壩壩頂。主、副壩壩頂設計寬度均為6.0m，路面為泥結石和部分瀝青混凝土路面。長度共約42.60km，能夠滿足內部交通要求。

5.3 水庫管理局工程

為方便職工生活和庫區管理工作的開展，水庫管理局分設二處，管理局機構設置在沈陽市渾南區，壩址附近設有水庫前方管理所。共占地2.3 hm2，建筑面積8165m2。

6 結 語

中壩址方案可以代替下壩址方案的所有功能，又可以避開長河污水進入庫區，減少了向城市供水時水質處理的措施和費用；通過西小河改道和萬泉河的整治可以減輕遠期蓄水運用時對水庫周邊的浸沒影響；同時也不會對鐵嶺市產生安全威脅。因此，中壩址方案是現實可行的，最終決定將水庫布置在石家荒地壩址。通過以上幾個方面的比較，弧門方案除直接投資較大外，在其他方面均優于雙扉門方案，同時弧門方案所具有的一些綜合效益的經濟價值是很難計量的。

[1]劉遠征,楊子榮,吳勇.錦凌水庫壩址工程地質與評價[J].東北水利水電，2005(02)：32-35.

[2]許道龍.渦河大寺樞紐工程總體布置方案分析[J].水利規劃與設計，2005(04)：67-68.

[3]項武林.三河水電站工程總體布置設計[J].科技資訊，2007(22)：13-15.

[4]張偉.溫泉水電站工程總體布置設計[J].黑龍江水利科技，2014(01)：97-100.

[5]許道龍.渦河大寺樞紐工程總體布置方案分析[J].水利規劃與設計，2005(04)：111-113.

2016-08-21

尹麗麗(1977-)，女，遼寧建平人，工程師。

1007-7596(2016)09-0052-05

TV62

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