斯里兰卡延河水库工程设计

SMALLHYDＲOPOWEＲ2019No.2，TotalNo.206

斯里兰卡延河水库工程设计

闫海禄

(中工国际工程股份有限公司，北京市100080)

摘要:结合斯里兰卡延河水库工程的地形地质特点，对其坝址坝型选择、工程总体布置、大坝结构设计及基础处理

进行了详细介绍。

关键词:水库;坝设计;工程布置;基础处理;筑坝材料

1工程概况

延河水库工程位于斯里兰卡东北部Anuradha-

Labukanda小山之间，地面高程25.0～29.0m;3号副坝在Labukanda小山和水库右岸山地之间，地面高程34.0～38.0m;4号副坝位于水库右岸山地间垭口，地面高程39.1m。

主坝区域覆盖层主要为冲积层，在山坡和两坝肩附近地区覆盖着山麓堆积和岩屑组成的坡积物可达5m厚，低平的山岗由残积土覆盖。在延河流域冲积层可分为两个单元:第一单元是上层的黑色或深褐色的软塑有机质粘土，以及含细砂粘土、含泥质砂夹层或透镜体;有机质主要以分散胶体的形式存在。局部地方未分解的植物纤维仍存在于有机质粘土内(高达5%)。粘土层内可见浅灰色或灰白色二氧化硅残骸(小于2cm)和次生深色矿石结核。第二个单元是下层，由未分选浅灰色或浅棕色粘质粉土或粘土质砂或细砂质粉土夹层及透镜体，偶尔为薄层砂砾。相对于上述第一单元地层，该层中的有机质含量低很多;上层是可塑的和不透水的，下层大部分是渗透性较好的，没有塑性或可塑性非常差的。主坝区主要岩石类型是紫苏花岗岩或紫苏花岗片麻岩，间夹薄层的角闪石黑云母片麻岩或角闪岩。钻孔结果表明，冲积层覆盖于基岩、残积土层或全风化岩石上。坝肩的基岩风化厚度一般较大，右岸全风化岩石层厚度约6m，左岸约3m。包括残积土和全风化岩层在内，覆盖层总厚度从5.0～13.1m不等。

1号副坝轴线较低部位基岩上均覆盖有残积土层和全风化岩层，地势平坦处分布有冲积层，冲积

pura和Trincomalee地区，项目建成后将改善当地旱季严重缺水的问题，为当地近万顷耕地创造旱季复耕条件，从而显著提高耕地利用率和粮食产量。

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水库总库容为2.14亿m，为平原大(2)型

水库，工程等别为Ⅱ等。枢纽建筑物主要由主坝、

4座副坝、左右岸取水口等组成。

2工程地形地质条件

本工程所在区域总体上属平原微丘陵地带，具

体为:水库左岸坡为与延河流向呈约45°～60°角的山岭，也是本项目与已运行多年的Wahalkada水库的分水岭;水库右岸属于连绵山地，分布有大片森林。坝轴线位置上，在两库岸之间分布有Pan-salkanda、Kotiyakanda和Labukanda共3座近似与延河平行的孤立小山。此外，在靠近右库岸处1个小垭口，地面高程略低于坝顶高程。

主坝位于水库左岸山岭与Pansalkanda小山之间，该区域地势较平坦，高程为20.0～28.0m;1号副坝在Pansalkanda和Kotiyakanda小山之间，地面高程26.0～30.0m;2号副坝在Kotiyakanda和

收稿日期:2018－12－24

作者简介:闫海禄(1971－)，男，工程师，主要从事水利

工程设计及施工管理工作。E－mail:yanhailu@camce.com.cn

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小水电2019年第2期(总第206期)层主要包括有机质粘土、粘质粉土、粉质粘土或粘土质砂。土层中存在二氧化硅、碳酸盐结核。深褐色至红棕色残积土和全风化岩由粘土质砂、砂质粘

土或粉土层组成，该层渗透系数值达到1×10－4

～

1×10－5cm/s。基岩主要由紫苏花岗岩或紫苏花岗

片麻岩组成，同时还有深灰色角闪石黑云母片麻岩或角闪岩夹层。轴线处基岩风化存在差异，山谷较低部位风化深度达到14m，其余地区弱风化岩石埋深为5～10m。

沿着2号副坝轴线除了残积粘土和全风化的岩石外，还有厚约2～4m的淡水湖相沉积物。这些湖相沉积物由松散的有机质粉土或含淡水贝壳的粉质砂组成。3号副坝、4号副坝上部主要为残积粘土和全风化岩土。基岩主要由紫苏花岗岩或紫苏花岗片麻岩组成，同时还有深灰色角闪石黑云母片麻岩或角闪岩夹层。

3工程坝址、坝型选择

本工程为平原微丘陵区水库，坝址区两库岸和

中间3座小山的基本特点决定了坝址的相对惟一性，整个坝轴线则结合地形特点呈折线形布置。相对而言，泄水建筑物的位置有一定的选择空间:整个大坝长5789m，泄水建筑物应靠近延河河道布置。延河河道位于主坝右坝头附近，距离Pansal-kanda小山约500m，也靠近1号副坝;为此，泄水建筑物的布置可在主坝原河道上和1号副坝两个位置来选择。从施工导流的便利性和经济性来考虑，泄水建筑物布置在1号副坝较为合适。

主坝、2号及3号副坝坝轴线分别长达2347、1915m和894m，建造碾压式土石坝可充分利用丰富的当地材料，适合组织大规模机械化施工，加快施工进度，且经济性较好。

根据1号副坝的布置特点，坝高不足30.00m，属低坝，坝轴线全长583m，坝中部布置泄水建筑物，参照类似工程的实践经验，结合坝址处的地形地质条件以及本工程具体的运行特点和导流要求，拟定混凝土重力坝和混合坝(碾压式土石坝+重力坝)两种坝型进行比较。碾压式土石坝对本工程的特点具有明显的优势，然而其存在坝身布置泄

规划设计

水建筑物较困难等缺点，重力坝具有布置泄水建筑物方便且施工期可布设底孔导流等优点，但其坝体体积大，消耗大量水泥，在当地常年高温的环境下混凝土温控措施复杂。为此，具有“扬长去短”的混合坝型结构对1号副坝有较好的适应性。根据当地料源的特点，结构形式简单的均质土坝断面结构适用于所有的碾压式土石坝坝段。

4工程总体布置

根据地形特点，本工程主坝、1～4号副坝从

左到由依次折线型布置，泄水建筑物布置在1号副坝中部，左岸取水口布置在主坝左坝肩，右岸取水口布置在2号副坝右岸。

本工程大坝总长5789m，其中主坝长2347m，主坝为均质土坝，最大坝高为20.0m。

1号副坝位于主坝右侧，为均质土坝和混凝土重力坝混合坝，坝顶长度583m。由左岸到右岸分别为均质土坝段、混凝土重力坝段和均质土坝段，坝顶长度分别为258.0、85.2m和239.8m。溢流坝段位于1号副坝中部，堰顶高程29.50m，设露顶式弧形钢闸门泄洪闸，单孔净宽12m，共5孔，启闭平台高程39.70m。泄流底孔位于左侧非溢流坝段紧靠溢流坝，共2孔，单孔净宽1.60m。进口设平面事故检修钢闸门1道，采用潜孔式弧形钢闸门。2～3号副坝位于1号副坝的右侧，均为均质土坝，坝顶长度分别为1915、894m。大坝坝顶高程均同主坝，为39.70m，坝顶宽度均为6.5m。4号副坝为自溃坝，坝顶长度50m。

左岸取水口由进水口和输水隧洞、出口闸室等组成。进水口位于主坝左岸上游约70m处，为C25混凝土塔式结构，内设1扇拦污栅和1道事故检修钢闸门。输水隧洞位于进水口后，总长82m。隧洞出口接出口闸室，闸室内设工作闸门1道，采用弧形钢闸门，上游来水通过输水隧洞，工作闸门放水至下游渠道。

右岸取水口由进水口、C25混凝土箱涵、出口闸室等组成。进水口位于2号副坝右岸，为C25混凝土塔式结构，内设1扇拦污栅和1道事故钢闸门。出口设闸室，内设工作闸门1道，采用弧形钢

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规划设计

闸门，闸室出口接下游渠道。

5大坝结构设计及基础处理

主坝为均质土坝，按100年一遇洪水设计，设

计洪水位36.50m;2000年一遇洪水校核，校核洪水位37.43m。大坝防浪墙顶高程40.20m，坝顶高程39.70m，最大坝高20m。坝顶宽度为6.5m，坝顶长度为2347m。

主坝上游坝坡为1∶3.0，下游坝坡为1∶2.5。结合上游挡水围堰，上游坝坡在高程33.20m处设1条宽8.0m的马道;下游坝坡在高程34.50m处设1条宽4.0m的马道，坝脚设堆石排水棱体。坝顶结合当地原生态的理念采用泥结碎石路面，上游设C20混凝土挡墙，下游设混凝土排水沟，汇集坝顶雨水，通过埋设在下游坝坡的排水管道排至坝脚排水沟。

坝体采用粉质粘土或含砂粉质粘土填筑，压实

度大于0.98、渗透系数不大于5×10－5

cm/s。考虑

到坝基覆盖层厚度5.0～13.1m，

厚度不大，采用截渗槽防渗较为经济适用，截渗槽底开挖至弱风化基岩，槽底宽4m，上下游边坡均为1∶1，槽内填筑粉质粘土。坝体排水采用坡脚棱体排水，棱体采用堆石填筑，外坡面采用干砌块石护坡，与坝体及坝基接触面由内向外分别设厚30cm的砂层和厚30cm的碎石层作反滤。靠近原河床地势低洼处加设水平排水体。水平排水体设在防渗槽下游坝基面，排除坝体内部渗水至下游排水沟，水平排水体内部为厚0.5m的碎石排水带，外包反滤层，由内向外分别为厚30cm的碎石层和厚30cm的砂层。

上游坝坡采用干砌块石护坡，厚度为50cm，护坡底部以下分别设厚40cm的碎石垫层和厚20cm的砂垫层，坡脚设锥形护脚，深度为坝基面以下1m。下游排水棱体顶高程以上的坝坡采用草皮护坡，坡脚设浆砌石排水沟，沟深1m，底宽1m，上游侧坡度为坝坡顺延1∶2.5，下游侧坡度1∶1，排水沟底部由上而下分别设厚30cm的碎石垫层和厚30cm的砂垫层，坝体及坝坡排水汇入排水沟。

大坝基础需进行帷幕灌浆。防渗帷幕位于截渗槽底部，单排布置，孔距2m，灌浆孔深入相对隔·34·

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水层(q≤5Lu)以下5m，并向左右两岸延伸至相对不透水层和正常蓄水位相交处。

1号副坝由左岸到右岸分别为均质土坝段、混凝土重力坝段和均质土坝段。坝顶长度分别为258、85.2m和239.8m，坝顶宽度及坝顶高程均同主坝。左右岸均质土坝段坝体断面型式同主坝。混凝土坝段采用常态混凝土结构，包括溢流坝段和非溢流坝段。溢流坝段位于河床部位，长76m;非溢流坝段位于溢流坝左岸紧靠溢流坝，长9.2m，坝下设两孔泄流底孔。非溢流坝段上游坝坡直立;下游坝坡在高程33.00～26.80m为1∶0.85，以上为直立。溢流坝段位于拦河坝中部，采用坝顶表孔泄洪闸，堰顶高程29.50m。泄洪闸单孔净宽12m，共5孔，中墩厚3m，边墩厚2m，安装5扇12m×7.5m(宽×高)露顶式弧形钢闸门，采用液压启闭机启闭，启闭平台高程40.80m。闸墩上游侧设C30混凝土交通桥，桥面宽5m。溢流堰采用WES实用堰，下游堰面采用

幂曲线，曲线方程y=0.0988x1.85

，后接坡度为1∶

0.85的溢流泄槽直线段，出口采用底流消能，泄槽与消力池底板间采用半径为9m的反弧段相连，消力池长44.5m，池深4.0m。泄流底孔位于左侧非溢流坝段紧靠溢流坝，总宽9.20m，共2孔，单孔净宽1.60m，隔墩厚2.00m。进口设平面事故检修钢闸门1道，闸门孔口尺寸1.6m×1.6m(宽×高)，检修平台高程36.50m。

启闭平台高程41.00m。出口设工作闸门1道，采用潜孔式弧形钢闸门，孔口尺寸1.5m×1.5m(宽×高)。混凝土坝坝体设横缝，间距9.2～15.0m，共计6个坝段。坝体横缝上游侧设两道铜片止水，岸坡段坝基设1道铜片止水。铜片止水深入基岩0.5m以上。大坝基础置于弱风化基岩上，并进行固结灌浆和帷幕灌浆。固结灌浆孔深入基岩5m，孔中心距3m，梅花形布置。防渗帷幕同其主坝。

2号和3号副坝坝体结构型式同主坝，坝顶高程为39.70m，坝顶宽度为6.5m。2号副坝坝顶长度1915m，最大坝高18.0m，3号副坝坝顶长度894m，最大坝高10.0m。

4号副坝为自溃坝，坝顶高程为37.73，坝顶

(下转第39页)

小水电2019年第2期(总第206期)规划设计

4.5上坝道路设计站的观测墩相同。垂直位移测点可结合水平位移测点设置在同一观测墩上，大坝中墩墩端分别设1个观测标点墩，共2个。

进场公路起点接现有沥青路，沿已有简易公路前行，终点处接户撒河电站坝肩，路线长度为0.549309km。设计标准参照《公路工程技术标准》(JTGB01—2014)中设计时速为20km/h的单车道四级公路，4.5m宽的路基(3.50行车道+0.5×2m土路肩)。路面结构全部采用水泥混凝土路面，路面结构分别为:18cm厚C25水泥混凝土面层+20cm厚5%水泥稳定碎石基层。4.6

大坝监测系统设计

户撒河四级电站大坝为Ⅳ等工程，根据电站枢纽工程实际情况，确定大坝监测设施为表面变形监测。大坝表面变形监测包括水平位移和垂直位移观测。水平位移观测在大坝下游左、右岸各设1个监测站，监测站的观测墩高1.4m，要求其通视能满足全站仪的观测要求;校核基准点布置在水库上游50m的地点，基准点的观测墩结构及要求与监测(上接第31页)

(6)35kV线路保护功能:相间距离保护、复合电压闭锁方向过电流保护、过负荷保护、断路器

5结语

户撒河四级电站水库大坝安全鉴定为“三类

，由于原工程勘测、设计、施工资料不全，且坝”

大坝工程未完建，虽经过多次维修，均未彻底解决存在的问题。除险加固完成后，提高了大坝的稳定性，水库的防洪标准满足了规范要求，保护了大坝下游四级电站厂房、管理区和边防公路等基础设施安全，充分发挥了水库防洪、发电等效益;并改善工程运行条件，确保工程在设计条件下的防洪安全，保证其安全、有效运行。

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责任编辑

吴

昊

檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴造方案是改造成功的前提;在改造中，通过招投标选定合适的供货单位也是成功的保证，应选择产品质量好、价格合理、用户口碑好、能提供长期服务的单位作为供货单位，保证电站的设备得到良好的后续服务;在改造实施过程中，应精心组织施工，事先确定施工方案，确保安全施工及施工质量，控制施工进度，使改造工作在可控情况下完成。

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责任编辑

吴

操作回路，高低频、高低压解列等。

4经验总结

毛洋电站计算机监控保护系统自2017年12月投产运行至今，稳定可靠，达到了改造目的。从这

次成功改造来看，电站改造应从自己的实际出发，在改造前应对存在的问题进行充分的分析，结合电站的实际情况及经济承受能力，选择适合电站的改

昊

檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴檴(上接第34页)宽度4.5m。大坝上游坝坡为1∶2.0，下游坝坡为

做到了对环境的影响最小。同时，方便了大规模机

械施工的组织，为工程尽早发挥效益奠定了基础。目前，本工程已蓄水运行，运行情况良好。参考文献:

［1］中工国际工程股份有限公司．斯里兰卡延河农业灌溉

Ｒ］．北京:中工国际工程股份有工程可行性研究报告［2014．限公司，

1∶1.5。坝体采用砂砾石填筑，上游面设100cm厚防渗体;防渗体上游面采用干砌块石护坡，厚度为

30cm，护坡底部设厚15cm的碎石垫层。

6结语

本工程为平原微丘陵区水库，充分利用地形特点进行枢纽建筑物布置，做到与周边环境和谐，是

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吴

昊

对大自然的尊重;坝体材料的选用依托当地材料，

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