河口村水库工程布置方案

河口村水库面板堆石坝一期面板裂缝成因分析

【摘要】通过对一期面板裂缝的调查，结合现场实际工况，对裂缝产生的原因进行了全面系统分析，找出产生裂缝的成因，为今后更有效地避免裂缝提供依据。

【关键词】混凝土面板;裂缝;成因

一、 工程概况

河口村水库工程位于河南省济源市克井镇黄河一级支流沁河的下游，是一座以防洪、供水为主，兼顾灌溉发电、改善河道等综合利用的大（Ⅱ）型水利枢纽工程。水库控制流域面积为9223k㎡，水库总库容为3.17亿m? 。最大坝高122.5m，正常蓄水位275.00m，装机容量11.6MW。大坝建筑物级别为1级，上、游坝面坡度均为1：1.5。

二、 混凝土面板主要设计尺寸与指标

（一）面板厚度设计

混凝土面板是坝体的主要防渗结构，其厚度是渐变的。其厚度经计算，面板顶端厚度为0.3m，底部最大厚度为0.72m。

（二）面板主要设计参数指标、分块及其配筋

面板混凝土的设计强度等级为C30，抗渗标准为W12，抗冻等级为F25。采用的普通硅酸盐水泥，二级配混凝土。

根据面板分缝分块的要求、坝体受力条件、三维有限元分析坝体受力情况，大坝面板分块宽度有12m和6m两种，一期面板12m宽共22块，6m宽5块，，共计27块，标号从右岸至左岸为6#～32#，河床段13块（编号11#～23#），最长为104.5m，其它块长99.6m—17.4m，均为垂直分缝。一期面板6#～8#仓为张性缝，10#～24#仓为压性缝，26～33#为张性缝。

面板采用双层双向配筋，钢筋直径为Φ18～Φ14，钢筋保护层随面板厚度变化而变化，一期面板最保护层范围为100mm～60mm。考虑到地基变形的影响接缝及周边缝增设加强钢筋。

三、 混凝土面板防裂控制措施与主要施工方案简述

（一）面板防裂控制措施

1.防裂混凝土配合比设计

防止面板裂缝是面板混凝土设计和施工中最重要的工作。本工程经过专家咨询、讨论，决定采用补偿收缩混凝土的防裂机理，也就是让混凝土适度膨胀，受到外部、内部约束后产生压应力来抵消其有害的限制收缩拉应力，从而达到避免或大大减轻混凝土开裂的目的，其补偿模式如下图：

《河南水利与南水北调》2023年第10期勘测设计河口村水库设计洪水复核杨长青1，刘国平2，张清明3，李家豪4（1.焦作市引沁灌区管理局，河南焦作454002；2.陕西省引汉济渭工程建设有限公司，陕西西安710000；3.水利部堤防安全与病害防治工程技术研究中心，河南郑州450003；4.河南省河口村水库运行中心，河南焦作454600）摘要：2021年汛期受连续、大范围降雨影响，沁河流域发生了有观测数据以来最大洪水，“7·11”暴雨河口村水库入库洪峰4510m3/s，创1895年以来最高洪峰纪录，为确保水库防洪运行安全，重新复核河口村水库设计洪水，延长五龙口站洪水资料系列至2021年。采用P-Ⅲ型频率曲线适线计算设计洪水。结果表明，河口村坝址处设计洪水复核成果较原初步设计审查成果略有减小，但变化不大，表明2021年暴雨洪水未对设计洪水计算产生明显影响，河口村水库坝址处设计洪水仍推荐采用初步设计阶段审定成果。关键词：暴雨；设计洪水；水库中图分类号：TV122.1文献标识码：B文章编号：1673-8853（2023）10-0083-02DesignFloodReviewofHekoucunReservoirYANGChangqing1,LIUGuoping2,ZHANGQingming3,LIJiahao4（1.JiaozuoYinqinIrrigationDistrictAdministration,Jiaozuo454002,China；2.ShanxiYinhanjiweiEngineeringConstructionCO.LTD.,Xi'an710000,China；3.ResearchCenteronLeveeSafetyDisasterPrevention,MWR,Zhengzhou450003,China；4.HenanHekoucunReservoirOperationCenter,Jiaozuo454600,Henan）Abstract：Affectedbycontinuousandlarge-scalerainfallinthefloodseasonof2021,thelargestfloodoccurredintheQinheRiverBasinsincetheobservationdatabegan.ThefloodpeakoftheHekoucunReservoirin7·11rainstormwas4,510m3/s,whichwasthehighestfloodpeakrecordsince1895.Inordertoensurethesafetyofthereservoirfloodcontroloperation,thedesignfloodofHekoucunReservoirwasreviewed.TheflooddataseriesofWulongkouStationwereextendedto2021.ThedesignfloodwascalculatedbyusingP-Ⅲfrequencycurve.TheresultsshowthatthedesignfloodreviewresultsofHekoucunReservoirwereslightlyreducedcomparedwiththeoriginalpreliminarydesignreviewresults,butthechangeisnotsignificant.Itshowsthattherainstormfloodin2021doesnothaveasignificantimpactonthedesignfloodcalculation,andthedesignfloodatthedamsiteofHekoucunReservoirisstillrecommendedtoadoptthepreliminarydesignstageapprovalresults.Keywords：rainstorm；designflood；reservoir1流域概况沁河流域发源于山西省沁源县霍山南麓二郎神沟。全长485km，平均坡降2.16‰，流域面积13532km2。河口村水库坝址以上控制流域面积9223km2，占总面积68.20%，坝址处多年平均降水量627mm，多集中于6-9月，占年总降水量69.00%。沁河流域水系见图1。沁河流域暴雨主要集中7-8月，暴雨分布一般是由北向南递增，由流域周围山地向河谷递减。洪水主要由暴雨形成，具有陡涨陡落，洪峰呈单峰型或双峰型、洪量集中等特点，从洪水组成情况来看，沁河流域洪水主要来源于润城至五龙口区间，从洪水遭遇情况来看，较大洪水主要来源于沁河五龙口以上与山路平以上洪水遭遇。2防洪标准河口村水库设计洪水标准为500年一遇，校核洪水标准为2000年一遇。设计洪水洪峰流量8820m3/s，3d洪量6.96亿m3，5d洪量8.48亿m3，校核洪水洪峰流量11410m3/s，3d洪量8.77亿m3，5d洪量10.59亿m3，水库总库容3.17亿m3，河口村水库􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋作者简介：杨长青（1964—），男，高级工程师，主要水利工程建设与管理工作。基金项目：黄河水利科学研究院科技发展基金专项项目（黄科发202214）。图1

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基于GPRS无线通讯的远程水文数据测报系统

- 2 - 系统概述

水文测报的主要任务是测定江河湖库降雨量、水位、流量等水文要素自然变化的情况，它是一项基础和前期工作，是防汛抗旱的耳目和参谋，其质量和精 度将直接影响水情信息的实时性和准确性，影响对防汛抗旱决策的科学性，加强报汛站测报基础设施的建设，强化水情信息采集、传输的工作，提高水情测报质量成为当务之急。

由于传统的水位、雨量数据采集设备无法满足遥测系统的需要，必须进行更新或改造，实现水文信息的数字化、自动采集、长期自动存贮以适应现代数字通讯和计算机的应用要求。

大规模的水文数据远程自动测报系统，可以有效提高水雨情实时监测的站点密度和覆盖面，大大提高报汛的时效性，可增加洪水预报的有效预见期和预报精度，争取了防汛的主动性，能在防汛工作中发挥重要作用。

系统结构及工作机制

水文数据远程测报系统的建设主要包括以下几个方面：水文数据采集设备，一般指的是水文遥测终端机，可进行雨量采集、水位采集、流量采集； GPRS数据传输终端，完成远程数据传输；水文信息中心站，包括系统软件及数据库，可分析、显示、存储、发布水文信息数据以供决策。 - 3 - 总体结构如下图：

水文遥测终端机

直接测量雨量、水位等水文数据，是整个遥测系统信息的来源，终端机除具有雨量、水位定时发送等基本功能外，还具有强发和编程功能，遥测终端机一般处于河流上游或者湖泊边缘，分布分散，可以长期工作在无人值守的环境中，并且往往无交流电源提供，需要靠太阳能浮充和免维护蓄电池供电。

GPRS数据传输终端

对于报汛通信网，中心从遥测站取得各类水情信息，这是最基本、最主要的；通讯方式可采用PSTN、GPRS、卫星等，由于移动通信GPRS网络具有稳定可靠、覆盖面较广、网络能力强、通信费用低、不受地域限制的优点，具体包括： - 4 - · 先进性，随着移动通讯技的发展，如今已经实现基于分组的 GPRS 通讯；并且继续向 3G 方向发展。

河口水库基本情况

河口水库位于威远县镇西镇永和村，小地名“河口”而命名。该工程是一个民办公助的灌溉工程。于一九六六年九月动工修建，一九七二年十二月竣工。其主要建筑物有：浆砌条石单曲拱坝，溢洪道、二坝等。

大坝系浆砌条石单曲拱坝，高57m。坝顶高程546.2m，坝顶弧长108m，坝顶宽3m，坝底宽14m，宽高比0.246，体积2.9万m3。

坝址以上集雨面积26.045k㎡。其中：72年河口水库建成时集雨面积17.3k㎡，82年兴建引洪渠2条长3.38㎞，新增集雨面积2km2。97年建成水源补给工程新增集雨面积6.745k㎡。建成时水库多年平均流量684万m3，50年一遇设计洪水量270m3/S，500年一遇校核洪水量400m3/S。水库正常储水位545.2m，库容640万m3，校核洪水位546.2m，库容674m3，属《小一型》水库

水库采用岸边溢洪道泄洪，溢洪道设置在左岸坝体高程541.2m处，溢流堰总宽24.2m，设置5孔，宽3m×高4m平板钢质闸门，最大泄洪量222.5m3/S。放水管设在左岸坝体高程516m处，放水管为钢性卧管，管径0.615m，坝后分成两个叉管，设两台￠700㎜闸阀控制；坝体泄水管（冲沙孔）布置在河床坝段，高程505m处，泄水管为钢性卧管，管径0.630m，坝外用两台￠500㎜闸阀控制，最大泄水流量6m3/S。

二坝距水库大坝下游河床450m处，是水库灌区渠道取水口，同时具有水库溢洪泄洪的消力作用。坝体建筑条石浆砌外墙，内填充石灰沙浆块石。

渠道取水在二坝的右端设有一放水堰闸，采用杠杆钢闸门启闭，高1.6m，宽1.6m，最大过水流量4.85m3/S。

水库河长8.45㎞，坡降比25.38‰，最大库容淹没面积719.94亩。

本工程由四川省水电勘测设计院设计.

河口水库配套工程有明渠75条长157.96㎞。

渠系建筑物96处长7205m。

河口水库拱坝建筑由中国水利电力部电影图片社[1987]年出版《中国拱坝》47座重点拱坝排列30位。全国拱坝坝高30米以上的截至1986年底止，总计337座，河口水库拱坝排列66位。