亭口水利樞紐工程布置及主要建筑物設計二○一三年八月樞紐工程布置

亭口水庫主要建筑物設計

結語

目錄工程概況

1234亭口水利樞紐工程布置及主要建筑物設計1工程概況1工程概況

亭口水庫工程地處陜西省咸陽市長武縣境內涇河一級支流黑河上，壩址位于黑河干流下游距河口2.0km，距長武縣城18km、距咸陽市160km、西安市180km，水庫下游1.0km處有西（安）～蘭（州）公路通過。地理位置

1.11工程概況

工程建設的主要任務是工業和城鎮生活供水，兼有減淤、發電等綜合效益，供水對象為彬長礦區重點工業項目以及彬縣、長武兩縣縣城生活用水。工程設計水平年為2020年，供水保證率不低于90%。水庫建成后年可向工業及城鎮生活供水量為7179萬m3。工程開發任務

1.21工程概況1、樞紐工程組成

亭口水利樞紐由（1）亭口水庫工程；（2）亭口水庫反調節蓄水工程；（3）彬長礦區輸配水工程共三部分組成。彬長礦區輸配水工程由亭口至長武縣城、亭口至馬屋電廠、亭口至新民塬工業區和彬縣縣城三部分組成，其取水水源點均為亭口水庫樞紐下游匯流池。亭口水利樞紐工程的組成

1.31工程概況2、亭口水庫工程規模亭口水庫為Ⅱ等大（2）型水利工程，由大壩、溢洪道、泄洪排沙洞、輸水洞、壩后電站等建筑物組成。水庫正常蓄水位893.0m，最大壩高49m，總庫容2.47億m3，電站裝機1890KW，年發電量618萬kW·h。主要建筑物大壩、溢洪道、泄洪排沙洞、輸水洞等按2級設計，電站廠房建筑物為3級，臨時建筑物按4級設計。亭口水利樞紐工程的組成

1.31工程概況防洪標準按100年一遇洪水設計，2000年一遇洪水校核；泄洪建筑物出口消能防沖的洪水標準為50年一遇；壩后電站廠房設計洪水標準為50年一遇，校核洪水標準為200年一遇。施工導流為10年一遇洪水標準。亭口水庫工程靜態總投資193711.97萬元，總投資216238.44萬元。亭口水利樞紐工程的組成

1.31工程概況3、反調節蓄水工程規模反調節蓄水工程中塬溝水庫為Ⅳ等小（1）型工程，大壩等主要建筑物按4級設計，防洪標準按30年一遇洪水設計，300年一遇洪水校核。亭口水利樞紐工程的組成

1.32樞紐工程布置亭口水利樞紐工程布置及主要建筑物設計2樞紐工程布置工程規模確定需要考慮的問題及特點等

2.12.1.1工程開發任務

亭口水庫的主要任務是工業和城鎮生活供水，因此，如何最大限度的提供水量充沛、水質優良的水源是工程設計的核心任務。此條件涉及到工程選址及水庫運行方案的制定問題。由于亭口水庫亭口水庫的主要任務是工業和城鎮生活供水，因此，供水過程必須連續，不能間斷，供水保證率必須滿足的要求。2樞紐工程布置水庫運行的邊界條件需要考慮的問題及特點等

2.12.1.2水文1、徑流和泥沙特性

徑流和泥沙特性見表2.1.2。表2.1.2亭口水庫徑流和泥沙特性表2樞紐工程布置水庫運行的邊界條件需要考慮的問題及特點等

2.12、徑流和泥沙特點（1）水沙年際變化較大經統計，亭口水庫豐水年最大入庫水量為6.4184億m3（1966年），枯水年最小入庫水量為0.6188億m3（2002年），分別為多年平均入庫水量的2.76倍和0.266倍；年最大入庫沙量為5355.4萬t（1966年），年最小入庫沙量為181.4萬t（2002年），分別為多年平均入庫沙量的3.89倍和0.132倍；年平均最大含沙量為147.94kg/m3（1978年），年平均最小含沙量為13.11kg/m3（2005年），分別為多年平均值的2.58倍和0.23倍。2樞紐工程布置水庫運行的邊界條件需要考慮的問題及特點等

2.1（2）水沙年內變化較大經資料統計，多年平均情況下，亭口水庫來水量主要集中在7-10月份，占多年平均入庫水量的63.1%；而沙量主要集中在汛期7~9月，占多年平均入庫沙量的84.4%，汛期7、8月來沙量占多年平均入庫沙量的68.9%。2樞紐工程布置水庫運行的邊界條件需要考慮的問題及特點等

2.1從表2-4可見，汛期（7月~9月）平均入庫水量為11236萬m3，占年平均入庫水量的48.3%；汛期（7月~9月）平均入庫沙量為1162.9萬t，占年平均入庫沙量為84.4%。其中最大1日入庫沙量為2310.61萬t（1966年7月27日）。可見，亭口水庫的入庫水沙相對集中在汛期7~9月，尤其是沙量，絕大部分集中在汛期7、8月。2樞紐工程布置水庫運行的邊界條件需要考慮的問題及特點等

2.12.1.3地形及地質條件1、地形

在選擇壩址時，宜根據地形條件優先選用河谷較窄及有埡口處，且壩址的上游地形開闊、建庫后庫容較大，目的是有利于減少筑壩工程量，對于土石壩而言有利于布置泄洪設施。2樞紐工程布置水庫運行的邊界條件需要考慮的問題及特點等

2.12、地質

需要選擇地質優良的壩址，避免在斷裂、斷層等構造帶部位修建建筑物，以減少基礎處理工程量，同時，有利于確保樞紐建筑物的安全穩定。另外，在優良的地址條件建壩，有利于減少水庫滲漏損失，以增加供水量。2樞紐工程布置水庫運行的邊界條件需要考慮的問題及特點等

2.12.1.4水庫淹沒范圍1、水庫淹沒需要考慮的問題

（1）水庫淹沒、水庫影響區、樞紐工程建設期的移民安置搬遷，專業項目（主要是庫周交通、輸電線路、水利設施、教育設施等）處理；（2）文物古跡保護；（3）礦產資源壓覆；2樞紐工程布置水庫運行的邊界條件需要考慮的問題及特點等

2.1（4）其他：如有些工程涉及到環保問題，以及稀有動物、植物保護及搬遷問題；所有淹沒處理問題必須得到上級主管部門的批準。2樞紐工程布置水庫運行的邊界條件需要考慮的問題及特點等

2.12、水庫淹沒的特點

黑河的上游為甘肅省，因此，在確定水庫的水位時其回水末端的高程不能淹沒甘肅省，否則，跨不同的行政區之間的水庫淹沒賠償等問題將很復雜，進而影響工程的立項審批。2樞紐工程布置水庫運行的邊界條件需要考慮的問題及特點等

2.12.1.5庫區塌岸

為了確定準確的興利庫容，在調節計算中必須減去塌岸所占的庫容，需要計算塌岸量。亭口水庫區塌岸段多為中、下更新統黃土岸坡，局部低階地為上更新統黃土，黃土塌岸是較普遍的一種變形破壞。河川口至碾子坡段為水庫塌岸的主要地段，塌岸嚴重地段分布在謝家河左岸1.5km范圍內的二、三級階地。根據綜合預測，黑河水庫庫區塌岸總量約為638.2萬m3。2樞紐工程布置水庫運行的邊界條件需要考慮的問題及特點等

2.12.1.6生態基流目前，國家越來越重視生態問題，因此在水庫設計時生態防水要求，故在調節計算中需要向下游河道水量以滿足河道內環境和生態需要要求。下泄水量應從調節計算中扣減才能確定供水量，這是一個非常重要的問題。初設階段徑流系列延長到2008年后，對水庫要求下放的生態基流采用2種方法進行了復核計算：（1）多年平均徑流量（23255萬m3）的10%計算結果為0.74m3/s；（2）Q95法即95%頻率下最小月平均徑流量計算結果為0.2m3/s。2樞紐工程布置水庫運行的邊界條件需要考慮的問題及特點等

2.12.1.7水庫蒸發量亭口水庫蒸發損失采用張河站蒸發資料分析計算得出，各月蒸發增損量見表2.1.7。表2.1.7亭口水庫多年平均蒸發增損表單位：mm2樞紐工程布置水庫運行的邊界條件需要考慮的問題及特點等

2.12.1.8運行方式

根據黑河的徑流和泥沙特點，經徑流調節計算，亭口水庫采取了的運行方式為：（1）水庫蓄水位一次抬高。蓄水運用期水庫蓄水位893米。（2）每年汛期7～8月期間相機低水位或敞泄排沙，非汛期相機異重流排沙的水沙調節方案。2樞紐工程布置水庫運行的邊界條件需要考慮的問題及特點等

2.1（3）在黑河右岸支流中塬溝修建反調節蓄水水庫，當亭口水庫出現棄水并能滿足抽水允許含沙量時，從亭口水庫壩后抽水沖蓄中塬溝水庫至滿庫，當亭口水庫排沙期不供水或枯水期流量不滿足供水要求時，由中塬溝水庫補充供水。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.22.2.1水庫運用原則1、水庫運用的限制條件（1）入庫水沙條件的限制如前所述，亭口水庫入庫水沙過程水少沙多的矛盾比較突出，給水庫發揮興利效益、保持長期有效庫容帶來了較大的困難。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（2）水庫地形地質條件限制壩址位于姚家灣村以下，黑河大橋上游約1km處，壩址處地形地質條件對工程規模有限，主要涉及到防滲處理等建壩條件。（3）庫尾淤積高程的限制水庫的修建應不影響上游甘肅省，防止水庫淤積上延造成對上游甘肅省的淹沒損失，黑河水庫回水末端不應超過距壩里程36.8km處斷面，達溪河回水末端不應超過距壩里程28.5km處斷面。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（4）水庫供水目標的限制條件黑河亭口水庫主要任務是工業和城鎮生活供水，設計供水保證率（月保證率）不小于90%，供水破壞深度不大于20%。亭口水庫的經濟可供水量按?以供定需?的原則確定；此外，需亭口水庫每年提供下游河道最小生態基流水量632萬m3（最小日平均流量按0.2m3/s計）。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（5）保持長期有效庫容的限制條件盡量延長水庫使用壽命，水庫能夠保持一定的可長期利用的終極有效庫容。（6）庫水位日下降幅度的限制條件初擬亭口水庫大壩采用土石壩方案，依據相關規范，為大壩庫水位濺落時安全穩定，水庫實施相機敞泄排沙時，水庫水位日下降幅度最大不超過8m。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.22、水庫運用的具體原則（1）合理設置排沙期，對入庫水沙進行多年調節亭口水庫入庫水沙在年際間與年內的分布極不均勻，因此，為了解決供水興利與水庫排沙的矛盾，必須合理設置排沙期，通過調水調沙來實現對入庫水沙的多年調節。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（2）設置反調節庫，解決相機敞泄排沙期間供水問題排沙期（汛期7~8月）利用高含沙大洪水入庫時機敞泄排沙時，水庫無法正常供水。初擬設置反調節庫，將汛前以及汛期相機敞泄排沙前的棄水通過抽水站引至反調節庫，以滿足汛期相機敞泄排沙期間的供水要求。除此之外，還可利用反調節庫的蓄水補充其它時間缺水。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（3）合理設置排沙流量和沙限，協調供水與排沙的矛盾排沙期（汛期7~8月）相機敞泄排沙的排沙流量和沙限的大小，一方面影響水庫供水量的大小，另一方面又影響水庫終極庫容的保持。若排沙流量和沙限過大，則排沙水量少，盡管水庫供水量較大，但是水庫終極庫容難以保持；若排沙流量和沙限過小，則排沙水量較大，盡管易于保持水庫的終極庫容，但是水庫的供水量較小。為了協調供水與排沙的矛盾，必須合理確定排沙期（汛期7~8月）相機敞泄排沙時的排沙流量和含沙量界限。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（4）在滿足上述條件的前提下，盡量提高供水的保證率。當水庫的供水與下游生態需水發生矛盾時，優先滿足下游生態需水的要求。當水庫的供水與排沙發生矛盾時，首先滿足水庫的排沙要求，此時水庫的供水任務由其他備用水源工程（反調節庫）承擔。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.22.2.2水庫沖淤計算及水沙調節計算的原則和方法1、水庫沖淤計算及水庫水沙調節計算的條件和原則（1）入庫水沙過程水庫沖淤計算采用的入庫水沙資料為1954~2008年，共計55年。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（2）水庫沖淤計算時間步長劃分為：汛期（7~9月）每日為一個計算時段，非汛期（10月~翌年6月）每旬為一個計算時段。水庫水沙調節計算時段的劃分與水庫沖淤計算時間步長劃分情況相同，調節周期按水文年周期，汛期為7~9月，非汛期為10~次年6月。汛期按逐日調節；非汛期按逐旬調節。（3）黑河亭口水庫設計供水保證率（月保證率）不小于90%，供水破壞深度不大于20%。亭口水庫的經濟可供水量按?以供定需?的原則確定。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（4）原始庫容曲線采用陜西省水利電力勘測設計院測量隊實測的1：5000地形圖量算。（5）水庫水量損失包括蒸發損失和滲漏損失兩部分。亭口水庫蒸發損失采用張河站蒸發資料分析計算得出，各月蒸發增損量見表3-3；月滲漏損失水量按月平均庫容的1%計算。（6）河道最小基流水量632萬m3，河道最小基流流量按0.2m3/s計。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（7）水庫沖淤計算的起始時間為7月1日，起調水位為相應于水庫蓄水量4000萬m3時的庫水位。輸水洞進口高程864.0m，輸水洞引水最低水位866.7m。泄洪排沙洞進口高程856m，進口斷面尺寸7×7m。溢洪道規模為堰頂高程881m，堰頂寬度3×12m。（8）水庫調節計算過程中，來水優先滿足河道最小基流需要，其次滿足用水要求。（9）水庫沖淤計算中將庫區劃分為50個河段，共計51個控制斷面，斷面間距平均874m。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.22、水庫沖淤計算方法

計算采用的泥沙數學模型屬于一維恒定不平衡輸沙數學模型，目前具有多種功能的準二維動床非均勻不飽和輸沙模型。有關模型中水流方程的離散及求解、泥沙方程的離散及求解、相關問題的處理、模型驗證情況等不再介紹，具體可想王新宏教授咨詢。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.23、水庫水沙調節計算方法調節計算原則如下：（1）當亭口水庫汛期的7、8月由于排沙不供水或其他時段可供水量不能滿足供水要求時，采取由反調節庫補充運用的原則，由反調節池泄放滿足供水要求的水量。（2）當亭口水庫各時段調節的最大可供水量大于供水需水流量時，亭口水庫按照需求過程供水，多余部分按照反調節庫配套抽水站的抽水能力充蓄反調節庫；反之，亭口水庫按照該時段最大可供水量供水，不足部分由反調節庫補給。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（3）當反調節庫未蓄滿時，盡可能利用輸水管道將豐水期的水輸入反調節庫，以彌補枯水段的供水不足問題。（4）當遭遇個別特枯年份由于汛后來水較少時，即使在滿足排沙條件時，也不排沙，只進行徑流調節以滿足供水要求。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.22.2.3水庫運用方式的優選比較1、方案1：逐步抬高蓄水位蓄水相機排沙運用方案該方案水庫運用方式如下：（1）水庫蓄水位逐步抬高。第1-10年水庫蓄水位875m；第11-20年水庫蓄水位880m；第21-30年水庫蓄水位885m；第31-40年水庫蓄水位890m；第40年以后水庫蓄水位893m。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（2）每年汛期7~8月為排沙期。在此期間，當入庫流量大于30m3/s且含沙量大于50kg/m3時，適時迅速降低庫水位，水庫低水位或空庫敞泄排沙；當入庫水沙不滿足相機排沙條件時，水庫蓄水運用。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（3）汛期9月至次年6月水庫蓄水運用。在此期間，在滿足供水要求的前提下，利用高含沙洪水入庫時機，采用異重流排沙，盡量減少蓄水運用期間的泥沙淤積量。（4）初擬反調節池（或庫）容積700萬m3，以滿足汛期相機敞泄排沙期間的供水要求。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.22、方案2：逐步抬高蓄水位汛期低水位相機排沙運用方案該方案水庫運用方式如下：（1）水庫蓄水位逐步抬高。第1-10年水庫蓄水位875m；第11-20年水庫蓄水位880m；第21-30年水庫蓄水位885m；第31-40年水庫蓄水位890m；第40年以后水庫蓄水位893m。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（2）每年汛期7~8月為排沙期。7月1日~8月10日，水庫控制低水位運用，控制水庫有效庫容不大于200萬m3；8月11日~8月31日，排沙水位與各階段水庫蓄水位相同。在排沙期（汛期7~8月），當入庫流量大于30m3/s且含沙量大于50kg/m3時，適時迅速降低庫水位，水庫低水位或空庫敞泄排沙；當入庫水沙不滿足相機排沙條件時，水庫蓄水運用。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（3）汛期9月至次年6月水庫蓄水運用。在此期間，在滿足供水要求的前提下，利用高含沙洪水入庫時機，采用異重流排沙，盡量減少蓄水運用期間的泥沙淤積量。（4）初擬反調節池（或庫）容積700萬m3，以滿足汛期相機敞泄排沙期間的供水要求。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.23、方案3：水位一次抬高汛期低水位相機排沙運用方案該方案水庫運用方式如下：（1）水庫蓄水位一次抬高。蓄水運用期水庫蓄水位893m。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（2）每年汛期7~8月為排沙期。7月1日~8月10日，水庫控制低水位運用，控制水庫有效庫容不大于200萬m3；8月11日~8月31日，排沙水位893m。在排沙期（汛期7~8月），當入庫流量大于30m3/s且含沙量大于50kg/m3時，適時迅速降低庫水位，水庫低水位或空庫敞泄排沙；當入庫水沙不滿足相機排沙條件時，水庫蓄水運用。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（3）汛期9月至次年6月水庫蓄水運用，水庫蓄水位893m。在此期間，在滿足供水要求的前提下，利用高含沙洪水入庫時機，采用異重流排沙，盡量減少蓄水運用期間的泥沙淤積量。（4）初擬反調節池（或庫）容積700萬m3，以滿足汛期相機敞泄排沙期間的供水要求。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.24、方案4：水位逐步抬高汛期低水位相機排沙運用方案該方案水庫運用方式如下：（1）水庫蓄水位逐步抬高。第1-40年，蓄水運用期水庫蓄水位由880m逐步抬高至最高蓄水位893m，蓄水運用期水位控制條件為：水庫死水位以上蓄水量最大不超過4000萬m3；最低蓄水位為880m；最高蓄水位為893m。第41-50年，蓄水運用期水庫蓄水位893m。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（2）每年汛期7~8月為排沙期。7月1日~8月10日，水庫控制低水位運用，控制水庫有效庫容不大于200萬m3；8月11日~8月31日，排沙水位與各年最高蓄水位相同。在排沙期（汛期7~8月），當入庫流量大于30m3/s且含沙量大于50kg/m3時，適時迅速降低庫水位，水庫低水位或空庫敞泄排沙；當入庫水沙不滿足相機排沙條件時，水庫蓄水運用。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（3）汛期9月至次年6月水庫蓄水運用，水庫蓄水位與各年最高蓄水位相同。在此期間，在滿足供水要求的前提下，利用高含沙洪水入庫時機，采用異重流排沙，盡量減少蓄水運用期間的泥沙淤積量。（4）初擬反調節池（或庫）容積700萬m3，以滿足汛期相機敞泄排沙期間的供水要求。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.25、亭口水庫的合理運用方式由上述4種方案水庫沖淤計算和徑流調節計算結果分析：方案1水庫淤積量大，剩余庫容偏小，無法滿足供水目標；方案2水庫運用50年后剩余庫容較大，但是1-40年分期抬高水位運用時，由于蓄水位低庫容偏小，無法滿足供水目標；2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2方案3和方案4水庫運用50年后剩余庫容分別為3093萬m3和3755萬m3，滿足供水保證率和破壞深度要求的可供水量分別為7183萬m3和7212萬m3。方案3和方案4相比較，兩種方案可供水量基本相同，方案4水庫運用50年后剩余庫容相對較大，但是方案3水庫運用管理相對容易，因此，亭口水庫采用方案3運用。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.22.2.4反調節水庫工程規模及運用方式優選比較1、反調節水庫工程建設的必要性

（1）滿足均勻的工業生活供水需求，并滿足其設計保證率90％的要求。否則，由于排沙期不能供水，不能滿足工業生活均勻供水的要求。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（2）由于排沙期亭口水庫下泄過程與國民經濟各部門的用水過程不協調，若缺乏有效的反調節工程措施，將造成缺水與棄水并存的局面。通過反調節庫調蓄徑流，使供水條件得到改善，可有效緩解排沙與供水爭水矛盾。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.22、反調節水庫工程的規模比較與選定配套反調節工程規模受排沙期長短以及亭口徑流豐枯程度影響。在正常蓄水位與排沙水位均選定893m的前提下，亭口水庫采用前述方案3運行，亭口水庫終極有效庫容為3093萬m3（相應于方案3水庫運用50年后正常蓄水位893m有效庫容），擬定反調節池容積規模為500萬m3、600萬m3、700萬m3、800萬m3。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2針對亭口水庫正常蓄水位893m規模方案，對不同反調節庫容積方案進行了徑流調節計算，調節計算中采用的主要原則如下：（1）亭口水庫終極有效庫容為3093萬m3（相應于方案3水庫運用50年后正常蓄水位893m有效庫容）。（2）調節計算采用時歷法，入庫水沙資料為1954~2005年，共計52年的水沙系列資料。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（3）調節周期按水文年周期，汛期為7~9月，非汛期為10~次年6月。調節起始日期1954年7月1日，調節計算按逐日調節。亭口水庫起調庫容為0萬m3，反調節水庫起調庫容為滿庫。（3）黑河亭口水庫設計供水保證率（月保證率）不小于90%，供水破壞深度不大于20%。亭口水庫的經濟可供水量按?以供定需?的原則確定。（5）亭口水庫和反調節庫的水量損失包括蒸發損失和滲漏損失兩部分。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（6）河道最小基流水量632萬m3，河道最小基流流量按0.2m3/s計。（7）輸水洞進口高程864.0m，輸水洞引水最低水位（即死水位）866.7m。（8）水庫調節計算過程中，來水優先滿足河道最小基流需要，其次滿足用水要求。（9）當亭口水庫汛期的7、8月由于排沙不供水或其他時段可供水量不能滿足供水要求時，采取由反調節庫補充運用的原則，由反調節庫泄放滿足供水要求的水量。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（10）當某時段亭口水庫調節的最大可供水量大于設計供水流量時，亭口水庫輸水洞供水流量為設計供水流量，多余的水量通過抽水站與引水隧洞充蓄反調節庫（中塬溝水庫），最大抽水流量1.1m3/s，最大抽水含沙量限制條件為亭口水庫入庫平均含沙量小于8kg/m3；反之，亭口水庫輸水洞供水流量為該時段最大可供水量,不足部分由反調節庫供給。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（11）當亭口水庫有棄水且反調節庫未蓄滿時，盡可能利用抽水站與引水隧洞將豐水期的水輸入反調節庫，以彌補排沙期及枯水段的供水不足問題。（12）當遭遇個別特枯年份由于汛后來水較少時，即使在滿足排沙條件時，也不排沙，只進行徑流調節以滿足供水要求。依據以上調節計算原則，不同反調節庫容積方案的徑流調節計算結果見表2.2.4?1。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2由上述結算結果可見，反調節庫容積從500萬m3增加至600萬m3時，可供水量增加173萬m3；反調節庫容積從600萬m3增加至700萬m3時，可供水量增加114萬m3；反調節庫容積從700萬m3增加至800萬m3時，可供水量僅增加31萬m3。因此，本階段推薦配套反調節庫的規模為有效庫容700萬m3。表2.2.4?1徑流調節計算結果2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.23、反調節水庫工程抽水站設計流量選定針對配套反調節庫的規模為有效庫容700萬m3情況，比較了不同抽水站設計引水流量對亭口水庫可供水量的影響，計算結果見表2..2.4?2。從表中可以看出，最大抽水流量由0.75m3/s逐漸增加至1.1m3/s時，亭口水庫可供水量增加幅度較大；最大抽水流量大于1.1m3/s后，亭口水庫可供水量幾乎不再增加。因此，反調節水庫抽水站設計流量為1.1m3/s。表2.2.4?2不同引水流量情況下徑流調節計算結果2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.24、反調節水庫工程抽水站取水條件（1）反調節庫抽水站抽水時的含沙量限制條件為亭口水庫入庫平均含沙量小于8kg/m3。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2（2）對不同抽水時間限制情況下的徑流調節過程進行了計算，計算結果見表2.2.4?4。從表中可見，抽水時間無限制（即全年抽水）時，亭口水庫可供水量最大，抽水時間有限制（例如每年7月不抽水）時，亭口水庫可供水量將減少約140萬m3。因此，抽水站的抽水時間不加限制，當亭口水庫有棄水且反調節庫未蓄滿時，盡可能利用抽水站與引水隧洞將豐水期的水輸入反調節庫，以彌補排沙期及枯水段的供水不足問題。表2.2.4?3

不同抽水含沙量限制情況下徑流調節計算結果表2.2.4?4不同抽水時間限制情況下徑流調節計算結果2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.22.2.5排沙條件分析1、不同排沙流量和沙限組合對水庫可供水量的影響分析

在前述排沙流量和沙限定性分析的基礎上，對汛期排沙期不同排沙流量和沙限組合情況，進行了水庫沖淤和徑流調節計算。通過分析不同排沙流量和沙限組合對水庫沖淤情況及水庫可供水量的影響，最終確定合理的排沙流量和沙限。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2各方案水庫沖淤和徑流調節計算結果見表

2.2.5?1。綜合上述分析，亭口水庫合理的相機敞泄排沙條件應為：排沙流量為30m3/s，排沙沙限為50kg/m3。表2.2.5?1

不同排沙流量和沙限組合情況計算結果2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.22、異重流排沙條件（1）每年7-8月為水庫排沙期，9-次年6月為蓄水運用期。（2）汛期9月至次年6月水庫蓄水運用期間，在滿足供水要求的前提下，利用高含沙洪水入庫時機，采用異重流排沙，盡量減少蓄水運用期間的泥沙淤積量。2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2異重流排沙條件為：（a）9-10月，當水庫蓄水量大于3500萬m3時，若入庫流量大于30m3/s且含沙量大于50kg/m3，則實施異重流排沙；（b）5月，當水庫蓄水量大于1000萬m3時，若入庫流量大于30m3/s且含沙量大于50kg/m3，則實施異重流排沙；（c）6月，當水庫蓄水量大于500萬m3時，若入庫流量大于30m3/s且含沙量大于50kg/m3，則實施異重流排沙。

2樞紐工程布置水庫運行方式研究

2.2

為了在異重流排沙期間不影響水庫正常供水，建議取水口按塔式分層取水口設計，以便異重流排沙期間引用上層清水。2樞紐工程布置亭口水庫的正常蓄水位和泄洪規模確定

2.31、正常蓄水位的確定亭口水庫正常蓄水位方案比較選擇了3個水位，正常蓄水位分別為892m、893m和894m。針對三種不同正常蓄水位，亭口水庫采用推薦的水庫運用方式（即方案3）運用，配套反調節工程規模及其運用方式與推薦情況相同，綜合分析不同水庫規模方案的水庫沖淤及徑流調節計算結果，確定亭口水庫的正常蓄水位893m。表2.3?1

不同正常蓄水位方案水沙調節計算結果2樞紐工程布置亭口水庫的正常蓄水位和泄洪規模確定

2.32、泄洪排沙洞規模方案確定（1）泄洪排沙洞方案確定泄洪排沙洞的泄流規模主要取決于進口底坎高程和進口斷面尺寸。泄洪排沙洞進口底坎高程最低取值為856m。因此，這里僅對泄洪排沙洞進口斷面尺寸大小進行方案比選。2樞紐工程布置亭口水庫的正常蓄水位和泄洪規模確定

2.3方案1：排沙洞進口底坎高程856m，進口斷面尺寸6×7m；方案2：排沙洞進口底坎高程856m，進口斷面尺寸7×7m；方案3：排沙洞進口底坎高程856m，進口斷面尺寸8×8m；方案4：排沙洞進口底坎高程856m，進口斷面尺寸5×5m。四種不同方案中溢洪道泄流量相應的溢洪道規模為：堰頂高程881m，堰頂寬度3×12m。2樞紐工程布置亭口水庫的正常蓄水位和泄洪規模確定

2.3（2）各方案計算結果及分析針對正常蓄水位893m的水庫規模，j經分析計算，亭口水庫（正常蓄水位893m方案）較為合理的泄洪排沙洞規模為：進口底坎高程856m，進口斷面尺寸7×7m。表2.3?2正常蓄水位893m四種不同泄流規模方案水沙調節計算結果2樞紐工程布置亭口水利樞紐工程規模2.41、亭口水庫工程規模亭口水庫的正常蓄水位為893m，水庫總庫容2.47億m3，屬Ⅱ等大（2）型水利工程。泄洪排沙洞進口底坎高程856m，進口斷面尺寸7×7m。2樞紐工程布置亭口水利樞紐工程規模2.42、反調節蓄水工程規模反調節庫工程規模為有效庫容700萬m3，反調節庫抽水站最大抽水流量1.1m3/s，亭口水庫入庫平均含沙量大于8kg/m3時不抽水。反調節蓄水工程中塬溝水庫為Ⅳ等小（1）型工程。2樞紐工程布置亭口水利樞紐工程規模2.43、水庫徑流調節計算結果依據水庫泥沙沖淤計算得出的水庫運用50年后的庫容曲線進行了正常蓄水位893m方案情況下的徑流調節計算。徑流調節計算結果表面，亭口水庫和反調節庫聯合調節后可供水量滿足保證率要求，多年平均可供水量為7183萬m3。2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.32.3.1工程壩址在可研設計階段，根據亭口水庫的建庫規模，在黑河干流下游河段選擇碾子坡壩址（上壩址）和姚家灣壩址（下壩址）進行壩址設計比選，上、下壩址位置相距2.5km。按照相等的有效庫容比較原則，從兩壩址的地形、地質條件、樞紐工程布置、施工條件、水庫淹沒影響等方面，進行了綜合比較分析，下壩址樞紐建筑物布置條件優越，投資節省，對工程修建有利因素明顯，各方面均優于上壩址。2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.3可研審查、批復中關于工程壩址的意見為：?同意亭口水庫采用姚家灣下壩址，壩址距黑河河口約2km，距下游公路大橋1km。?。初步設計階段對壩址不再進行比選工作，選定下壩址為水庫樞紐位置。2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.32.3.2壩型比選亭口水庫工程區位于陜北黃土高塬南緣殘塬溝壑區，壩址下游2km處為黑河進入涇河入口，河床河漫灘、階地發育，根據地質勘查資料，工程區附近當地建筑材料豐富，適宜修建土石壩壩型。而修建重力壩，除了建壩主要材料均需遠距離運輸外，同時施工產生的各種大量開挖料不能利用，成為棄料，經濟性上不合理。因此，在可行性研究設計階段，設計選擇了均質土壩、壓坡均質土壩和心墻壩三種壩型進行技術經濟比較，綜合分析推薦壓坡均質土壩作為可研設計的代表壩型。2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.3可研審查對壩型的意見為：?基本同意采用壓坡均質土壩壩型?。可研批復意見：結合對筑壩土料等當地材料的勘察和試驗研究，優化均質土壩壩體結構設計和施工方案。初步設計階段，結合可研審批意見，對壩型設計進一步深入比較選定，細化壩體結構。2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.31、均質土壩壩頂寬7m，壩頂高程897.0m，最大壩高48.0m，壩頂總長464.7m；上游壩坡分為4級，坡比分別為1:3.5、1:4.0、1：4.25和1:4.25，在高程887.0m、877.0m處各設寬15m的馬道，在高程867.0m處設置寬10m的馬道，下游壩坡自排水棱體以上坡比均為1:2.2，在高程884.0m和871.0m處設寬2.0m的馬道，排水棱體頂高程858.5m，頂寬3m，棱體內側坡比為1:1，外側坡比為1:1.5。壩體剖面如圖2.3.2?1。附大壩地質剖面圖2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.32、壓坡均質壩

為了解決均質土壩方案上游壩坡因水庫水位驟降引起的過緩問題，從整體上優化樞紐工程布置，設計提出在大壩上游坡一定范圍采用透水性強、強度高的砂礫石料進行壓坡，稱為壓坡均質壩方案，使得庫水位驟降過程中壩體浸潤線能夠迅速降低，達到放陡壩坡、減小壩體斷面及節省投資的目的。由于壓坡均質壩方案壩體斷面相對較小，從兩岸基巖分布情況有利的角度出發，選擇上壩線進行布置。2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.3初設階段進行了壩體分區的優化設計，對上游砂礫石區進行調整，并研究了利用溢洪道開挖石料上壩的可行性，大壩下游浸潤線以上部分采用石渣填筑。設計壩頂高程897.0m，壩頂寬7m，最大壩高49.0m，壩頂總長476.2m，壩底寬度260.8m；上游壩壩分為4級，坡比分別為1:2.5、1:3.0、1:3.5和1:3.0，在高程885m、873m處各設寬2m的馬道，在高程861m處設置寬5m的馬道，下游壩坡自排水棱體以上坡比均為1:2.2，在高程884.0m和871.0m處設寬2.0m的馬道，排水棱體頂高程858.5m，頂寬3m，下游坡比為1:1.5。壩體剖面如圖2.3.2-2。2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.32.3.3工程總體布置1、樞紐總體布置

壩址位于黑河下游?S?形河道的相對順直的河段上，結合壩址處地形、地質條件，岸邊泄洪、輸水建筑物布置考慮了以下幾種布置方案：2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.3方案一：溢洪道、泄洪排沙洞和輸水洞均布置于右岸，平面布置上三種建筑物位置由臨河側向外依次為泄洪排沙洞、輸水洞、溢洪道。2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.3該方案泄洪排沙洞洞線布置緊靠壩肩，進口位于壩軸線上游約150m處，出口位于壩軸線下游約160m處，洞線長260m，洞軸線方向與壩軸線成90°夾角。為保證輸水洞進口?門前清?，將輸水洞進口布置于靠近泄洪排沙洞進口的右側，洞線上游段平行于泄洪洞軸線，后部轉彎從溢洪道泄槽底部穿過，于右岸下游廠房位置出洞，洞線長620m。溢洪道采用明槽開敞式，寬度36m，與泄洪排沙洞軸線相距43m，進口高程881.0m，三孔布置，總長度392m。2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.3方案二：溢洪道、泄洪洞和輸水洞均布置于右岸，平面布置上三種建筑物位置由臨河側向外依次為溢洪道、泄洪排沙洞、輸水洞。該方案主要考慮到溢洪道明挖邊坡開挖較高，將溢洪道緊靠壩肩布置，軸線與壩軸線垂直，為三孔開敞式，總長度394.6m。泄洪排沙洞平行于溢洪道布置，軸線相距約60m，洞身段長386m。輸水洞布置與方案一基本相同。該布置方案的主要優點是明槽溢洪道建筑物兩側高邊坡高度降低約10m，開挖量減少約30萬m3。2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.3但也存在以下明顯的缺點和不足：1）溢洪道建筑物距離大壩壩肩過近，約30～40m，從建筑物布置和下游出口泄洪沖刷影響狀況看，對大壩運行安全不利；2）泄洪排沙洞依據地形條件布置，洞身長度增加較多，約126m，投資增加930萬元，綜合投資增大；3）泄洪排沙洞進口偏離原河道主流，對水庫建成后運行期排沙不利。水庫泥沙物理模型試驗表明，泄洪排沙洞位置愈靠近主河道，排沙效果愈好，泄洪排沙洞宜靠近大壩布置。

經工程布置及工程量、投資計算，該方案溢洪道、泄洪排沙洞投資比方案一增加投資約380萬元。2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.3方案三：溢洪道布置于右岸，泄洪排沙洞和輸水洞布置于左岸。該方案泄洪排沙洞進、出口分別位于壩軸線上、下游300m處，洞線長約650m，洞軸線方向與壩軸線成105°夾角，受地形限制，洞線在平面上需設置兩個彎道。輸水洞與泄洪排沙洞平行布置，洞線長約700m。溢洪道布置位置與方案一相同。2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.3根據《水工隧洞設計規范》SL279-2002的有關規定：高流速無壓隧洞不宜設置轉彎段，對于運用于多泥沙河流上的排沙隧洞，其平面及豎向的轉彎、縱坡坡比均應通過水工模型試驗驗證，運用條件復雜。因此，左岸布置泄洪排沙洞和輸水洞的工程條件差，與方案一比較，受地形限制，洞線明顯較長，工程量、投資較大。2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.3方案四：泄洪排沙洞和輸水洞布置于右岸，溢洪道布置于左岸。該方案泄洪洞和輸水洞的布置與方案一相同，溢洪道根據左岸的地形條件，河道左岸沖溝發育，將溢洪道布置于左岸困難，布置線路明顯較長，泄槽段總長度達640m，同時泄槽段需設彎道。與方案一相比，本方案溢洪道泄槽段長度增加了1倍多，工程量、投資增加較多，且由于溢洪道泄槽段設置彎道，急流水力條件較差，不利于建筑物的安全運用。2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.3通過以上樞紐布置四種方案的綜合分析，方案一、方案二建筑物布置充分結合有利的地形條件，布置合理，工程投資節省、運行安全性高，優勢明顯。故樞紐總布置重點在此兩方案間比較。如前述，方案一與方案二比較，后者增加投資380萬元，且存在諸多不利因素，特別通過沖沙模型試驗，對排沙洞沖沙效果有直接影響，與本水庫的運行特點不適應，因此綜合比較，選定方案一為樞紐建筑物總體布置形式，即：溢洪道、泄洪排沙洞和輸水洞均布置于右岸，平面上三種建筑物位置由臨河側向岸邊依次為泄洪排沙洞、輸水洞、溢洪道。2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.32、樞紐總體布置樞紐建筑物由大壩、泄洪排沙洞、溢洪道、輸水洞、壩后電站等部分組成。大壩壩頂高程897.0m，壩頂寬7m，最大壩高49.0m，壩頂總長476.2m；上游壩壩分為4級，坡比分別為1:2.5、1:2.75、1:3.0和1:3.0，在高程885m、873m處各設寬2m的馬道，在高程861m處設置寬6m的馬道，下游壩坡自排水棱體以上坡比均為1:2.2，在高程884.0m和871.0m處設寬2.0m的馬道，排水棱體頂高程858.5m，頂寬3m，下游坡比為1:1.5。2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.3溢洪道布置于右岸，采用正槽開敞式，軸線在平面上與壩軸線成90°夾角，進口控制段為WES型低實用堰，堰頂高程881.0m，堰寬36.0m，溢洪道基礎全部位于巖基上，泄槽段總長224m，一級陡坡坡比為1/500，長160m；二級陡坡坡比為1：3，長64.2m；泄槽側墻采用重力式擋墻，擋墻高度為9m。出口采用挑流方式消能后泄入下游河床，挑流鼻坎高程為856.50m，長23.1m。溢洪道總長374m，最大下泄流量3958.5m3/s。2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.3泄洪排沙洞布置于右岸，靠近大壩壩肩位置，主要功能為水庫運行期泄洪、排沙，施工期兼顧導流度汛。洞軸線在平面上與壩軸線成90°夾角。泄洪洞進口采用壓力孔口，進口放水塔為矩形塔體，進口底板高程856.0m，塔內設7.0×7.8m平板檢修閘門和7.0×7.0m弧形工作閘門各一道，下接明流洞身，洞身斷面為園拱直墻型，尺寸7.5×10.565m（寬×高），縱坡坡比1/100，洞身襯砌厚度0.6m～1.0m，出口采用挑流方式消能，泄入下游河床。泄洪排沙洞總長360m。2樞紐工程布置樞紐建筑物布置

2.3輸水洞緊鄰泄洪排沙洞外側布置，進口型式為壓力孔口，采用矩形進水塔，進口底板高程864.0m。塔體分層取水，塔內設有4個錯層布置的隔水門，一道2.2×2.2m平板事故檢修閘門。輸水洞洞身為壓力流，圓形斷面，內徑2.2m，縱坡坡比0.7/1000，洞身襯砌厚度0.4m，出口采用消力池消能后匯入電站尾水池，輸水洞總長631m。壩后電站采用地面廠房布置型式，站址位于河道右岸，地坪高程為863.85m。電站由主廠房、副廠房、安裝間、開關室、尾水渠等部分組成。附亭口平面布置圖。3亭口水庫主要建筑物設計亭口水利樞紐工程布置及主要建筑物設計3亭口水庫主要建筑物設計大壩設計

3.13.1.1壩體設計

設計壩頂高程897.0m，壩頂寬7m，最大壩高49.0m，壩頂總長476.2m；上游壩壩分為4級，坡比分別為1:2.5、1:3.0、1:3.5和1:3.0，在高程885m、873m處各設寬2m的馬道，在高程861m處設置寬5m的馬道，下游壩坡自排水棱體以上坡比均為1:2.2，在高程884.0m和871.0m處設寬2.0m的馬道，排水棱體頂高程858.5m，頂寬3m，下游坡比為1:1.5。大壩分區由上游向下游依次為：砂礫石區、土料填筑區和石渣填筑區三個大的分區。3亭口水庫主要建筑物設計大壩設計

3.13.1.2設計計算（1）滲流分析水庫大壩滲流計算按照《碾壓式土石壩設計規范》（SL274－2001）相關的計算原理和有關規定，采用南京水利水電科學研究院編制的《二維滲流有限元計算程序UNSST2》進行計算。大壩滲流計算成果表

圖1正常蓄水位穩定滲流期等勢線圖圖2正常蓄水位穩定滲流期水力坡降等值線圖圖3庫水位驟降后浸潤線圖3亭口水庫主要建筑物設計大壩設計

3.1（2）穩定計算根據《碾壓式土石壩設計規范》（SL274－2001）相關規定，大壩穩定計算按以下幾種工況進行計算。計算程序采用中國水利科學院陳祖煜院士開發的《土質邊坡穩定分析程序STAB》進行計算。施工期計算壩體竣工未蓄水時的上、下游壩坡的穩定，采用畢肖普法的有效應力法和總應力法兩種方法進行計算，強度指標采用不排水剪強度。3亭口水庫主要建筑物設計大壩設計

3.1穩定滲流期取正常蓄水位、設計洪水位和校核洪水位進行上、下游壩坡穩定，洪水位不能形成穩定滲流，故浸潤線均采用正常蓄水位穩定滲流期浸潤線進行計算，計算方法采用畢肖普法的有效應力法，土料強度指標采用固結不排水剪有效應力指標。水庫水位降落期壩體土料填筑區浸潤線降落非常緩慢，由于計算過程中孔隙水壓力的消散過程很難確定，目前對于土石壩庫水位驟降的穩定分析主要采用總應力法。大壩穩定計算參數表各種工況下穩定計算結果見下表、圖4~9。

壩坡穩定計算結果表3亭口水庫主要建筑物設計大壩設計

3.1

由計算結果看出，各工況下計算所得最小安全系數均大于允許最小值，滿足規范要求，庫水位降落期為壩坡穩定的控制工況，最小安全系數為1.358。圖4正常蓄水位穩定計算結果圖5設計洪水位穩定計算結果圖6死水位穩定計算結果圖7水位驟降上游穩定計算結果圖8校核洪水位穩定計算結果圖9施工期穩定計算結果3亭口水庫主要建筑物設計大壩設計

3.13.1.3壩料選擇與填筑標準3.1.3.1壩料選擇大壩所需土料利用溢洪道土方開挖，平均運輸距離4km，主要巖性為中上更新統風洪積黃土、黃土狀壤土夾古土壤，土質稍密～中密，以粉粒為主，水平滲透系數平均值kH=1.25×10-5cm/s，垂直滲透系數平均值kV=1.27×10-5cm/s，滿足規范要求，天然含水量平均值12.1%，低于最優含水量17.1%，上壩需進行加水處理。3亭口水庫主要建筑物設計大壩設計

3.1壩址區砂礫石料場，ⅩⅤ號料場位于壩址上游1km，儲量61.2萬m3，滲透系數大于1.0×10-1cm/s，飽和固結不排水剪強度?cu?=37.5°。石渣料利用溢洪道開挖料，位于地下水位以上，主要巖性為礫巖、砂巖和泥巖，巖石具有遇水軟化的特性。設計將石渣料用于下游壩坡的干燥區。3亭口水庫主要建筑物設計大壩設計

3.1

反濾料ⅩⅤ號料場，距壩趾1km，交通運輸條件較好，針片狀顆粒含量和含泥量偏高，其余各項指標基本符合規范要求，需要進行沖洗使其含泥量滿足規范要求后，再進行篩分加工。由于當地缺石料軟化系數較低，抗風化能力差，選取乾縣峰陽鎮五峰山灰巖料場，運距95km。排水棱體及護坡所用的石料在此處開采。3亭口水庫主要建筑物設計大壩設計

3.13.1.3.2填筑標準土料填筑標準：壓實度不小于98％，填筑含水量應接近最優含水量17.1％，滲透系數小于1×10-4cm/s。砂礫石料填筑標準：高程861m以上砂礫石料相對密度為0.7~0.75，滲透系數小于1×10-3cm/s；高程861m以下砂礫石料相對密度不小于0.80。3亭口水庫主要建筑物設計大壩設計

3.1石渣料填筑標準：軟巖石渣料濕化變形明顯，在壩體填筑時應適當加水碾壓，提高壓實密度，并且由于碾壓過程中破碎率較高，應采用較高的干密度做為控制，孔隙率做為輔助控制標準，干密度>2.20g/cm3，孔隙率<20%。反濾料填筑標準：相對密度不小于0.7，滲透系數不小于5.8×10-3cm/s，含泥量小于3%。過渡層填筑標準：相對密度不小于0.75。排水棱體堆石料填筑標準：孔隙率20～25%，滲透系數大于1×10-2cm/s，含泥量小于8%。3亭口水庫主要建筑物設計大壩設計

3.13.1.4細部設計

上游壩面采用混凝土網格填干砌石護坡，厚度40cm，下設20cm厚礫石墊層；下游壩坡采用漿砌石拱格草皮護坡，護坡厚度40cm，下設30cm厚護坡墊層。防浪墻采用C25鋼筋混凝土，厚度40cm，墻頂高程898.2m，墻底高程895.0m，每10m設一道變形縫，縫間埋設止水。下游壩坡每隔100m設置一道壩面排水溝，岸坡及馬道均設置排水溝，排水溝采用C20混凝土，型式同壩頂排水溝。下游壩面中部設置一道人行踏步，寬度3m。3亭口水庫主要建筑物設計大壩設計

3.13.1.5基礎處理3.1.5.1壩基開挖及基礎處理對壩基范圍內的砂壤土全部清除；下部（卵）礫石相對密度Dr=0.84，變形模量為26MPa，承載力特征值fak=320kPa，強度較高，可以做為壩基，將上部與砂壤土接觸部位清除，壩基面高程基本在850m左右結合槽底部開挖至強風化下限。結合槽底部設1m厚C20混凝土板，對巖石進行固結灌漿，固結灌漿孔深8m，孔距3m三角形布置。3亭口水庫主要建筑物設計大壩設計

3.13.15.2壩基防滲處理防滲標準q＜5Lu。采用單排帷幕灌漿進行基礎防滲，孔距2m，底部伸入5Lu線以下5m。設計對左壩肩礫石層和強風化巖層進行防滲處理：平洞底高程892.50m，長100m，采用單排帷幕灌漿，灌漿孔距2m，底部伸入5Lu線以下5m。右岸在溢洪道右岸設置100m長的灌漿平洞，底高程897.00m，采用單排帷幕灌漿，灌漿孔距2m，底部伸入5Lu線以下5m。3亭口水庫主要建筑物設計溢洪道

3.23.2.1溢洪道布置溢洪道布置在大壩右岸，采用正槽開敞式，軸線在平面上與壩軸線成90°夾角。根據水庫調洪計算結果，溢洪道進口控制段堰頂高程881.00m，堰頂凈寬為36m，100年一遇設計洪水時溢洪道最大泄流量2666.1m3/s，2000年一遇校核洪水時最大泄流量3958.5m3/s。整個溢洪道由進口引水明渠、溢流堰、泄槽段、出口挑流消能段、護坦、海漫等六部分組成，全長398.92m。3亭口水庫主要建筑物設計溢洪道

3.23.2.1.1溢洪道分段設計進口引水明渠喇叭形引水渠段長30.0m，底坡i=0，底板高程876.0m，厚度0.7m；其左、右側均以半徑80m的圓弧翼墻與左、右岸坡相連，翼墻頂高程897.5m。底板、翼墻均采用C25鋼筋砼襯砌。3亭口水庫主要建筑物設計溢洪道

3.2控制段控制段采用WES型低實用堰上布設閘門的型式，堰基礎置于微風化礫巖上。堰頂高程881.0m，采用3孔，單孔寬12.0m，堰凈寬36.0m，堰總寬43.0m，順水流方向長26.0m，上游堰高5.0m，下游堰高7.0m。堰體材料采用C20混凝土，堰面采用0.5m厚的HFC40鋼筋混凝土防護。閘室設一孔12.0×12.0m（寬×高）檢修閘門，采用2×250KN-18m自動抓梁式門機啟閉，設3孔12.0×12.7m（寬×高）的弧形工作閘門，采用QHLY2×1250KN-7.1m液壓機啟閉。3亭口水庫主要建筑物設計溢洪道

3.2泄槽段泄槽采用復式斷面，下部過水斷面采用矩型，上部開挖為梯形。樁號溢0+026～溢0+185.0m段，底坡i＝1/500，為一級泄槽，平面上以漸變段形式與控制段相連，泄槽寬度由43.0m漸縮至36.0m，長度50m，其后接134m長的等寬泄槽，斷面尺寸為36.0m×9.5m（底×高）。3亭口水庫主要建筑物設計溢洪道

3.2泄槽過水斷面襯砌砼，樁號0+026~0+185m流速小于16m/s，采用C30鋼筋砼，底板、側墻厚1.0m；0+185~0+249.25m流速為16~21m/s，流速較大，采用HFC40高強耐磨砼，底板、側墻均厚1.0m。左右岸側墻頂以上以1：0.5（巖石邊坡）、1：0.75（土質邊坡）的坡比開挖與原地面線或永久上壩道路相接，高度每10m設一戧臺，寬度5.0m。為防止風化破壞，巖石邊坡采取噴錨支護，?25錨桿長4.5m，間距3m×3m梅花型布置，噴護砼厚100mm；土質岸坡采用漿砌石網格中植草皮護坡。3亭口水庫主要建筑物設計溢洪道

3.2⑷出口挑流消能段該段長23.17m，鼻坎頂高程856.5m，反弧半徑R＝30.0m，挑射角è＝25°。挑坎邊墻頂部高程863.23~864.50m，頂部厚度1.0m，內側為直立面，外側以1:0.3向下放坡，底部厚度3.99m。底板和側墻均采用C25鋼筋砼結構，底板面層澆筑0.7m厚C40HF高強砼。經計算，校核洪水情況下，最大挑距L＝142.58m，沖刷坑深度T＝37.56m，L/T=3.8＞3.0。3亭口水庫主要建筑物設計溢洪道

3.2⑸護坦段為了防止小流量跌流對下游出口建筑物基礎的淘刷，在挑流消能段下游設置長15m，厚2.5m的鋼筋砼護坦。3亭口水庫主要建筑物設計溢洪道

3.23.2.2水力計算⑴泄流能力計算

控制段堰型為低WES型實用堰，采用《溢洪道設計規范》（SL253－2000）附錄A.2堰流公式計算泄流能力泄槽水面線和摻氣水深計算成果表（Q=3958.5m3/s）3亭口水庫主要建筑物設計溢洪道

3.2⑸出口挑流消能計算下游挑流消能按50年一遇洪水設計，考慮更大下泄洪水對壩腳沖刷安全影響，以設計洪水和校核洪水進行復核。挑流鼻坎半徑30m，挑射角25°。①挑距計算消能計算成果表3亭口水庫主要建筑物設計溢洪道

3.2《根據混凝土重力壩設計規范》（DL5108－1999）有關規定，沖刷坑最低點距挑坎基礎的距離應大于3倍坑深，從表中成果表可以看出溢洪道最大挑距/沖坑深度滿足此條件，且離壩腳、山坡較遠，不會對大壩、挑坎基礎及山坡造成大的沖刷影響，滿足設計要求。3亭口水庫主要建筑物設計溢洪道

3.23.2.3溢洪道邊坡穩定分析

溢洪道邊坡開挖最大高度達98m，其中土質邊坡高達70m，設計開挖單級坡比1：1。根據邊坡位置不同，確定不同的邊坡等級與安全穩定系數，溢洪道位置側向土質高邊坡綜合坡比為1：1.81，按水工Ⅱ級建筑物邊坡要求設計，下游位置側向路基土質邊坡綜合坡比為1：1.56，按公路路基邊坡要求設計。對邊坡的穩定分析計算，計算程序采用中國水利科學院陳祖煜院士開發的《土質邊坡穩定分析程序STAB》進行計算，計算中考慮條塊間作用力，計算方法為畢肖普法。3亭口水庫主要建筑物設計溢洪道

3.2計算結果：選取不同位置的最不利斷面，溢洪道位置側向土質邊坡安全穩定系數為1.19，滿足Ⅱ級建筑物邊坡設計安全系數1.05～1.15要求，下游道路邊坡安全穩定系數為1.07，滿足公路路基邊坡非正常工況Ⅰ時（連續降雨狀態作用）安全系數為1.02～1.05的要求，表明設計邊坡整體是穩定的。附溢洪道圖。3亭口水庫主要建筑物設計泄洪排沙洞3.33.3.1放水塔設計

放水塔位于樁號泄0-32.00m～泄0+000.00m，順水流方向長32m，垂直水流向寬13.0m，矩形塔身，塔頂高程897.1m，底板進口高程856.0m，最大建基面高程848.00m，總高度49.1m，塔頂上部為啟閉機房，兩層框架（室內封閉），框架高13.5m，閘房高9.5m。放水塔總高度為72.1m，塔頂高程897.1m上一側布置有通向壩頂的交通橋，橋寬3.5m。3亭口水庫主要建筑物設計泄洪排沙洞3.3塔體由檢修閘門井和工作閘門井組成，井深均為41.1m，上游檢修閘門井長×寬為12.9m×13m，內布置一道事故檢修平板閘門，門孔尺寸7×7.8m，啟閉設施為QPG3600kN-45m卷揚式啟閉機，上游胸墻及中隔墻厚2.0m，兩側閘墩厚3.0m；下游工作閘門井長×寬為19.1（9.5）m×13m，內布置一道弧形工作閘門，門孔尺寸7.0×7.0m，啟閉設施為QHSY3000kN/1000kN-9m液壓啟閉機，下游胸墻厚2.0m，兩側閘墩864.5m高程以上2.0m，以下厚3.0m。3亭口水庫主要建筑物設計泄洪排沙洞3.33.3.2洞身段布置

洞身段總長260m，樁號范圍為泄0+000.00～泄0+260.00，其中前20m為漸變段，斷面型式由矩形（7.0m×8.5m）漸變為圓拱直墻型，洞身段為圓拱直墻型，斷面凈尺寸寬×高為7.5m×10.565m，洞底比降前240m為1/100，后20m為1/20，進出口底板高程為別為856m和852.6m。洞身圍巖類別為局部穩定性差的Ⅲ類和Ⅳ類圍巖，設計采用砼噴錨支護和鋼筋砼襯砌，其中側墻和頂拱采用C25鋼筋砼，底板為C40HF鋼筋砼，襯砌厚度：Ⅲ類圍巖段0.6m，Ⅳ類圍巖段0.8m，進出口漸變段1.0m。3亭口水庫主要建筑物設計泄洪排沙洞3.3a）施工臨時支護Ⅲ類圍巖段：樁號泄0+020.00～泄0+220.00m，頂拱及側墻噴C20砼，厚150mm。

Ⅳ類圍巖段：樁號泄0+220.00～泄0+240.00m，拱腳及頂拱打錨桿掛網噴C20砼，其中錨桿Φ25長3m，間排距1.25×1.25m，梅花形布置，網筋為6@200×200mm，噴護厚度150mm；側墻噴C20砼，厚150mm。3亭口水庫主要建筑物設計泄洪排沙洞3.3b）洞身灌漿及排水洞身段圍巖為不穩定的Ⅳ類和穩定性較差的Ⅲ類，以Ⅲ類為主，Ⅳ類圍巖段全斷面進行固結灌漿，Ⅲ類圍巖段頂拱及側墻進行固結灌漿，在洞頂120°范圍內進行回填灌漿，回填灌漿孔間排距3.0m×3.0m，梅花型布置，后期掃孔作為排水孔。3亭口水庫主要建筑物設計泄洪排沙洞3.33.3.3出口段設計出口段包括出口明渠、挑流鼻坎及護坦：樁號泄0+260.00～泄0+266.00段為出口明渠段，總長6m，矩形斷面，底板襯砌厚度1m，邊墻為衡重式擋墻，寬×高為7.0m×9.4m，比降1/20，邊墻及底板表面0.5m采用C40HF砼，底板下部為C25砼；樁號泄0+266.00～泄0+283.70段為挑流鼻坎段，復合型挑流鼻坎長17.7m，底部反弧半徑R=27m，最大挑射角è=34.651°，坎頂高程為857.