李 双，孙 科

（济南市锦绣川水库管理处，山东 济南 250112）

锦绣川水库位于济南市南部山区，总库容4 100万m3，是一座具有防洪调蓄、城市供水、农业灌溉、生态用水等多功能的中型水库。锦绣川水库担负着保护下游在建济泰高速、历城一中、省道327线、103线等重要保护目标和2万人民群众生命财产的重要任务。水库溢洪坝布置形式为曲线型实用堰，坝后采用挑流消能，设计百年一遇下泄流量为1 321 m3/s。

1 溢洪道运行状况及存在的问题

1.1 下泄次数和流量分析

锦绣川水库1974—2016年历年下泄流量在0.7～100m3/s，共下泄15次，其中最大泄流量100m3/s发生在1996年，最小泄流量0.7 m3/s发生在2015年。自2000年锦绣川水库增设闸门后，地表水拦蓄能力加强，水库调蓄能力提升，水库下泄频率明显增多。2000年以前下泄7次，平均0.27次/年；2000年以后下泄8次，平均0.47次/年。2000年以前有记录的下泄量，最大下泄量为100 m3/s，最小下泄量为10.5 m3/s，其中在10～50 m3/s之间的5次，占总下泄次数的71.4%，在50～100 m3/s之间的2次，占总下泄次数的28.6%；2000年以后有记录的下泄量，最大下泄量为48.0 m3/s，最小下泄量为0.7 m3/s，其中在0～50 m3/s之间的8次，占总下泄次数的100%。

1.2 工程隐患分析

2000年以后锦绣川水库下泄流量基本是在坝后起挑流量附近，属于跌流和挑流的过渡区，而溢流坝后一直未考虑坝后跌流侵蚀破坏的安全防护措施，下游河床距大坝20 m左右范围受水流冲刷较为严重，已出现冲坑多处，最近冲坑约距溢流坝坝趾2 m，冲坑最深处高程为214.0 m，冲坑深约3 m；在15 m处顺坝方向冲坑连片形成冲沟，使北侧泄水洞水流沿冲沟流至南岸，顺南岸沟槽流向下游。2000年水库加固扩建后随着溢流坝下泄水流的频次逐渐增多，溢流坝后受跌水侵蚀和小流量挑流冲刷的频次增多。

锦绣川水库坝下部分区域地质条件较差，经地勘为花岗片麻岩，多年风化后形成砂质土，颗粒粗，结构松散，易冲蚀，造成坝后水土流失加剧，破坏自然生态系统。同时水库大坝尚存在一定工程隐患，特别是挑流坎底部存在空洞，坝后河道杂树众多，行洪不畅，在今后长期运行情况下，冲坑有可能进一步增多、扩大，对该段溢流坝的安全会产生一定不利影响。

2 解决方案

针对上述问题，可通过完善溢洪道消能和工程生态修复予以解决。溢洪道消能是基于能量转换原理，通过水流内部紊动水流之间的扩散碰撞，水流与固体边界进行摩擦撞击，水流与周围空气摩擦等途径，消耗水流动能，减轻对下游河床的冲击与破坏。考虑2000年水库加固扩建后运行管理期间锦绣川水库下泄流量均较小，且随着水库各项供水任务和回灌补源任务逐年增多，因此从经济型和实用性多方面考虑，可按2000年后最大下泄流量为48 m3/s进行工程设计，增设坝后跌流侵蚀及小流量挑流破坏的安全防护措施，因跃前断面平均流速较低，通过设置辅助消能工可有效增强消能效果，并可缩短护砌长度，降低工程量和资金投入。将挑流坎底部原有空洞封堵，在挑流消能的基础上，于挑流鼻坎下游设置二道坝形成水垫塘进行消能。消能工主要由水垫塘段、二道坝段、抛石防冲槽段及左右岸护坡组成。消能工下游根据现有冲刷形成的河道景观岛，在不改变河底高程的情况下，采用格宾挡墙及护坡对河道景观岛边坡进行整治和防护，采用湿地技术等进行生态绿化。通过上述方案，可完善现有消能防护设施，保护大坝安全，保障下游区域防洪安全。

2.1 水垫塘设计

首先将挑流坎底部空洞封堵，在工程下游设置水垫塘，可起到控制和引导河流及洪水作用。承接上游溢洪道跌落的水舌后，通过工程消能，改变下泄水流流态，使其与下游平顺相连。采用水垫塘设计，同时减轻了水流的冲击作用，有效保护底板，格宾网可使河床河岸得到永久性保护，有效防止水流冲刷使其破坏，避免引发河道洪水泛滥。水垫塘底板设格宾石笼防护至二道坝。

格宾网石笼同其他防护设施相比，有如下优势：经济，只需将石头装入笼子封口即可，施工简单不需要特殊技术；有较强的抵御自然破坏及耐腐蚀和抵抗恶劣气候影响的能力；可承受较大压力和大范围变形而不坍塌，笼子间存在较大空隙，空隙内淤泥有利于植物生长，降低有机物污染；具有良好的渗透性，防止由流体静力造成的损害；可折叠运输，并在工地设置，节约工程运输费用，降低造价。

2.2 二道坝设计

设置二道坝堰顶高程与其设计下泄流量下二道坝坝顶堰上水头之和，保证水垫塘内最大水垫厚度，二道坝的位置应设置在离挑射最远水舌滞点下游1.5倍水垫深度之外。根据《水工混凝土结构设计规范》（SL191-2008）要求在二道坝内配置构造钢筋网，增强防冲刷效果。

2.3 左右岸护坡设计

水垫塘左侧挡墙设置钢筋混凝土悬臂式挡墙，护坡可采用混凝土生态护坡连锁块，并铺设反滤土工布，粗砂找平。岸墙防护顶做混凝土护脚，并在钢筋混凝土挡墙设横缝，采用闭孔泡沫板进行填缝，双组份聚硫密封胶进行勾缝。

2.4 抛石防冲槽段

二道坝下游设置抛石防冲槽，顺接至下游河床，可降低工程造价，并使河道消能防冲设施与河道现状紧密结合。

2.5 景观生态修复

当前水库下游河道因多年冲刷已丧失了河流的景观功能和生态功能。在汛期，由于河水暴涨暴落，对河床冲刷严重，造成河底冲坑，河岸破碎；在枯水期则因为水量短缺，河床裸露或水体流通不畅，严重破坏了河道内的生态系统，并降低了河道的景观绿化效果。同时河道两侧灌木和杂树众多影响行洪。为此，进行河道清障，恢复河道行洪功能。下游河道采用河床抛石等方式改变水流流速，根据河道下游地形，因地制宜在河道布设河心岛并设置湿地，湖心岛周围护坡的形式采用格宾挡墙+雷诺护垫的形式进行防护，并护砌至河道景观岛顶部。雷诺护垫具有柔性，对地基适应，采用网箱结构，既可防止河岸遭水流、风浪侵袭而破坏，又实现了水体与坡下土体间的自然对流交换功能，达到生态平衡。

在满足河道行洪标准的前提下，应进行景观修复，突出休闲和生态功能。在坡上和湖心岛进行生态修复，在湖心岛可种植垂柳、木槿、迎春等，并设置工程湿地，充分利用植物的吸附和分解作用，减少污染物进入河道，起到保护和改善水质的目的，通过生态修复同时可提升河道两岸环境和周边村镇建设格调，体现人与自然和谐相处。

3 工程效益

该方案充分考虑了水库防洪和下游景观性、生态系统维护多方面功能要求，有效的消除溢洪道隐患，保障人民群众生命财产安全，通过对下游河道进行生态治理，有效改善水质，提高下游河道观赏性，促进经济发展，构建了可持续发展自然生态系统，综合效益显著。