亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计

亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计二○一三年八月枢纽工程布置

亭口水库主要建筑物设计

结语

目录工程概况

1234亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计1工程概况1工程概况

亭口水库工程地处陕西省咸阳市长武县境内泾河一级支流黑河上，坝址位于黑河干流下游距河口2.0km，距长武县城18km、距咸阳市160km、西安市180km，水库下游1.0km处有西（安）～兰（州）公路通过。地理位置

1.11工程概况

工程建设的主要任务是工业和城镇生活供水，兼有减淤、发电等综合效益，供水对象为彬长矿区重点工业项目以及彬县、长武两县县城生活用水。工程设计水平年为2020年，供水保证率不低于90%。水库建成后年可向工业及城镇生活供水量为7179万m3。工程开发任务

1.21工程概况1、枢纽工程组成

亭口水利枢纽由（1）亭口水库工程；（2）亭口水库反调节蓄水工程；（3）彬长矿区输配水工程共三部分组成。彬长矿区输配水工程由亭口至长武县城、亭口至马屋电厂、亭口至新民塬工业区和彬县县城三部分组成，其取水水源点均为亭口水库枢纽下游汇流池。亭口水利枢纽工程的组成

1.31工程概况2、亭口水库工程规模亭口水库为Ⅱ等大（2）型水利工程，由大坝、溢洪道、泄洪排沙洞、输水洞、坝后电站等建筑物组成。水库正常蓄水位893.0m，最大坝高49m，总库容2.47亿m3，电站装机1890KW，年发电量618万kW·h。主要建筑物大坝、溢洪道、泄洪排沙洞、输水洞等按2级设计，电站厂房建筑物为3级，临时建筑物按4级设计。亭口水利枢纽工程的组成

1.31工程概况防洪标准按100年一遇洪水设计，2000年一遇洪水校核；泄洪建筑物出口消能防冲的洪水标准为50年一遇；坝后电站厂房设计洪水标准为50年一遇，校核洪水标准为200年一遇。施工导流为10年一遇洪水标准。亭口水库工程静态总投资193711.97万元，总投资216238.44万元。亭口水利枢纽工程的组成

1.31工程概况3、反调节蓄水工程规模反调节蓄水工程中塬沟水库为Ⅳ等小（1）型工程，大坝等主要建筑物按4级设计，防洪标准按30年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核。亭口水利枢纽工程的组成

1.32枢纽工程布置亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计2枢纽工程布置工程规模确定需要考虑的问题及特点等

2.12.1.1工程开发任务

亭口水库的主要任务是工业和城镇生活供水，因此，如何最大限度的提供水量充沛、水质优良的水源是工程设计的核心任务。此条件涉及到工程选址及水库运行方案的制定问题。由于亭口水库亭口水库的主要任务是工业和城镇生活供水，因此，供水过程必须连续，不能间断，供水保证率必须满足的要求。2枢纽工程布置水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等

2.12.1.2水文1、径流和泥沙特性

径流和泥沙特性见表2.1.2。表2.1.2亭口水库径流和泥沙特性表2枢纽工程布置水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等

2.12、径流和泥沙特点（1）水沙年际变化较大经统计，亭口水库丰水年最大入库水量为6.4184亿m3（1966年），枯水年最小入库水量为0.6188亿m3（2002年），分别为多年平均入库水量的2.76倍和0.266倍；年最大入库沙量为5355.4万t（1966年），年最小入库沙量为181.4万t（2002年），分别为多年平均入库沙量的3.89倍和0.132倍；年平均最大含沙量为147.94kg/m3（1978年），年平均最小含沙量为13.11kg/m3（2005年），分别为多年平均值的2.58倍和0.23倍。2枢纽工程布置水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等

2.1（2）水沙年内变化较大经资料统计，多年平均情况下，亭口水库来水量主要集中在7-10月份，占多年平均入库水量的63.1%；而沙量主要集中在汛期7~9月，占多年平均入库沙量的84.4%，汛期7、8月来沙量占多年平均入库沙量的68.9%。2枢纽工程布置水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等

2.1从表2-4可见，汛期（7月~9月）平均入库水量为11236万m3，占年平均入库水量的48.3%；汛期（7月~9月）平均入库沙量为1162.9万t，占年平均入库沙量为84.4%。其中最大1日入库沙量为2310.61万t（1966年7月27日）。可见，亭口水库的入库水沙相对集中在汛期7~9月，尤其是沙量，绝大部分集中在汛期7、8月。2枢纽工程布置水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等

2.12.1.3地形及地质条件1、地形

在选择坝址时，宜根据地形条件优先选用河谷较窄及有垭口处，且坝址的上游地形开阔、建库后库容较大，目的是有利于减少筑坝工程量，对于土石坝而言有利于布置泄洪设施。2枢纽工程布置水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等

2.12、地质

需要选择地质优良的坝址，避免在断裂、断层等构造带部位修建建筑物，以减少基础处理工程量，同时，有利于确保枢纽建筑物的安全稳定。另外，在优良的地址条件建坝，有利于减少水库渗漏损失，以增加供水量。2枢纽工程布置水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等

2.12.1.4水库淹没范围1、水库淹没需要考虑的问题

（1）水库淹没、水库影响区、枢纽工程建设期的移民安置搬迁，专业项目（主要是库周交通、输电线路、水利设施、教育设施等）处理；（2）文物古迹保护；（3）矿产资源压覆；2枢纽工程布置水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等

2.1（4）其他：如有些工程涉及到环保问题，以及稀有动物、植物保护及搬迁问题；所有淹没处理问题必须得到上级主管部门的批准。2枢纽工程布置水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等

2.12、水库淹没的特点

黑河的上游为甘肃省，因此，在确定水库的水位时其回水末端的高程不能淹没甘肃省，否则，跨不同的行政区之间的水库淹没赔偿等问题将很复杂，进而影响工程的立项审批。2枢纽工程布置水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等

2.12.1.5库区塌岸

为了确定准确的兴利库容，在调节计算中必须减去塌岸所占的库容，需要计算塌岸量。亭口水库区塌岸段多为中、下更新统黄土岸坡，局部低阶地为上更新统黄土，黄土塌岸是较普遍的一种变形破坏。河川口至碾子坡段为水库塌岸的主要地段，塌岸严重地段分布在谢家河左岸1.5km范围内的二、三级阶地。根据综合预测，黑河水库库区塌岸总量约为638.2万m3。2枢纽工程布置水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等

2.12.1.6生态基流目前，国家越来越重视生态问题，因此在水库设计时生态防水要求，故在调节计算中需要向下游河道水量以满足河道内环境和生态需要要求。下泄水量应从调节计算中扣减才能确定供水量，这是一个非常重要的问题。初设阶段径流系列延长到2008年后，对水库要求下放的生态基流采用2种方法进行了复核计算：（1）多年平均径流量（23255万m3）的10%计算结果为0.74m3/s；（2）Q95法即95%频率下最小月平均径流量计算结果为0.2m3/s。2枢纽工程布置水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等

2.12.1.7水库蒸发量亭口水库蒸发损失采用张河站蒸发资料分析计算得出，各月蒸发增损量见表2.1.7。表2.1.7亭口水库多年平均蒸发增损表单位：mm2枢纽工程布置水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等

2.12.1.8运行方式

根据黑河的径流和泥沙特点，经径流调节计算，亭口水库采取了的运行方式为：（1）水库蓄水位一次抬高。蓄水运用期水库蓄水位893米。（2）每年汛期7～8月期间相机低水位或敞泄排沙，非汛期相机异重流排沙的水沙调节方案。2枢纽工程布置水库运行的边界条件需要考虑的问题及特点等

2.1（3）在黑河右岸支流中塬沟修建反调节蓄水水库，当亭口水库出现弃水并能满足抽水允许含沙量时，从亭口水库坝后抽水冲蓄中塬沟水库至满库，当亭口水库排沙期不供水或枯水期流量不满足供水要求时，由中塬沟水库补充供水。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.22.2.1水库运用原则1、水库运用的限制条件（1）入库水沙条件的限制如前所述，亭口水库入库水沙过程水少沙多的矛盾比较突出，给水库发挥兴利效益、保持长期有效库容带来了较大的困难。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（2）水库地形地质条件限制坝址位于姚家湾村以下，黑河大桥上游约1km处，坝址处地形地质条件对工程规模有限，主要涉及到防渗处理等建坝条件。（3）库尾淤积高程的限制水库的修建应不影响上游甘肃省，防止水库淤积上延造成对上游甘肃省的淹没损失，黑河水库回水末端不应超过距坝里程36.8km处断面，达溪河回水末端不应超过距坝里程28.5km处断面。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（4）水库供水目标的限制条件黑河亭口水库主要任务是工业和城镇生活供水，设计供水保证率（月保证率）不小于90%，供水破坏深度不大于20%。亭口水库的经济可供水量按“以供定需”的原则确定；此外，需亭口水库每年提供下游河道最小生态基流水量632万m3（最小日平均流量按0.2m3/s计）。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（5）保持长期有效库容的限制条件尽量延长水库使用寿命，水库能够保持一定的可长期利用的终极有效库容。（6）库水位日下降幅度的限制条件初拟亭口水库大坝采用土石坝方案，依据相关规范，为大坝库水位溅落时安全稳定，水库实施相机敞泄排沙时，水库水位日下降幅度最大不超过8m。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.22、水库运用的具体原则（1）合理设置排沙期，对入库水沙进行多年调节亭口水库入库水沙在年际间与年内的分布极不均匀，因此，为了解决供水兴利与水库排沙的矛盾，必须合理设置排沙期，通过调水调沙来实现对入库水沙的多年调节。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（2）设置反调节库，解决相机敞泄排沙期间供水问题排沙期（汛期7~8月）利用高含沙大洪水入库时机敞泄排沙时，水库无法正常供水。初拟设置反调节库，将汛前以及汛期相机敞泄排沙前的弃水通过抽水站引至反调节库，以满足汛期相机敞泄排沙期间的供水要求。除此之外，还可利用反调节库的蓄水补充其它时间缺水。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（3）合理设置排沙流量和沙限，协调供水与排沙的矛盾排沙期（汛期7~8月）相机敞泄排沙的排沙流量和沙限的大小，一方面影响水库供水量的大小，另一方面又影响水库终极库容的保持。若排沙流量和沙限过大，则排沙水量少，尽管水库供水量较大，但是水库终极库容难以保持；若排沙流量和沙限过小，则排沙水量较大，尽管易于保持水库的终极库容，但是水库的供水量较小。为了协调供水与排沙的矛盾，必须合理确定排沙期（汛期7~8月）相机敞泄排沙时的排沙流量和含沙量界限。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（4）在满足上述条件的前提下，尽量提高供水的保证率。当水库的供水与下游生态需水发生矛盾时，优先满足下游生态需水的要求。当水库的供水与排沙发生矛盾时，首先满足水库的排沙要求，此时水库的供水任务由其他备用水源工程（反调节库）承担。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.22.2.2水库冲淤计算及水沙调节计算的原则和方法1、水库冲淤计算及水库水沙调节计算的条件和原则（1）入库水沙过程水库冲淤计算采用的入库水沙资料为1954~2008年，共计55年。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（2）水库冲淤计算时间步长划分为：汛期（7~9月）每日为一个计算时段，非汛期（10月~翌年6月）每旬为一个计算时段。水库水沙调节计算时段的划分与水库冲淤计算时间步长划分情况相同，调节周期按水文年周期，汛期为7~9月，非汛期为10~次年6月。汛期按逐日调节；非汛期按逐旬调节。（3）黑河亭口水库设计供水保证率（月保证率）不小于90%，供水破坏深度不大于20%。亭口水库的经济可供水量按“以供定需”的原则确定。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（4）原始库容曲线采用陕西省水利电力勘测设计院测量队实测的1：5000地形图量算。（5）水库水量损失包括蒸发损失和渗漏损失两部分。亭口水库蒸发损失采用张河站蒸发资料分析计算得出，各月蒸发增损量见表3-3；月渗漏损失水量按月平均库容的1%计算。（6）河道最小基流水量632万m3，河道最小基流流量按0.2m3/s计。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（7）水库冲淤计算的起始时间为7月1日，起调水位为相应于水库蓄水量4000万m3时的库水位。输水洞进口高程864.0m，输水洞引水最低水位866.7m。泄洪排沙洞进口高程856m，进口断面尺寸7×7m。溢洪道规模为堰顶高程881m，堰顶宽度3×12m。（8）水库调节计算过程中，来水优先满足河道最小基流需要，其次满足用水要求。（9）水库冲淤计算中将库区划分为50个河段，共计51个控制断面，断面间距平均874m。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.22、水库冲淤计算方法

计算采用的泥沙数学模型属于一维恒定不平衡输沙数学模型，目前具有多种功能的准二维动床非均匀不饱和输沙模型。有关模型中水流方程的离散及求解、泥沙方程的离散及求解、相关问题的处理、模型验证情况等不再介绍，具体可想王新宏教授咨询。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.23、水库水沙调节计算方法调节计算原则如下：（1）当亭口水库汛期的7、8月由于排沙不供水或其他时段可供水量不能满足供水要求时，采取由反调节库补充运用的原则，由反调节池泄放满足供水要求的水量。（2）当亭口水库各时段调节的最大可供水量大于供水需水流量时，亭口水库按照需求过程供水，多余部分按照反调节库配套抽水站的抽水能力充蓄反调节库；反之，亭口水库按照该时段最大可供水量供水，不足部分由反调节库补给。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（3）当反调节库未蓄满时，尽可能利用输水管道将丰水期的水输入反调节库，以弥补枯水段的供水不足问题。（4）当遭遇个别特枯年份由于汛后来水较少时，即使在满足排沙条件时，也不排沙，只进行径流调节以满足供水要求。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.22.2.3水库运用方式的优选比较1、方案1：逐步抬高蓄水位蓄水相机排沙运用方案该方案水库运用方式如下：（1）水库蓄水位逐步抬高。第1-10年水库蓄水位875m；第11-20年水库蓄水位880m；第21-30年水库蓄水位885m；第31-40年水库蓄水位890m；第40年以后水库蓄水位893m。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（2）每年汛期7~8月为排沙期。在此期间，当入库流量大于30m3/s且含沙量大于50kg/m3时，适时迅速降低库水位，水库低水位或空库敞泄排沙；当入库水沙不满足相机排沙条件时，水库蓄水运用。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（3）汛期9月至次年6月水库蓄水运用。在此期间，在满足供水要求的前提下，利用高含沙洪水入库时机，采用异重流排沙，尽量减少蓄水运用期间的泥沙淤积量。（4）初拟反调节池（或库）容积700万m3，以满足汛期相机敞泄排沙期间的供水要求。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.22、方案2：逐步抬高蓄水位汛期低水位相机排沙运用方案该方案水库运用方式如下：（1）水库蓄水位逐步抬高。第1-10年水库蓄水位875m；第11-20年水库蓄水位880m；第21-30年水库蓄水位885m；第31-40年水库蓄水位890m；第40年以后水库蓄水位893m。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（2）每年汛期7~8月为排沙期。7月1日~8月10日，水库控制低水位运用，控制水库有效库容不大于200万m3；8月11日~8月31日，排沙水位与各阶段水库蓄水位相同。在排沙期（汛期7~8月），当入库流量大于30m3/s且含沙量大于50kg/m3时，适时迅速降低库水位，水库低水位或空库敞泄排沙；当入库水沙不满足相机排沙条件时，水库蓄水运用。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（3）汛期9月至次年6月水库蓄水运用。在此期间，在满足供水要求的前提下，利用高含沙洪水入库时机，采用异重流排沙，尽量减少蓄水运用期间的泥沙淤积量。（4）初拟反调节池（或库）容积700万m3，以满足汛期相机敞泄排沙期间的供水要求。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.23、方案3：水位一次抬高汛期低水位相机排沙运用方案该方案水库运用方式如下：（1）水库蓄水位一次抬高。蓄水运用期水库蓄水位893m。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（2）每年汛期7~8月为排沙期。7月1日~8月10日，水库控制低水位运用，控制水库有效库容不大于200万m3；8月11日~8月31日，排沙水位893m。在排沙期（汛期7~8月），当入库流量大于30m3/s且含沙量大于50kg/m3时，适时迅速降低库水位，水库低水位或空库敞泄排沙；当入库水沙不满足相机排沙条件时，水库蓄水运用。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（3）汛期9月至次年6月水库蓄水运用，水库蓄水位893m。在此期间，在满足供水要求的前提下，利用高含沙洪水入库时机，采用异重流排沙，尽量减少蓄水运用期间的泥沙淤积量。（4）初拟反调节池（或库）容积700万m3，以满足汛期相机敞泄排沙期间的供水要求。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.24、方案4：水位逐步抬高汛期低水位相机排沙运用方案该方案水库运用方式如下：（1）水库蓄水位逐步抬高。第1-40年，蓄水运用期水库蓄水位由880m逐步抬高至最高蓄水位893m，蓄水运用期水位控制条件为：水库死水位以上蓄水量最大不超过4000万m3；最低蓄水位为880m；最高蓄水位为893m。第41-50年，蓄水运用期水库蓄水位893m。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（2）每年汛期7~8月为排沙期。7月1日~8月10日，水库控制低水位运用，控制水库有效库容不大于200万m3；8月11日~8月31日，排沙水位与各年最高蓄水位相同。在排沙期（汛期7~8月），当入库流量大于30m3/s且含沙量大于50kg/m3时，适时迅速降低库水位，水库低水位或空库敞泄排沙；当入库水沙不满足相机排沙条件时，水库蓄水运用。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（3）汛期9月至次年6月水库蓄水运用，水库蓄水位与各年最高蓄水位相同。在此期间，在满足供水要求的前提下，利用高含沙洪水入库时机，采用异重流排沙，尽量减少蓄水运用期间的泥沙淤积量。（4）初拟反调节池（或库）容积700万m3，以满足汛期相机敞泄排沙期间的供水要求。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.25、亭口水库的合理运用方式由上述4种方案水库冲淤计算和径流调节计算结果分析：方案1水库淤积量大，剩余库容偏小，无法满足供水目标；方案2水库运用50年后剩余库容较大，但是1-40年分期抬高水位运用时，由于蓄水位低库容偏小，无法满足供水目标；2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2方案3和方案4水库运用50年后剩余库容分别为3093万m3和3755万m3，满足供水保证率和破坏深度要求的可供水量分别为7183万m3和7212万m3。方案3和方案4相比较，两种方案可供水量基本相同，方案4水库运用50年后剩余库容相对较大，但是方案3水库运用管理相对容易，因此，亭口水库采用方案3运用。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.22.2.4反调节水库工程规模及运用方式优选比较1、反调节水库工程建设的必要性

（1）满足均匀的工业生活供水需求，并满足其设计保证率90％的要求。否则，由于排沙期不能供水，不能满足工业生活均匀供水的要求。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（2）由于排沙期亭口水库下泄过程与国民经济各部门的用水过程不协调，若缺乏有效的反调节工程措施，将造成缺水与弃水并存的局面。通过反调节库调蓄径流，使供水条件得到改善，可有效缓解排沙与供水争水矛盾。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.22、反调节水库工程的规模比较与选定配套反调节工程规模受排沙期长短以及亭口径流丰枯程度影响。在正常蓄水位与排沙水位均选定893m的前提下，亭口水库采用前述方案3运行，亭口水库终极有效库容为3093万m3（相应于方案3水库运用50年后正常蓄水位893m有效库容），拟定反调节池容积规模为500万m3、600万m3、700万m3、800万m3。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2针对亭口水库正常蓄水位893m规模方案，对不同反调节库容积方案进行了径流调节计算，调节计算中采用的主要原则如下：（1）亭口水库终极有效库容为3093万m3（相应于方案3水库运用50年后正常蓄水位893m有效库容）。（2）调节计算采用时历法，入库水沙资料为1954~2005年，共计52年的水沙系列资料。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（3）调节周期按水文年周期，汛期为7~9月，非汛期为10~次年6月。调节起始日期1954年7月1日，调节计算按逐日调节。亭口水库起调库容为0万m3，反调节水库起调库容为满库。（3）黑河亭口水库设计供水保证率（月保证率）不小于90%，供水破坏深度不大于20%。亭口水库的经济可供水量按“以供定需”的原则确定。（5）亭口水库和反调节库的水量损失包括蒸发损失和渗漏损失两部分。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（6）河道最小基流水量632万m3，河道最小基流流量按0.2m3/s计。（7）输水洞进口高程864.0m，输水洞引水最低水位（即死水位）866.7m。（8）水库调节计算过程中，来水优先满足河道最小基流需要，其次满足用水要求。（9）当亭口水库汛期的7、8月由于排沙不供水或其他时段可供水量不能满足供水要求时，采取由反调节库补充运用的原则，由反调节库泄放满足供水要求的水量。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（10）当某时段亭口水库调节的最大可供水量大于设计供水流量时，亭口水库输水洞供水流量为设计供水流量，多余的水量通过抽水站与引水隧洞充蓄反调节库（中塬沟水库），最大抽水流量1.1m3/s，最大抽水含沙量限制条件为亭口水库入库平均含沙量小于8kg/m3；反之，亭口水库输水洞供水流量为该时段最大可供水量,不足部分由反调节库供给。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（11）当亭口水库有弃水且反调节库未蓄满时，尽可能利用抽水站与引水隧洞将丰水期的水输入反调节库，以弥补排沙期及枯水段的供水不足问题。（12）当遭遇个别特枯年份由于汛后来水较少时，即使在满足排沙条件时，也不排沙，只进行径流调节以满足供水要求。依据以上调节计算原则，不同反调节库容积方案的径流调节计算结果见表2.2.4—1。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2由上述结算结果可见，反调节库容积从500万m3增加至600万m3时，可供水量增加173万m3；反调节库容积从600万m3增加至700万m3时，可供水量增加114万m3；反调节库容积从700万m3增加至800万m3时，可供水量仅增加31万m3。因此，本阶段推荐配套反调节库的规模为有效库容700万m3。表2.2.4—1径流调节计算结果2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.23、反调节水库工程抽水站设计流量选定针对配套反调节库的规模为有效库容700万m3情况，比较了不同抽水站设计引水流量对亭口水库可供水量的影响，计算结果见表2..2.4—2。从表中可以看出，最大抽水流量由0.75m3/s逐渐增加至1.1m3/s时，亭口水库可供水量增加幅度较大；最大抽水流量大于1.1m3/s后，亭口水库可供水量几乎不再增加。因此，反调节水库抽水站设计流量为1.1m3/s。表2.2.4—2不同引水流量情况下径流调节计算结果2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.24、反调节水库工程抽水站取水条件（1）反调节库抽水站抽水时的含沙量限制条件为亭口水库入库平均含沙量小于8kg/m3。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2（2）对不同抽水时间限制情况下的径流调节过程进行了计算，计算结果见表2.2.4—4。从表中可见，抽水时间无限制（即全年抽水）时，亭口水库可供水量最大，抽水时间有限制（例如每年7月不抽水）时，亭口水库可供水量将减少约140万m3。因此，抽水站的抽水时间不加限制，当亭口水库有弃水且反调节库未蓄满时，尽可能利用抽水站与引水隧洞将丰水期的水输入反调节库，以弥补排沙期及枯水段的供水不足问题。表2.2.4—3

不同抽水含沙量限制情况下径流调节计算结果表2.2.4—4不同抽水时间限制情况下径流调节计算结果2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.22.2.5排沙条件分析1、不同排沙流量和沙限组合对水库可供水量的影响分析

在前述排沙流量和沙限定性分析的基础上，对汛期排沙期不同排沙流量和沙限组合情况，进行了水库冲淤和径流调节计算。通过分析不同排沙流量和沙限组合对水库冲淤情况及水库可供水量的影响，最终确定合理的排沙流量和沙限。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2各方案水库冲淤和径流调节计算结果见表

2.2.5—1。综合上述分析，亭口水库合理的相机敞泄排沙条件应为：排沙流量为30m3/s，排沙沙限为50kg/m3。表2.2.5—1

不同排沙流量和沙限组合情况计算结果2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.22、异重流排沙条件（1）每年7-8月为水库排沙期，9-次年6月为蓄水运用期。（2）汛期9月至次年6月水库蓄水运用期间，在满足供水要求的前提下，利用高含沙洪水入库时机，采用异重流排沙，尽量减少蓄水运用期间的泥沙淤积量。2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2异重流排沙条件为：（a）9-10月，当水库蓄水量大于3500万m3时，若入库流量大于30m3/s且含沙量大于50kg/m3，则实施异重流排沙；（b）5月，当水库蓄水量大于1000万m3时，若入库流量大于30m3/s且含沙量大于50kg/m3，则实施异重流排沙；（c）6月，当水库蓄水量大于500万m3时，若入库流量大于30m3/s且含沙量大于50kg/m3，则实施异重流排沙。

2枢纽工程布置水库运行方式研究

2.2

为了在异重流排沙期间不影响水库正常供水，建议取水口按塔式分层取水口设计，以便异重流排沙期间引用上层清水。2枢纽工程布置亭口水库的正常蓄水位和泄洪规模确定

2.31、正常蓄水位的确定亭口水库正常蓄水位方案比较选择了3个水位，正常蓄水位分别为892m、893m和894m。针对三种不同正常蓄水位，亭口水库采用推荐的水库运用方式（即方案3）运用，配套反调节工程规模及其运用方式与推荐情况相同，综合分析不同水库规模方案的水库冲淤及径流调节计算结果，确定亭口水库的正常蓄水位893m。表2.3—1

不同正常蓄水位方案水沙调节计算结果2枢纽工程布置亭口水库的正常蓄水位和泄洪规模确定

2.32、泄洪排沙洞规模方案确定（1）泄洪排沙洞方案确定泄洪排沙洞的泄流规模主要取决于进口底坎高程和进口断面尺寸。泄洪排沙洞进口底坎高程最低取值为856m。因此，这里仅对泄洪排沙洞进口断面尺寸大小进行方案比选。2枢纽工程布置亭口水库的正常蓄水位和泄洪规模确定

2.3方案1：排沙洞进口底坎高程856m，进口断面尺寸6×7m；方案2：排沙洞进口底坎高程856m，进口断面尺寸7×7m；方案3：排沙洞进口底坎高程856m，进口断面尺寸8×8m；方案4：排沙洞进口底坎高程856m，进口断面尺寸5×5m。四种不同方案中溢洪道泄流量相应的溢洪道规模为：堰顶高程881m，堰顶宽度3×12m。2枢纽工程布置亭口水库的正常蓄水位和泄洪规模确定

2.3（2）各方案计算结果及分析针对正常蓄水位893m的水库规模，j经分析计算，亭口水库（正常蓄水位893m方案）较为合理的泄洪排沙洞规模为：进口底坎高程856m，进口断面尺寸7×7m。表2.3—2正常蓄水位893m四种不同泄流规模方案水沙调节计算结果2枢纽工程布置亭口水利枢纽工程规模2.41、亭口水库工程规模亭口水库的正常蓄水位为893m，水库总库容2.47亿m3，属Ⅱ等大（2）型水利工程。泄洪排沙洞进口底坎高程856m，进口断面尺寸7×7m。2枢纽工程布置亭口水利枢纽工程规模2.42、反调节蓄水工程规模反调节库工程规模为有效库容700万m3，反调节库抽水站最大抽水流量1.1m3/s，亭口水库入库平均含沙量大于8kg/m3时不抽水。反调节蓄水工程中塬沟水库为Ⅳ等小（1）型工程。2枢纽工程布置亭口水利枢纽工程规模2.43、水库径流调节计算结果依据水库泥沙冲淤计算得出的水库运用50年后的库容曲线进行了正常蓄水位893m方案情况下的径流调节计算。径流调节计算结果表面，亭口水库和反调节库联合调节后可供水量满足保证率要求，多年平均可供水量为7183万m3。2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.32.3.1工程坝址在可研设计阶段，根据亭口水库的建库规模，在黑河干流下游河段选择碾子坡坝址（上坝址）和姚家湾坝址（下坝址）进行坝址设计比选，上、下坝址位置相距2.5km。按照相等的有效库容比较原则，从两坝址的地形、地质条件、枢纽工程布置、施工条件、水库淹没影响等方面，进行了综合比较分析，下坝址枢纽建筑物布置条件优越，投资节省，对工程修建有利因素明显，各方面均优于上坝址。2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.3可研审查、批复中关于工程坝址的意见为：“同意亭口水库采用姚家湾下坝址，坝址距黑河河口约2km，距下游公路大桥1km。”。初步设计阶段对坝址不再进行比选工作，选定下坝址为水库枢纽位置。2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.32.3.2坝型比选亭口水库工程区位于陕北黄土高塬南缘残塬沟壑区，坝址下游2km处为黑河进入泾河入口，河床河漫滩、阶地发育，根据地质勘查资料，工程区附近当地建筑材料丰富，适宜修建土石坝坝型。而修建重力坝，除了建坝主要材料均需远距离运输外，同时施工产生的各种大量开挖料不能利用，成为弃料，经济性上不合理。因此，在可行性研究设计阶段，设计选择了均质土坝、压坡均质土坝和心墙坝三种坝型进行技术经济比较，综合分析推荐压坡均质土坝作为可研设计的代表坝型。2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.3可研审查对坝型的意见为：“基本同意采用压坡均质土坝坝型”。可研批复意见：结合对筑坝土料等当地材料的勘察和试验研究，优化均质土坝坝体结构设计和施工方案。初步设计阶段，结合可研审批意见，对坝型设计进一步深入比较选定，细化坝体结构。2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.31、均质土坝坝顶宽7m，坝顶高程897.0m，最大坝高48.0m，坝顶总长464.7m；上游坝坡分为4级，坡比分别为1:3.5、1:4.0、1：4.25和1:4.25，在高程887.0m、877.0m处各设宽15m的马道，在高程867.0m处设置宽10m的马道，下游坝坡自排水棱体以上坡比均为1:2.2，在高程884.0m和871.0m处设宽2.0m的马道，排水棱体顶高程858.5m，顶宽3m，棱体内侧坡比为1:1，外侧坡比为1:1.5。坝体剖面如图2.3.2—1。附大坝地质剖面图2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.32、压坡均质坝

为了解决均质土坝方案上游坝坡因水库水位骤降引起的过缓问题，从整体上优化枢纽工程布置，设计提出在大坝上游坡一定范围采用透水性强、强度高的砂砾石料进行压坡，称为压坡均质坝方案，使得库水位骤降过程中坝体浸润线能够迅速降低，达到放陡坝坡、减小坝体断面及节省投资的目的。由于压坡均质坝方案坝体断面相对较小，从两岸基岩分布情况有利的角度出发，选择上坝线进行布置。2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.3初设阶段进行了坝体分区的优化设计，对上游砂砾石区进行调整，并研究了利用溢洪道开挖石料上坝的可行性，大坝下游浸润线以上部分采用石渣填筑。设计坝顶高程897.0m，坝顶宽7m，最大坝高49.0m，坝顶总长476.2m，坝底宽度260.8m；上游坝坝分为4级，坡比分别为1:2.5、1:3.0、1:3.5和1:3.0，在高程885m、873m处各设宽2m的马道，在高程861m处设置宽5m的马道，下游坝坡自排水棱体以上坡比均为1:2.2，在高程884.0m和871.0m处设宽2.0m的马道，排水棱体顶高程858.5m，顶宽3m，下游坡比为1:1.5。坝体剖面如图2.3.2-2。2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.32.3.3工程总体布置1、枢纽总体布置

坝址位于黑河下游“S”形河道的相对顺直的河段上，结合坝址处地形、地质条件，岸边泄洪、输水建筑物布置考虑了以下几种布置方案：2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.3方案一：溢洪道、泄洪排沙洞和输水洞均布置于右岸，平面布置上三种建筑物位置由临河侧向外依次为泄洪排沙洞、输水洞、溢洪道。2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.3该方案泄洪排沙洞洞线布置紧靠坝肩，进口位于坝轴线上游约150m处，出口位于坝轴线下游约160m处，洞线长260m，洞轴线方向与坝轴线成90°夹角。为保证输水洞进口“门前清”，将输水洞进口布置于靠近泄洪排沙洞进口的右侧，洞线上游段平行于泄洪洞轴线，后部转弯从溢洪道泄槽底部穿过，于右岸下游厂房位置出洞，洞线长620m。溢洪道采用明槽开敞式，宽度36m，与泄洪排沙洞轴线相距43m，进口高程881.0m，三孔布置，总长度392m。2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.3方案二：溢洪道、泄洪洞和输水洞均布置于右岸，平面布置上三种建筑物位置由临河侧向外依次为溢洪道、泄洪排沙洞、输水洞。该方案主要考虑到溢洪道明挖边坡开挖较高，将溢洪道紧靠坝肩布置，轴线与坝轴线垂直，为三孔开敞式，总长度394.6m。泄洪排沙洞平行于溢洪道布置，轴线相距约60m，洞身段长386m。输水洞布置与方案一基本相同。该布置方案的主要优点是明槽溢洪道建筑物两侧高边坡高度降低约10m，开挖量减少约30万m3。2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.3但也存在以下明显的缺点和不足：1）溢洪道建筑物距离大坝坝肩过近，约30～40m，从建筑物布置和下游出口泄洪冲刷影响状况看，对大坝运行安全不利；2）泄洪排沙洞依据地形条件布置，洞身长度增加较多，约126m，投资增加930万元，综合投资增大；3）泄洪排沙洞进口偏离原河道主流，对水库建成后运行期排沙不利。水库泥沙物理模型试验表明，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坝布置。

经工程布置及工程量、投资计算，该方案溢洪道、泄洪排沙洞投资比方案一增加投资约380万元。2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.3方案三：溢洪道布置于右岸，泄洪排沙洞和输水洞布置于左岸。该方案泄洪排沙洞进、出口分别位于坝轴线上、下游300m处，洞线长约650m，洞轴线方向与坝轴线成105°夹角，受地形限制，洞线在平面上需设置两个弯道。输水洞与泄洪排沙洞平行布置，洞线长约700m。溢洪道布置位置与方案一相同。2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.3根据《水工隧洞设计规范》SL279-2002的有关规定：高流速无压隧洞不宜设置转弯段，对于运用于多泥沙河流上的排沙隧洞，其平面及竖向的转弯、纵坡坡比均应通过水工模型试验验证，运用条件复杂。因此，左岸布置泄洪排沙洞和输水洞的工程条件差，与方案一比较，受地形限制，洞线明显较长，工程量、投资较大。2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.3方案四：泄洪排沙洞和输水洞布置于右岸，溢洪道布置于左岸。该方案泄洪洞和输水洞的布置与方案一相同，溢洪道根据左岸的地形条件，河道左岸冲沟发育，将溢洪道布置于左岸困难，布置线路明显较长，泄槽段总长度达640m，同时泄槽段需设弯道。与方案一相比，本方案溢洪道泄槽段长度增加了1倍多，工程量、投资增加较多，且由于溢洪道泄槽段设置弯道，急流水力条件较差，不利于建筑物的安全运用。2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.3通过以上枢纽布置四种方案的综合分析，方案一、方案二建筑物布置充分结合有利的地形条件，布置合理，工程投资节省、运行安全性高，优势明显。故枢纽总布置重点在此两方案间比较。如前述，方案一与方案二比较，后者增加投资380万元，且存在诸多不利因素，特别通过冲沙模型试验，对排沙洞冲沙效果有直接影响，与本水库的运行特点不适应，因此综合比较，选定方案一为枢纽建筑物总体布置形式，即：溢洪道、泄洪排沙洞和输水洞均布置于右岸，平面上三种建筑物位置由临河侧向岸边依次为泄洪排沙洞、输水洞、溢洪道。2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.32、枢纽总体布置枢纽建筑物由大坝、泄洪排沙洞、溢洪道、输水洞、坝后电站等部分组成。大坝坝顶高程897.0m，坝顶宽7m，最大坝高49.0m，坝顶总长476.2m；上游坝坝分为4级，坡比分别为1:2.5、1:2.75、1:3.0和1:3.0，在高程885m、873m处各设宽2m的马道，在高程861m处设置宽6m的马道，下游坝坡自排水棱体以上坡比均为1:2.2，在高程884.0m和871.0m处设宽2.0m的马道，排水棱体顶高程858.5m，顶宽3m，下游坡比为1:1.5。2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.3溢洪道布置于右岸，采用正槽开敞式，轴线在平面上与坝轴线成90°夹角，进口控制段为WES型低实用堰，堰顶高程881.0m，堰宽36.0m，溢洪道基础全部位于岩基上，泄槽段总长224m，一级陡坡坡比为1/500，长160m；二级陡坡坡比为1：3，长64.2m；泄槽侧墙采用重力式挡墙，挡墙高度为9m。出口采用挑流方式消能后泄入下游河床，挑流鼻坎高程为856.50m，长23.1m。溢洪道总长374m，最大下泄流量3958.5m3/s。2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.3泄洪排沙洞布置于右岸，靠近大坝坝肩位置，主要功能为水库运行期泄洪、排沙，施工期兼顾导流度汛。洞轴线在平面上与坝轴线成90°夹角。泄洪洞进口采用压力孔口，进口放水塔为矩形塔体，进口底板高程856.0m，塔内设7.0×7.8m平板检修闸门和7.0×7.0m弧形工作闸门各一道，下接明流洞身，洞身断面为园拱直墙型，尺寸7.5×10.565m（宽×高），纵坡坡比1/100，洞身衬砌厚度0.6m～1.0m，出口采用挑流方式消能，泄入下游河床。泄洪排沙洞总长360m。2枢纽工程布置枢纽建筑物布置

2.3输水洞紧邻泄洪排沙洞外侧布置，进口型式为压力孔口，采用矩形进水塔，进口底板高程864.0m。塔体分层取水，塔内设有4个错层布置的隔水门，一道2.2×2.2m平板事故检修闸门。输水洞洞身为压力流，圆形断面，内径2.2m，纵坡坡比0.7/1000，洞身衬砌厚度0.4m，出口采用消力池消能后汇入电站尾水池，输水洞总长631m。坝后电站采用地面厂房布置型式，站址位于河道右岸，地坪高程为863.85m。电站由主厂房、副厂房、安装间、开关室、尾水渠等部分组成。附亭口平面布置图。3亭口水库主要建筑物设计亭口水利枢纽工程布置及主要建筑物设计3亭口水库主要建筑物设计大坝设计

3.13.1.1坝体设计

设计坝顶高程897.0m，坝顶宽7m，最大坝高49.0m，坝顶总长476.2m；上游坝坝分为4级，坡比分别为1:2.5、1:3.0、1:3.5和1:3.0，在高程885m、873m处各设宽2m的马道，在高程861m处设置宽5m的马道，下游坝坡自排水棱体以上坡比均为1:2.2，在高程884.0m和871.0m处设宽2.0m的马道，排水棱体顶高程858.5m，顶宽3m，下游坡比为1:1.5。大坝分区由上游向下游依次为：砂砾石区、土料填筑区和石渣填筑区三个大的分区。3亭口水库主要建筑物设计大坝设计

3.13.1.2设计计算（1）渗流分析水库大坝渗流计算按照《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）相关的计算原理和有关规定，采用南京水利水电科学研究院编制的《二维渗流有限元计算程序UNSST2》进行计算。大坝渗流计算成果表

图1正常蓄水位稳定渗流期等势线图图2正常蓄水位稳定渗流期水力坡降等值线图图3库水位骤降后浸润线图3亭口水库主要建筑物设计大坝设计

3.1（2）稳定计算根据《碾压式土石坝设计规范》（SL274－2001）相关规定，大坝稳定计算按以下几种工况进行计算。计算程序采用中国水利科学院陈祖煜院士开发的《土质边坡稳定分析程序STAB》进行计算。施工期计算坝体竣工未蓄水时的上、下游坝坡的稳定，采用毕肖普法的有效应力法和总应力法两种方法进行计算，强度指标采用不排水剪强度。3亭口水库主要建筑物设计大坝设计

3.1稳定渗流期取正常蓄水位、设计洪水位和校核洪水位进行上、下游坝坡稳定，洪水位不能形成稳定渗流，故浸润线均采用正常蓄水位稳定渗流期浸润线进行计算，计算方法采用毕肖普法的有效应力法，土料强度指标采用固结不排水剪有效应力指标。水库水位降落期坝体土料填筑区浸润线降落非常缓慢，由于计算过程中孔隙水压力的消散过程很难确定，目前对于土石坝库水位骤降的稳定分析主要采用总应力法。大坝稳定计算参数表各种工况下稳定计算结果见下表、图4~9。

坝坡稳定计算结果表3亭口水库主要建筑物设计大坝设计

3.1

由计算结果看出，各工况下计算所得最小安全系数均大于允许最小值，满足规范要求，库水位降落期为坝坡稳定的控制工况，最小安全系数为1.358。图4正常蓄水位稳定计算结果图5设计洪水位稳定计算结果图6死水位稳定计算结果图7水位骤降上游稳定计算结果图8校核洪水位稳定计算结果图9施工期稳定计算结果3亭口水库主要建筑物设计大坝设计

3.13.1.3坝料选择与填筑标准3.1.3.1坝料选择大坝所需土料利用溢洪道土方开挖，平均运输距离4km，主要岩性为中上更新统风洪积黄土、黄土状壤土夹古土壤，土质稍密～中密，以粉粒为主，水平渗透系数平均值kH=1.25×10-5cm/s，垂直渗透系数平均值kV=1.27×10-5cm/s，满足规范要求，天然含水量平均值12.1%，低于最优含水量17.1%，上坝需进行加水处理。3亭口水库主要建筑物设计大坝设计

3.1坝址区砂砾石料场，ⅩⅤ号料场位于坝址上游1km，储量61.2万m3，渗透系数大于1.0×10-1cm/s，饱和固结不排水剪强度öcu’=37.5°。石渣料利用溢洪道开挖料，位于地下水位以上，主要岩性为砾岩、砂岩和泥岩，岩石具有遇水软化的特性。设计将石渣料用于下游坝坡的干燥区。3亭口水库主要建筑物设计大坝设计

3.1

反滤料ⅩⅤ号料场，距坝趾1km，交通运输条件较好，针片状颗粒含量和含泥量偏高，其余各项指标基本符合规范要求，需要进行冲洗使其含泥量满足规范要求后，再进行筛分加工。由于当地缺石料软化系数较低，抗风化能力差，选取乾县峰阳镇五峰山灰岩料场，运距95km。排水棱体及护坡所用的石料在此处开采。3亭口水库主要建筑物设计大坝设计

3.13.1.3.2填筑标准土料填筑标准：压实度不小于98％，填筑含水量应接近最优含水量17.1％，渗透系数小于1×10-4cm/s。砂砾石料填筑标准：高程861m以上砂砾石料相对密度为0.7~0.75，渗透系数小于1×10-3cm/s；高程861m以下砂砾石料相对密度不小于0.80。3亭口水库主要建筑物设计大坝设计

3.1石渣料填筑标准：软岩石渣料湿化变形明显，在坝体填筑时应适当加水碾压，提高压实密度，并且由于碾压过程中破碎率较高，应采用较高的干密度做为控制，孔隙率做为辅助控制标准，干密度>2.20g/cm3，孔隙率<20%。反滤料填筑标准：相对密度不小于0.7，渗透系数不小于5.8×10-3cm/s，含泥量小于3%。过渡层填筑标准：相对密度不小于0.75。排水棱体堆石料填筑标准：孔隙率20～25%，渗透系数大于1×10-2cm/s，含泥量小于8%。3亭口水库主要建筑物设计大坝设计

3.13.1.4细部设计

上游坝面采用混凝土网格填干砌石护坡，厚度40cm，下设20cm厚砾石垫层；下游坝坡采用浆砌石拱格草皮护坡，护坡厚度40cm，下设30cm厚护坡垫层。防浪墙采用C25钢筋混凝土，厚度40cm，墙顶高程898.2m，墙底高程895.0m，每10m设一道变形缝，缝间埋设止水。下游坝坡每隔100m设置一道坝面排水沟，岸坡及马道均设置排水沟，排水沟采用C20混凝土，型式同坝顶排水沟。下游坝面中部设置一道人行踏步，宽度3m。3亭口水库主要建筑物设计大坝设计

3.13.1.5基础处理3.1.5.1坝基开挖及基础处理对坝基范围内的砂壤土全部清除；下部（卵）砾石相对密度Dr=0.84，变形模量为26MPa，承载力特征值fak=320kPa，强度较高，可以做为坝基，将上部与砂壤土接触部位清除，坝基面高程基本在850m左右结合槽底部开挖至强风化下限。结合槽底部设1m厚C20混凝土板，对岩石进行固结灌浆，固结灌浆孔深8m，孔距3m三角形布置。3亭口水库主要建筑物设计大坝设计

3.13.15.2坝基防渗处理防渗标准q＜5Lu。采用单排帷幕灌浆进行基础防渗，孔距2m，底部伸入5Lu线以下5m。设计对左坝肩砾石层和强风化岩层进行防渗处理：平洞底高程892.50m，长100m，采用单排帷幕灌浆，灌浆孔距2m，底部伸入5Lu线以下5m。右岸在溢洪道右岸设置100m长的灌浆平洞，底高程897.00m，采用单排帷幕灌浆，灌浆孔距2m，底部伸入5Lu线以下5m。3亭口水库主要建筑物设计溢洪道

3.23.2.1溢洪道布置溢洪道布置在大坝右岸，采用正槽开敞式，轴线在平面上与坝轴线成90°夹角。根据水库调洪计算结果，溢洪道进口控制段堰顶高程881.00m，堰顶净宽为36m，100年一遇设计洪水时溢洪道最大泄流量2666.1m3/s，2000年一遇校核洪水时最大泄流量3958.5m3/s。整个溢洪道由进口引水明渠、溢流堰、泄槽段、出口挑流消能段、护坦、海漫等六部分组成，全长398.92m。3亭口水库主要建筑物设计溢洪道

3.23.2.1.1溢洪道分段设计进口引水明渠喇叭形引水渠段长30.0m，底坡i=0，底板高程876.0m，厚度0.7m；其左、右侧均以半径80m的圆弧翼墙与左、右岸坡相连，翼墙顶高程897.5m。底板、翼墙均采用C25钢筋砼衬砌。3亭口水库主要建筑物设计溢洪道

3.2控制段控制段采用WES型低实用堰上布设闸门的型式，堰基础置于微风化砾岩上。堰顶高程881.0m，采用3孔，单孔宽12.0m，堰净宽36.0m，堰总宽43.0m，顺水流方向长26.0m，上游堰高5.0m，下游堰高7.0m。堰体材料采用C20混凝土，堰面采用0.5m厚的HFC40钢筋混凝土防护。闸室设一孔12.0×12.0m（宽×高）检修闸门，采用2×250KN-18m自动抓梁式门机启闭，设3孔12.0×12.7m（宽×高）的弧形工作闸门，采用QHLY2×1250KN-7.1m液压机启闭。3亭口水库主要建筑物设计溢洪道

3.2泄槽段泄槽采用复式断面，下部过水断面采用矩型，上部开挖为梯形。桩号溢0+026～溢0+185.0m段，底坡i＝1/500，为一级泄槽，平面上以渐变段形式与控制段相连，泄槽宽度由43.0m渐缩至36.0m，长度50m，其后接134m长的等宽泄槽，断面尺寸为36.0m×9.5m（底×高）。3亭口水库主要建筑物设计溢洪道

3.2泄槽过水断面衬砌砼，桩号0+026~0+185m流速小于16m/s，采用C30钢筋砼，底板、侧墙厚1.0m；0+185~0+249.25m流速为16~21m/s，流速较大，采用HFC40高强耐磨砼，底板、侧墙均厚1.0m。左右岸侧墙顶以上以1：0.5（岩石边坡）、1：0.75（土质边坡）的坡比开挖与原地面线或永久上坝道路相接，高度每10m设一戗台，宽度5.0m。为防止风化破坏，岩石边坡采取喷锚支护，Ö25锚杆长4.5m，间距3m×3m梅花型布置，喷护砼厚100mm；土质岸坡采用浆砌石网格中植草皮护坡。3亭口水库主要建筑物设计溢洪道

3.2⑷出口挑流消能段该段长23.17m，鼻坎顶高程856.5m，反弧半径R＝30.0m，挑射角è＝25°。挑坎边墙顶部高程863.23~864.50m，顶部厚度1.0m，内侧为直立面，外侧以1:0.3向下放坡，底部厚度3.99m。底板和侧墙均采用C25钢筋砼结构，底板面层浇筑0.7m厚C40HF高强砼。经计算，校核洪水情况下，最大挑距L＝142.58m，冲刷坑深度T＝37.56m，L/T=3.8＞3.0。3亭口水库主要建筑物设计溢洪道

3.2⑸护坦段为了防止小流量跌流对下游出口建筑物基础的淘刷，在挑流消能段下游设置长15m，厚2.5m的钢筋砼护坦。3亭口水库主要建筑物设计溢洪道

3.23.2.2水力计算⑴泄流能力计算

控制段堰型为低WES型实用堰，采用《溢洪道设计规范》（SL253－2000）附录A.2堰流公式计算泄流能力泄槽水面线和掺气水深计算成果表（Q=3958.5m3/s）3亭口水库主要建筑物设计溢洪道

3.2⑸出口挑流消能计算下游挑流消能按50年一遇洪水设计，考虑更大下泄洪水对坝脚冲刷安全影响，以设计洪水和校核洪水进行复核。挑流鼻坎半径30m，挑射角25°。①挑距计算消能计算成果表3亭口水库主要建筑物设计溢洪道

3.2《根据混凝土重力坝设计规范》（DL5108－1999）有关规定，冲刷坑最低点距挑坎基础的距离应大于3倍坑深，从表中成果表可以看出溢洪道最大挑距/冲坑深度满足此条件，且离坝脚、山坡较远，不会对大坝、挑坎基础及山坡造成大的冲刷影响，满足设计要求。3亭口水库主要建筑物设计溢洪道

3.23.2.3溢洪道边坡稳定分析

溢洪道边坡开挖最大高度达98m，其中土质边坡高达70m，设计开挖单级坡比1：1。根据边坡位置不同，确定不同的边坡等级与安全稳定系数，溢洪道位置侧向土质高边坡综合坡比为1：1.81，按水工Ⅱ级建筑物边坡要求设计，下游位置侧向路基土质边坡综合坡比为1：1.56，按公路路基边坡要求设计。对边坡的稳定分析计算，计算程序采用中国水利科学院陈祖煜院士开发的《土质边坡稳定分析程序STAB》进行计算，计算中考虑条块间作用力，计算方法为毕肖普法。3亭口水库主要建筑物设计溢洪道

3.2计算结果：选取不同位置的最不利断面，溢洪道位置侧向土质边坡安全稳定系数为1.19，满足Ⅱ级建筑物边坡设计安全系数1.05～1.15要求，下游道路边坡安全稳定系数为1.07，满足公路路基边坡非正常工况Ⅰ时（连续降雨状态作用）安全系数为1.02～1.05的要求，表明设计边坡整体是稳定的。附溢洪道图。3亭口水库主要建筑物设计泄洪排沙洞3.33.3.1放水塔设计

放水塔位于桩号泄0-32.00m～泄0+000.00m，顺水流方向长32m，垂直水流向宽13.0m，矩形塔身，塔顶高程897.1m，底板进口高程856.0m，最大建基面高程848.00m，总高度49.1m，塔顶上部为启闭机房，两层框架（室内封闭），框架高13.5m，闸房高9.5m。放水塔总高度为72.1m，塔顶高程897.1m上一侧布置有通向坝顶的交通桥，桥宽3.5m。3亭口水库主要建筑物设计泄洪排沙洞3.3塔体由检修闸门井和工作闸门井组成，井深均为41.1m，上游检修闸门井长×宽为12.9m×13m，内布置一道事故检修平板闸门，门孔尺寸7×7.8m，启闭设施为QPG3600kN-45m卷扬式启闭机，上游胸墙及中隔墙厚2.0m，两侧闸墩厚3.0m；下游工作闸门井长×宽为19.1（9.5）m×13m，内布置一道弧形工作闸门，门孔尺寸7.0×7.0m，启闭设施为QHSY3000kN/1000kN-9m液压启闭机，下游胸墙厚2.0m，两侧闸墩864.5m高程以上2.0m，以下厚3.0m。3亭口水库主要建筑物设计泄洪排沙洞3.33.3.2洞身段布置

洞身段总长260m，桩号范围为泄0+000.00～泄0+260.00，其中前20m为渐变段，断面型式由矩形（7.0m×8.5m）渐变为圆拱直墙型，洞身段为圆拱直墙型，断面净尺寸宽×高为7.5m×10.565m，洞底比降前240m为1/100，后20m为1/20，进出口底板高程为别为856m和852.6m。洞身围岩类别为局部稳定性差的Ⅲ类和Ⅳ类围岩，设计采用砼喷锚支护和钢筋砼衬砌，其中侧墙和顶拱采用C25钢筋砼，底板为C40HF钢筋砼，衬砌厚度：Ⅲ类围岩段0.6m，Ⅳ类围岩段0.8m，进出口渐变段1.0m。3亭口水库主要建筑物设计泄洪排沙洞3.3a）施工临时支护Ⅲ类围岩段：桩号泄0+020.00～泄0+220.00m，顶拱及侧墙喷C20砼，厚150mm。

Ⅳ类围岩段：桩号泄0+220.00～泄0+240.00m，拱脚及顶拱打锚杆挂网喷C20砼，其中锚杆Φ25长3m，间排距1.25×1.25m，梅花形布置，网筋为6@200×200mm，喷护厚度150mm；侧墙喷C20砼，厚150mm。3亭口水库主要建筑物设计泄洪排沙洞3.3b）洞身灌浆及排水洞身段围岩为不稳定的Ⅳ类和稳定性较差的Ⅲ类，以Ⅲ类为主，Ⅳ类围岩段全断面进行固结灌浆，Ⅲ类围岩段顶拱及侧墙进行固结灌浆，在洞顶120°范围内进行回填灌浆，回填灌浆孔间排距3.0m×3.0m，梅花型布置，后期扫孔作为排水孔。3亭口水库主要建筑物设计泄洪排沙洞3.33.3.3出口段设计出口段包括出口明渠、挑流鼻坎及护坦：桩号泄0+260.00～泄0+266.00段为出口明渠段，总长6m，矩形断面，底板衬砌厚度1m，边墙为衡重式挡墙，宽×高为7.0m×9.4m，比降1/20，边墙及底板表面0.5m采用C40HF砼，底板下部为C25砼；桩号泄0+266.00～泄0+283.70段为挑流鼻坎段，复合型挑流鼻坎长17.7m，底部反弧半径R=27m，最大挑射角è=34.651°，坎顶高程为857.