雙峰寺水庫樞紐布置方案設(shè)計

楊麗君

（河北省水利水電勘測設(shè)計研究院，天津300250）

1 工程概況

雙峰寺水庫位于灤河一級支流武烈河干流上，壩址位于承德市雙峰寺鎮(zhèn)小廟子村附近，距下游承德市區(qū)12km，是一座以防洪為主，結(jié)合城市供水，兼顧發(fā)電和生態(tài)環(huán)境供水等綜合利用的大（2）型水利樞紐工程。水庫總庫容1.373億m3，控制流域面積2303km2，樞紐建筑物主要包括攔河壩和電站。攔河壩為碾壓混凝土重力壩，由非溢流壩段、溢流壩段、底孔壩段和電站壩段組成，壩頂寬7.0～18.5m，壩頂全長533m，最大壩高50.1m。溢流壩總凈寬81m，分為9孔，單孔凈寬9m；泄洪底孔共4孔，單孔孔口尺寸5m×5m；電站為壩后式，裝機(jī)容量1580kW，最大引水流量10.86m3/s。考慮電站不發(fā)電期間要向下游河道引水，在電站壩段布置一條生態(tài)放水洞。

2 樞紐布置原則

雙峰寺水庫壩址區(qū)為低山寬谷河流地貌，壩址處河床寬400m，地面高程365～367m，河道主槽位于右岸側(cè)。河床左、右兩岸分別布置有承圍公路和承隆鐵路，其中左岸地勢平緩，地面開闊。

本工程是武烈河干流唯一的控制性工程，其建筑物主要包括擋水建筑物、泄水建筑物、電站廠房等。根據(jù)工程任務(wù)，樞紐布置遵循以下原則：

（1）樞紐布置服從武烈河流域總體防洪規(guī)劃，滿足樞紐綜合利用要求。

（2）泄水建筑物優(yōu)先布置于主河床，在各種水位條件下應(yīng)能宣泄不同流量。

（3）電站廠房布置應(yīng)方便交通運輸及電力出線。

（4）在充分利用地形、地質(zhì)、河勢等自然條件下，結(jié)合分期導(dǎo)流優(yōu)選各主要水工建筑物的布置位置。

（5）為減少水庫淤積，延長水庫使用壽命，泄水建筑物設(shè)計應(yīng)有利于水庫減淤。

（6）各建筑物的布置應(yīng)相互協(xié)調(diào)、互不干擾，便于運行安全、統(tǒng)一調(diào)度、管理方便。

3 方案擬定

本工程以防洪為主，水庫設(shè)計和校核洪峰流量分別為3200m3/s和6602m3/s，壩址處河段較順直，根據(jù)上述原則樞紐布置中將泄水建筑物布置于主河床，既有利于施工及運行期洪水宣泄及減少對下游河勢影響，也方便其他建筑物的布置；同時為減少電站進(jìn)水口的泥沙淤積，將泄洪底孔緊鄰電站壩段布置。

在擋水、泄水建筑物規(guī)模及消能型式等不變的前提下，擬定2個樞紐布置方案。

3.1 右岸主河槽布置溢流表孔（方案1）

為避免下泄水流淘刷岸坡和其他建筑物的基礎(chǔ)，將溢流壩段布置在現(xiàn)河道主河槽位置，電站壩段布置在河床左側(cè)。綜合考慮施工導(dǎo)流、泄洪和排沙的要求，底孔壩段布置在電站壩段右側(cè)，與電站壩段毗鄰。溢流壩段和電站壩段與兩岸的連接布置非溢流壩段。考慮到溢流壩挑流沖坑對底孔消力池邊墻的影響，底孔壩段與溢流壩段之間增加1個河床非溢流壩段。

3.2 右岸主河槽布置泄洪底孔（方案2）

由于武烈河泥沙含量大，為便于排沙，將泄洪底孔優(yōu)先布置在右岸主河槽，電站壩段及電站廠區(qū)布置在右岸，溢流表孔布置在泄洪底孔左側(cè)，中間相隔1個河床非溢流壩段，兩岸布置非溢流壩段，即該樞紐布置方案從左至右依次布置左岸非溢流壩段、溢流壩段、河床非溢流壩段、底孔壩段、電站壩段（壩后式電站廠房）和右岸非溢流壩段。

4 樞紐布置方案確定

根據(jù)樞紐布置，從工程投資、地形地質(zhì)條件、工程施工、工程管理、下游防護(hù)處理、泄洪排沙及旅游和土地開發(fā)等方面進(jìn)行比選，最終確定合理的樞紐布置。

4.1 工程投資

上述2個樞紐布置方案中攔河壩、電站和永久交通的主要工程量及建筑工程直接費比較如表1。

表1 不同樞紐布置方案建筑工程量及直接費比較

由表1可見，建筑工程直接費方案1為32608.51萬元，方案2為32369.96萬元，兩方案建筑工程直接費投資相差不大，方案2較方案1節(jié)省投資240萬元。

4.2 地形地質(zhì)條件

方案1：壩址右岸山勢陡峭，左岸地勢平緩、開闊，且有承圍公路通過，便于布置電站廠房和管理辦公區(qū)；右側(cè)主河床可布置泄洪建筑物。

方案2：電站廠房布置在右岸，泄洪底孔與電站相鄰，造成溢流壩布置已靠近左岸側(cè)，對泄洪和下游防沖均不利。

從地形地質(zhì)條件看，方案1布置更為有利。

4.3 施工導(dǎo)流

方案1：采用分期導(dǎo)流，一期工程施工圍堰圍左岸，利用主河槽過流；二期工程圍右岸，利用底孔過流；左岸承圍公路需在準(zhǔn)備期改線完成。

方案2：采用分期導(dǎo)流，一期工程施工圍堰需截斷主河槽，利用左岸灘地過流；一期工程度汛河道束窄，左岸承圍公路將被淹沒。因此左岸公路、右岸鐵路和壩下交通橋均須在施工準(zhǔn)備期完成。

從施工導(dǎo)流看，方案2施工準(zhǔn)備期工作量較大，且一期圍堰需截斷主河槽，導(dǎo)致圍堰高度及其防滲處理難度均增大。

4.4 下游防護(hù)

方案1：溢流壩泄洪時，左、右岸導(dǎo)流防護(hù)設(shè)施分別為底孔消力池邊墻和右岸山體，下游防沖處理措施簡單、可靠。

方案2：溢流壩泄洪時，右岸導(dǎo)流防護(hù)設(shè)施為底孔消力池左邊墻，但左岸為土質(zhì)山體和覆蓋層，抗沖能力差，下游防沖處理措施較為復(fù)雜。

方案1下游防沖處理措施較為簡單、可靠，優(yōu)于方案2。

4.5 工程管理

方案1：電站廠房、管理局均布置原承圍公路一側(cè)，交通便利；不常運用的溢流壩布置右側(cè)，而經(jīng)常利用的底孔和引水建筑進(jìn)口均布置在壩頂左側(cè)，便于由管理局通過左岸上壩公路上壩進(jìn)行集中管理。

方案2：電站廠房布置在山勢陡峭的右岸側(cè)，廠房開挖后右側(cè)山體需進(jìn)行支護(hù)處理，進(jìn)廠交通也不便，且廠房位于山體背陰側(cè)，對節(jié)能不利。

方案1便于工程管理運用，同時溢流壩下游防沖維護(hù)也較為簡單。

4.6 泄洪排沙

方案1：超泄能力大的溢流壩布置在主河槽處，利于大流量泄洪；底孔布置偏左，排沙條件稍差。

方案2：泄洪底孔布置在主河槽位置，利于排沙；溢流壩布置偏左，遇大洪水泄洪時水流條件稍差。

從水庫排沙方面看，方案2略占優(yōu)勢。

4.7 旅游和土地開發(fā)

方案1：溢流壩布置主河槽處，其右岸地勢較陡，因此河道右岸以防護(hù)為主；左岸地勢平緩，在修建防護(hù)堤后，對原承圍公路與防護(hù)堤之間區(qū)域可充分進(jìn)行旅游、土地開發(fā)，發(fā)揮綜合效益。

方案2：溢流壩布置在左側(cè)，受泄洪影響，左岸無法進(jìn)行旅游和土地資源開發(fā)；而右岸為河道主河槽，地勢又陡，亦難以開發(fā)旅游、土地資源。

方案1功能劃分明確，右岸主河槽行洪，左岸綜合開發(fā)，優(yōu)于方案2。

4.8 綜合分析

綜上所述，在地形地質(zhì)條件、施工導(dǎo)流、工程管理、下游防護(hù)、旅游和土地資源開發(fā)等方面均以方案1占優(yōu)，而在水庫排沙和工程投資方面方案2略占優(yōu)勢。經(jīng)綜合分析比較，采用方案1為樞紐布置推薦方案，即推薦的樞紐布置方案從左至右依次布置左岸非溢流壩段、電站壩段及壩后式電站廠房、底孔壩段、河床非溢流壩段、溢流壩段和右岸非溢流壩段。推薦方案樞紐布置如圖1。

圖1 雙峰寺水庫樞紐布置

5 結(jié)語

重力壩的設(shè)計要求做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、方便適用，經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境友好。雙峰寺水庫重力壩設(shè)計首先根據(jù)工程的任務(wù)和樞紐的功能要求，確定了擋水建筑物、溢流壩、泄水底孔、電站廠房、生態(tài)放水洞等建筑物，根據(jù)建筑物的組成，考慮工程投資、地形地質(zhì)條件、工程施工、工程管理、下游防護(hù)處理、泄洪排沙及旅游和土地開發(fā)等方面，最終確定了合理的樞紐布置。

［1］索麗生，劉寧.水工設(shè)計手冊［K］.北京：中國水利水電出版社，2011.

［2］陳誠，溫國利.重力壩設(shè)計與施工［M］.北京：水力水電出版社，2011.

［3］SL31—2005，混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范［S］.

［4］周建平.重力壩設(shè)計二十年［M］.北京：中國水利水電出版社，2011.

［5］河北省水利水電勘測設(shè)計研究院.雙峰寺水庫初步設(shè)計報告［R］.2012.