峽谷河道當(dāng)?shù)夭牧蠅螛屑~布置研究

劉強(qiáng) 楊旭

摘 要：如何利用地形地質(zhì)條件進(jìn)行峽谷河道的當(dāng)?shù)夭牧蠅螛屑~布置是西部地區(qū)水電水利工程建設(shè)的一項(xiàng)重要設(shè)計(jì)內(nèi)容，三岔河水電站進(jìn)行擋水、泄水和引水發(fā)電建筑物多方案的布置和比選，提出了技術(shù)經(jīng)濟(jì)均較優(yōu)的樞紐布置方案，為類似工程提供了可借鑒的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：峽谷河道 當(dāng)?shù)夭牧?樞紐布置

中圖分類號(hào)：TV135 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2015）10（a）-0017-02

1 工程概況

三岔河水電站位于云南省保山市騰沖縣猴橋鎮(zhèn)，為二等大型工程。工程采用混合式開發(fā)，開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，電站裝機(jī)容量3×24 MW，水庫正常蓄水位1895 m，總庫容2.74億 m3，具有年調(diào)節(jié)性能。

2 樞紐布置格局方案擬定的原則

（1）河道在壩址由西北向轉(zhuǎn)為西南向，左岸凸向右岸，左岸地形更有利于水工建筑物的布置。

（2）本工程總體上泄洪規(guī)模不大，比較容易解決泄洪消能問題。泄洪建筑物以開敞式溢洪道為主，泄洪隧洞為輔。

（3）結(jié)合石料場的選擇、泄洪（導(dǎo)流）隧洞的布置方式，研究溢洪道布置在右岸的技術(shù)可行性及經(jīng)濟(jì)合理性。

（4）三岔河水電站為濱榔江流域的龍頭水庫，其工程安全關(guān)系到下游多個(gè)梯級(jí)的安危，且壩高接近百米，地震基本烈度為Ⅷ度，從本工程及梯級(jí)電站安全角度水庫在緊急情況（地震、面板開裂等）下應(yīng)具備降低水庫水位的功能，所以有必要設(shè)置水庫放空設(shè)施。

3 樞紐布置格局方案

根據(jù)地形及地質(zhì)條件和擬定的原則，對(duì)樞紐布置方案進(jìn)行了篩選和研究，擬定了3個(gè)樞紐布置格局方案。

方案一：混凝土面板堆石壩、左岸溢洪道、左岸放空（兼導(dǎo)流）隧洞（尾部結(jié)合）、左岸引水發(fā)電系統(tǒng)。該方案的放空隧洞和導(dǎo)流隧洞完全結(jié)合，工作閘室布置在隧洞出口，下閘蓄水后改建，特點(diǎn)是完全利用導(dǎo)流隧洞，簡化了樞紐布置。如考慮防空隧洞兼顧泄洪，工作水頭為約78 m，從運(yùn)行安全角度放空（兼導(dǎo)流）隧洞不參加泄洪。

方案二：混凝土面板堆石壩、左岸溢洪道、左岸放空隧洞（龍?zhí)ь^、進(jìn)口抬高26 m）、左岸引水發(fā)電系統(tǒng)。該方案的放空隧洞也和導(dǎo)流隧洞結(jié)合，與方案一不同的是采用龍?zhí)ь^的方式，通過斜井與導(dǎo)流隧洞的前部結(jié)合，特點(diǎn)是部分利用了導(dǎo)流隧洞，隧洞為無壓洞，水庫淤積不影響隧洞進(jìn)口。

方案三：混凝土面板堆石壩、右岸溢洪道、左岸泄洪放空隧洞、左岸導(dǎo)流隧洞、左岸引水發(fā)電系統(tǒng)。該方案的泄洪隧洞和導(dǎo)流隧洞單獨(dú)設(shè)置，特點(diǎn)是兩條隧洞均可一次建成，不需要改建，放空隧洞進(jìn)口為1830 m，工作水頭約67 m，相比方案一降低了約11 m，利于安全運(yùn)行，可參與泄洪，降低溢洪道規(guī)模。由于左岸建筑物較集中，布置溢洪道困難，將溢洪道布置在右岸，部分開挖料可作為堆石料上壩。

4 樞紐布置格局比選

4.1 工程地質(zhì)

3個(gè)樞紐布置格局方案的大壩及引水發(fā)電系統(tǒng)布置均相同，主要差別在于溢洪道、放空洞和導(dǎo)流洞的布置。大壩及引水發(fā)電系統(tǒng)工程地質(zhì)條件均可滿足工程建設(shè)要求，不制約樞紐布置格局的比選。

（1）左、右岸溢洪道方案比較。

方案一、方案二溢洪道布置于左岸，而方案三溢洪道布置于右岸。

左岸溢洪道長度短，開挖邊坡不高，溢洪道閘室泄槽段基礎(chǔ)基本可置于弱風(fēng)化巖體上，但巖體風(fēng)化較強(qiáng)烈，全風(fēng)化巖體厚度較大，邊坡穩(wěn)定性較差；右岸溢洪道長度大，開挖量大，開挖邊坡高，但巖體風(fēng)化淺，邊坡穩(wěn)定性較好，開挖料可用于大壩填筑。

方案三的右岸溢洪道方案邊坡工程地質(zhì)條件優(yōu)于方案一、方案二的左岸溢洪道方案。

（2）泄洪洞和導(dǎo)流洞布置方案比較。

方案三的泄洪洞和導(dǎo)流洞工程地質(zhì)條件簡單，不存在明顯的地質(zhì)缺陷，優(yōu)于方案一和方案二。

4.2 樞紐建筑物

（1）壩址具備修建混凝土面板堆石壩的地形地質(zhì)條件。

壩址河床部位沖積層薄，其下即為弱風(fēng)化巖體，兩岸隨高程的增加風(fēng)化加深，適合布置混凝土面板堆石壩。

（2）泄水建筑物。

3個(gè)方案樞紐布置的主要差別在于溢洪道和泄洪隧洞的布置形式。

通過分析比較，從泄洪隧洞與導(dǎo)流隧洞的不同結(jié)合形式及左、右岸溢洪道的布置看，國內(nèi)外均有成功的工程實(shí)踐，在技術(shù)上均可行。從放空泄洪隧洞的布置看，方案三最優(yōu)，不存在泥沙淤積和改造等問題，同時(shí)對(duì)施工導(dǎo)流和進(jìn)度也是最有利的。從溢洪道的布置看，方案一和方案二布置在左岸，水流歸槽條件較好，方案三溢洪道雖然開挖規(guī)模較大，但右岸地質(zhì)條件優(yōu)于左岸，且可利用開挖料上壩，設(shè)置消力塘后可解決下泄水流的消能問題。從工程量和投資看，方案一與方案二基本相當(dāng)，方案三較大。若水位存在降低的可能，方案一、三優(yōu)于方案二。方案一和方案三水力學(xué)問題容易解決，方案二需通過模型試驗(yàn)，調(diào)整龍?zhí)ь^上、下連接段的體型和摻氣減蝕措施。

（3）引水發(fā)電建筑物。

3個(gè)方案均采用相同的布置形式，布置相對(duì)獨(dú)立，與其他建筑物的干擾較小，不存在大的技術(shù)難題。

從樞紐布置的角度，方案三總體上優(yōu)于方案一和方案二。

4.3 施工組織設(shè)計(jì)

（1）施工導(dǎo)流。3個(gè)方案的導(dǎo)流擋水建筑物規(guī)模基本相當(dāng)，導(dǎo)流程序基本相同。導(dǎo)流泄水建筑物規(guī)模相差較大，方案一工程量最??；初期蓄水向下游供水，方案三可利用放空隧洞供水，不需要專門的供水建筑物，而方案一和方案二需要專門修建供水建筑物；方案一和方案二由于下閘后低高程無泄水通道，對(duì)工期的適應(yīng)性較差，方案三對(duì)工期的適應(yīng)性較強(qiáng)。

（2）從料源規(guī)劃方面來看，方案一和方案二基本相同，方案三可多利用右岸溢洪道的開挖料，減少石料場的開采量，方案三稍優(yōu)。

（3）從施工交通運(yùn)輸、主體工程施工、施工工廠設(shè)施及施工總布置方面來看，3個(gè)方案差別較小，方案三棄渣場規(guī)模較大。

（4）從施工總進(jìn)度方面來看，3個(gè)方案的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)時(shí)間均相同。

在施工組織設(shè)計(jì)方面，以方案三較優(yōu)。

（5）通過各專業(yè)比較，三個(gè)方案均無制約方案成立的因素，考慮到方案三工程總投資增加有限，但具有樞紐建筑物布置相對(duì)獨(dú)立，施工干擾小，便于施工組織的實(shí)施及初期蓄水期向下游供水，調(diào)度運(yùn)行靈活等優(yōu)點(diǎn)；特別是避免了方案一放空洞可能淤積的風(fēng)險(xiǎn)；采用方案三為推薦方案。

5 結(jié)語

山區(qū)河流一般河道較為狹窄，河岸岸坡一般較為陡峭，供樞紐各建筑物的布置空間比較狹小，各水工建筑物的協(xié)調(diào)布置是一個(gè)難題。

三岔河水電站通過樞紐布置格局比較，既解決了水庫泄洪和放空的問題，同時(shí)也為大壩提供了優(yōu)質(zhì)的筑壩材料，使開挖料得到了合理充分的利用，為類似工程提供了可借鑒的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

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