寶雞峽渠首加壩加閘工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)與技術(shù)創(chuàng)新

趙瑋

（陜西水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院陜西西安710001）

寶雞峽渠首加壩加閘工程設(shè)計(jì)特點(diǎn)與技術(shù)創(chuàng)新

趙瑋

（陜西水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院陜西西安710001）

本文簡述了寶雞峽渠首加壩加閘工程設(shè)計(jì)情況，重點(diǎn)介紹了工程的設(shè)計(jì)技術(shù)特點(diǎn)和技術(shù)創(chuàng)新，值得類似工程借鑒。

加壩加閘；多泥沙；設(shè)計(jì)；創(chuàng)新

1 工程概況

寶雞峽渠首加壩加閘工程位于渭河中游寶雞市以西11km的寶雞峽峽口，是原低壩引水樞紐的二期續(xù)建工程，系在原有重力式漿砌石溢流壩基礎(chǔ)上的改建和擴(kuò)建，于1997年12月開工建設(shè)，2002年12月主體建筑物完工，2005年4月工程通過蓄水驗(yàn)收。整個(gè)工程由攔河閘壩和壩后電站兩部分組成，工程任務(wù)是以灌溉為主、結(jié)合發(fā)電的綜合利用水利工程。樞紐工程等級(jí)為中型Ⅲ等工程。水庫正常蓄水位636m，設(shè)計(jì)洪水位625.1m，校核洪水位634.2m，汛期限制水位630m，總庫容5000萬m3，有效庫容3800萬m3，年調(diào)節(jié)蓄水量0.8億m3。壩后電站總裝機(jī)容量8MW，年發(fā)電量3500萬kW.h。

該樞紐工程總體布置設(shè)計(jì)是將原溢流壩部分壩段、壩體拆除，增加泄洪、排砂、灌溉引水及發(fā)電引水系統(tǒng)，并加高形成閘壩攔河建筑物。壩頂高程由現(xiàn)在的615m高程提高到637.6m高程，最大壩高由27m增高至49.6m，加高22.6m，壩長由121m增延至208.6m，延長87.6m。攔河閘壩從右至左依次劃分為0～Ⅷ壩段。其中0、I、Ⅷ壩段為非溢流混凝土實(shí)體擋水壩段，長度分別為25m、24.5m、24.5m；Ⅱ，Ⅵ壩段為右左沖砂底孔壩段，Ⅱ壩段長22.6m，設(shè)6.5m×8m底孔2孔，Ⅵ壩段長13.6m，設(shè)6.5m×8m沖砂底孔1孔，進(jìn)口高程605m；Ⅶ壩段為灌溉發(fā)電引水壩段，長25m，由右至左分設(shè)灌溉和發(fā)電引水孔口各1孔，發(fā)電孔口尺寸4.6m× 4.6m，底坎高程615m，灌溉孔口尺寸4m× 5m，底坎高程609.5m；Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ壩段為中孔泄流壩段，分別長29m、29m和15.4m，共設(shè)泄流孔5孔，孔口尺寸10m×8.3m，堰頂高程615m，壩后消能方式為戽式消力池消能。

2 主要設(shè)計(jì)特點(diǎn)

寶雞峽渠首加壩加閘工程大壩防洪標(biāo)準(zhǔn)按50年一遇洪水設(shè)計(jì)，500年一遇洪水校核，相應(yīng)洪峰流量分別為6040m3/s和 9720m3/s，水庫防洪庫容較小，因此，設(shè)計(jì)和校核情況下樞紐下泄洪流量與上游來水洪峰相同。渭河為著名高含沙河流（多年平均含沙量60.03kg/m3，最大845kg/m3），為解決樞紐引水、發(fā)電和泄洪沖沙及河道下游沖刷之間的矛盾，以及保證在工程施工期間樞紐引水不間斷等問題，設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入研究，設(shè)計(jì)上采用了一系列具有本工程特色的是技術(shù)方案。

2.1 大孔口泄洪排沙設(shè)計(jì)

樞紐共設(shè)置5個(gè)泄流中孔和3各泄洪沖砂底孔，中孔尺寸10m×8.3m（寬×高），底孔尺寸6.5m×8m（寬×高），中孔單寬泄量（校核洪水）為136m3/s.m，底孔單寬泄量（校核洪水）為150m3/s.m，均采用戽式消力池消能。戽式消力池解決了工程常用的單圓弧消力戽在高水位泄洪時(shí)形成不穩(wěn)定戽流的缺陷，校核洪水時(shí)中、底孔均滿足穩(wěn)定戽流的流態(tài)要求，戽后涌浪較低，下游波浪較小，下消能區(qū)沖坑深度較小，消能防沖效果良好，在中、小洪水流態(tài)和消能更為理想，樞紐經(jīng)歷10多年洪水考驗(yàn)，也驗(yàn)證了這一點(diǎn)，該工程設(shè)計(jì)采用戽式消力池消能同期處于國內(nèi)先進(jìn)水平。

2.2 不影響原工程供水的三期施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)

工程施工期導(dǎo)流洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇洪水，相應(yīng)洪峰流量為3600m3/s；渠首樞紐灌溉引水設(shè)計(jì)流量為65m3/s，施工導(dǎo)流流量大，且要求工程施工期間渠首樞紐引水不間斷，施工組織設(shè)計(jì)難度大。設(shè)計(jì)考慮實(shí)際，經(jīng)多方案研究，采用三期河床導(dǎo)流，利用底孔過流，根據(jù)用水要求，合理安排施工工序、選擇施工設(shè)備，保證了工程施工安全，保證了不中斷下游寶雞峽大型區(qū)灌溉供水的需求。

2.3 抗沖耐磨設(shè)計(jì)

樞紐壩址渭河河道多年平均含沙量60.03kg/m3，最大845kg/m3，泥沙含量大。為保證孔口泄洪安全，設(shè)計(jì)根據(jù)樞紐工程中孔和底孔泄洪能力、攜沙量大小和使用頻次流道表層分別采用600#硅粉混凝土和450#鐵鋼砂混凝土，經(jīng)過10年多的運(yùn)行和洪水考驗(yàn)，表明設(shè)計(jì)采用的抗沖耐磨材料是可靠的，抗沖磨效果良好。

2.4 水庫泄洪排沙、蓄清排渾運(yùn)行設(shè)計(jì)

寶雞峽水庫的泄洪由攔河壩上的三個(gè)底孔（6.5m×8m）和五個(gè)中孔（10m×8.3m）進(jìn)行泄洪，以達(dá)到降低泄洪水位，盡量恢復(fù)河流原有的水沙條件，減少淹沒和控制水庫淤積，保證庫區(qū)左岸隴海鐵路和重要倉庫的安全，因此，水庫不承擔(dān)調(diào)洪蓄洪任務(wù)，汛期敞泄洪水，小洪水走三個(gè)底孔，大洪水由8個(gè)閘孔同時(shí)泄洪。因此，經(jīng)洪水調(diào)節(jié)計(jì)算壩前設(shè)計(jì)洪水位為625.1m，校核洪水位為634.2m，百年一遇洪水位626.9m。

工程改擴(kuò)建后，水庫正常蓄水位將抬高到636m，汛期限制水位630m，汛限水位比正常蓄水位低6m，水庫可根據(jù)實(shí)際來水泄洪排沙、蓄清排渾，即在非汛期水庫攔蓄河道天然來流較清水量，在汛期降低水庫運(yùn)行水位，汛期限制水位630m，根據(jù)河道大水大沙特點(diǎn)，相機(jī)泄洪排沙，保證長期運(yùn)行后水庫有效庫容3800萬m3容積。

水庫總庫容5000萬m3，其有效庫容為3800萬m3，3200萬m3庫容作調(diào)水利用，600萬m3作調(diào)沙運(yùn)用，為長期保持有效庫容，采用水庫汛期基本不蓄水的運(yùn)行方式，即汛期蓄水位630m，當(dāng)河道來水大于200m3/s，含沙量大于15%（165kg/m3）時(shí)及8月下半月敞泄。

3 技術(shù)創(chuàng)新

寶雞峽渠首加壩加閘工程是上世紀(jì)90年代開始設(shè)計(jì)和修建的，是陜西省圬工壩改擴(kuò)建大中型工程的首例。設(shè)計(jì)中有許多技術(shù)難點(diǎn)和技術(shù)創(chuàng)新，有幾項(xiàng)技術(shù)在陜西省水利工程屬首次應(yīng)用。

3.1 多泥沙河流、大單寬泄洪、戽式消能

由于樞紐的泄洪流量及水頭變幅大，流量由300m3/s至9720m3/s變幅32.4倍；上下游水頭差由4.7m到21.15m變幅4.5倍，這就要求所選的消能型式在水力特性上應(yīng)有很大的適應(yīng)性，經(jīng)設(shè)計(jì)多方案論證優(yōu)化，最中終采用戽式消力池消能方案。在本工程建設(shè)期間，國內(nèi)、省內(nèi)在多泥沙河流上采用大孔口閘壩結(jié)構(gòu)底孔和中孔配合泄洪的樞紐工程也有一些，根據(jù)設(shè)計(jì)考察，國內(nèi)類似工程消能采用底流消力池消能的較多，但單寬流量超過100m3/s.m的較少，大單寬、大泄量泄洪采用戽式消力池消能的寥寥無幾，本工程不但單寬流量大（單寬流量150m3/s. m），且消能效果好。

3.2 “堤岸防護(hù)裙臺(tái)”防沖

由于工程改建需要，灌溉引水渠南大墻改建段基礎(chǔ)地處壩址下游左岸低凹地，長111.9m，頂部高程615m。由于基巖面較低，致使墻高18m，底寬10m，墻體工程量大。因次，建筑物布局緊湊，南大墻改建段設(shè)計(jì)緊鄰左底孔，底孔沖沙泄流時(shí)基礎(chǔ)受沖刷嚴(yán)重。為解決底孔泄洪時(shí)水流會(huì)對(duì)南大墻基礎(chǔ)進(jìn)行沖刷，影響南大墻安全，設(shè)計(jì)在南大墻基礎(chǔ)外側(cè)應(yīng)用國家專利（專利號(hào):93221775）“堤岸防護(hù)裙臺(tái)”作為工程防護(hù)措施，裙臺(tái)圍繞南大墻凸出部位加設(shè)，實(shí)長76.8m，施工簡單，投資節(jié)省，能有效減輕下游沖刷，效果顯著，保護(hù)了南大墻基礎(chǔ)安全。

3.3 防渦柵消“漩渦”

閘壩最大壩高49.6m，高度不大，但沖砂底孔孔口（6.5m×8m）較大，且底孔靠近河床兩岸邊布置，底孔泄洪時(shí)壩前庫水面會(huì)出現(xiàn)漩渦，保證了底孔泄洪沖沙和灌溉、電站引水安全和水流順暢，設(shè)計(jì)在底孔前胸墻上游面設(shè)置有外懸2m高、17m的方格形的防渦柵，豎向柵片厚度0.3m，水平柵片厚度0.15m。采用鋼筋混凝土“防渦柵”消除漩渦，工程措施簡單，投資節(jié)省，效果顯著，據(jù)調(diào)查國內(nèi)在如此大規(guī)模泄流應(yīng)用防渦柵消漩的極少，在陜西省水利工程屬首次應(yīng)用，本工程設(shè)計(jì)的防渦柵消漩技術(shù)同期處于國內(nèi)先進(jìn)水平。沖砂底孔前設(shè)防渦柵消除水流漩渦，保證了底孔泄洪沖沙和灌溉、電站引水口水流順暢。

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