阿克他拉水電站引水樞紐建筑物布置及泄洪沖沙閘水工設(shè)計(jì)

【摘要】阿克他拉水電站引水樞紐是一個(gè)綜合建筑物，有著引水、泄洪以及沖沙等任務(wù)。其中，泄洪沖沙閘作為樞紐的主要建筑物發(fā)揮著重要作用，根據(jù)當(dāng)?shù)厮疁?、地址條件以及相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范，對(duì)引水樞紐進(jìn)行了建筑物布置，并確定了泄洪沖沙閘的結(jié)構(gòu)類型以及各部分尺寸。

【關(guān)鍵詞】水電站；泄洪沖沙閘；設(shè)計(jì)

1、工程概況

阿克他拉水電站工程等別為Ⅲ等中型工程，工程裝機(jī)容量150MW。其中，主要建筑物級(jí)別如下：攔河引水樞紐、輸水渠道及渠系建筑物、壓力前池及泄水渠道、壓力管道、發(fā)電廠房及尾水渠道等主要建筑物為3級(jí)建筑物；次要建筑物為4級(jí)；臨時(shí)建筑物為5級(jí)。

2、水電站水文及地質(zhì)條件

托什干河洪水多發(fā)生在6、7、8三個(gè)月，洪水歷時(shí)一般在5-10天左右。托什干河流域內(nèi)河流的各項(xiàng)天然水質(zhì)指標(biāo)有明顯的垂直分布規(guī)律，沿程變化較快。 電站引水樞紐處天然河流多年平均含沙量2.42kg/m3，多年平均輸沙總量為535.06×104t。阿克他拉水電站閘址位于奧依阿額孜峽谷出口處。閘址上游的奧依阿額孜峽谷為“V”型谷，引水樞紐下閘址河床寬300～330m，河床縱坡坡降8‰～15‰，河床段覆蓋層厚11.5～25m，主要為第四系全新統(tǒng)沖積（Q4al）砂卵礫石。

3、引水樞紐的建筑物布置

3.1 攔河引水樞紐建筑物

攔河引水樞紐由左岸引水閘、泄洪沖沙閘、溢流排漂表孔等主要建筑物組成。

泄洪沖沙閘布置28孔胸墻式泄洪沖沙閘，閘室長20m，閘孔凈寬為5.0m，邊墩厚2.0m，中墩厚2.5m。

溢流排漂表孔為3孔溢流排漂表孔，堰型為WES實(shí)用堰，堰頂高程為2325.00m，每孔凈寬10.0m，共設(shè)有一道平板檢修門，每孔設(shè)有一扇舌瓣門，邊墻厚1.5m，閘墩沿水流方向的長度取16m。

生態(tài)基流放水閘為胸墻式水閘，閘頂高程2330.50m，底板高程2321.00m，設(shè)計(jì)流量12.2 m3/s，設(shè)有一道檢修門和一道平板工作門。

泄洪系統(tǒng)前端設(shè)置長20.0m的防沖混凝土板，厚度為0.5m。泄洪系統(tǒng)后設(shè)置綜合式消能防沖設(shè)施，為防止水流淘刷，其下游設(shè)20m長、1m厚的鉛絲籠。消能防沖設(shè)施的縱坡與原河道坡降基本相同，為7‰。

3.2 輸水建筑物

輸水建筑物布置在托什干河左岸，主要由進(jìn)水閘、輸水渠道及渠系建筑物、沉沙池、壓力前池、泄水排冰閘等組成。

引水閘位于主河道左岸，沖沙泄洪閘的左側(cè)，與沖沙泄洪閘成30°的夾角，設(shè)計(jì)引水流量109.5m3/s。

輸水渠道布置在左岸山前沖洪積扇上，發(fā)電引水流量為96.4m3/s，全長27.89km，，渠道采用梯形斷面，渠道縱坡為縱坡1/1800，底寬3.5m，內(nèi)邊坡為1：2，采用現(xiàn)澆混凝土板護(hù)砌。

沉沙池長230m，采用梯形斷面，底寬3m，深5.8～14.8m，內(nèi)邊坡為1：2，采用厚30cm現(xiàn)澆混凝土板襯砌。

壓力前池位于輸水渠道末端，采用正向排冰，側(cè)向引水布置型式。前池結(jié)構(gòu)由連接段、池身段、水電站進(jìn)水口、側(cè)堰等部分組成。

泄水排冰閘設(shè)置一道檢修門和一道舌瓣閘門，檢修門1孔，寬5m，舌板閘門一孔，寬5m，閘室長度15m，閘底高程為2306.308m，池頂高程為2312.200m。閘室后連接矩形泄水陡坡，泄水陡坡總長1935m，為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

3.3 發(fā)電廠房

發(fā)電廠房主要由主廠房、副廠房、升壓站及尾水建筑物組成。主廠房內(nèi)安裝1臺(tái)15MW和3臺(tái)45MW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組。主廠房尺寸：86.6×21.6×39.3（長×寬×高m）。機(jī)組安裝高程為2105.70m，發(fā)電機(jī)層高程為2118m。副廠房位于主廠房上游側(cè)，長度與主廠房相同，寬度為14.4.0m。尾水建筑物由尾水閘墩、尾水反坡、尾水渠組成。

4、泄洪沖沙閘的設(shè)計(jì)

4.1 泄洪沖沙閘型式比選

兩種型式的水閘都能滿足泄洪沖沙的要求。從運(yùn)行方式來說胸墻式泄洪閘比開敞式泄洪閘方便，從金屬結(jié)構(gòu)來說，方案二較方案一增加，工程投資方面，方案一較方案二經(jīng)濟(jì)。因此本階段泄洪沖沙閘型式推薦方案一 。

泄洪沖沙閘孔口尺寸比選

本階段泄洪沖沙閘孔口尺寸結(jié)合攔河引水樞紐泄洪建筑物布置比選及泄洪沖沙閘型式比選，在滿足泄洪、沖沙的要求下，擬采用以下三種方案：

三種方案都能滿足泄洪及沖沙要求，三種方案泄洪建筑物段總長度相當(dāng)，建筑物高度變化不大，施工條件基本相同。從金屬結(jié)構(gòu)工程量來看應(yīng)該是11孔最優(yōu)，建議使用該方案。攔河閘孔口數(shù)量多、孔口窄，工程運(yùn)行調(diào)度管理較復(fù)雜，攔河閘孔口數(shù)量少、孔口寬，運(yùn)行調(diào)度管理較簡(jiǎn)單。