策勒縣奴爾水利樞紐工程設計淺析

緱瑞寧

（新疆維吾爾自治區(qū)水利廳建設管理與質量安全中心，新疆 烏魯木齊 830000）

0 引言

隨著水利事業(yè)的不斷發(fā)展，為滿足各項水利工程興利除害的目標，實際施工中選擇在河流或渠道等適宜地段修建不同類型的水利樞紐工程。大型水利樞紐工程通常可分為防洪樞紐、灌溉(或供水)樞紐、水力發(fā)電樞紐和航運樞紐等。影響水利樞紐工程功能的主要因素包括兩個方面，合理的位置和最優(yōu)的布置方案。位置的選擇一般通過河流流域規(guī)劃或地區(qū)水利規(guī)劃確定，同時，在滿足建筑物的尺度和布置要求，以及施工必需條件的前提下，應充分考慮地形、地質條件、使水利樞紐工程的各個建筑物都能夠布置在安全可靠的地基上。布置方案一般通過可行性研究和初步設計進行確定，保證水利樞紐工程效益最大化。本文結合策勒縣當前現狀對策勒縣奴爾水利樞紐工程進行設計分析，探討該水利樞紐工程在實際運行中的發(fā)電效益與防洪效益。

1 工程概況

奴爾水利樞紐工程位于奴爾河中下游河段，屬新疆維吾爾自治區(qū)和田地區(qū)策勒縣境內，奴爾河流域位于策勒縣城東南，分別距策勒縣城126 km、和田市226 km。是奴爾河上唯一的控制性工程，任務是為奴爾河下游灌區(qū)的發(fā)展提供用水保證，并利用水頭和下泄的水量發(fā)電。因此，奴爾水利樞紐工程任務為防洪兼顧發(fā)電。

工程位于新疆策勒縣境內，距策勒縣城約126 km，交通較為便利。奴爾水利樞紐是一座以防洪為主、兼顧發(fā)電綜合利用任務的Ⅲ等中型工程，總庫容為6900萬m3，樞紐工程由瀝青砼心墻砂礫石壩（壩頂高程2500 m，最大壩高80 m）、表孔溢洪洞、泄洪沖沙兼導流洞、發(fā)電引水系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)等工程組成[1]。

水情自動測報系統(tǒng)建設內容：包括都木村水文站點、壩下水文站點、雨量站點及中心站的建設、設備采購、安裝調試及培訓、3年水文觀測及資料收集分析整編等內容。

2 設計標準及規(guī)模

根據《防洪標準》(GB50201-94)及《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000)的規(guī)定，確定奴爾水利樞紐工程等別為Ⅲ等工程，工程規(guī)模為中型。各主要建筑物級別為大壩為2級建筑物；泄水建筑物及發(fā)電洞進口為3級建筑物；水電站廠房為4級建筑物；次要建筑物為4級建筑物；臨時建筑物為5級建筑物。工程場地的地震基本烈度為7度，設計烈度8度。

3 防洪標準設計

3.1 設計洪水計算

（1）暴雨洪水匯流計算：

式中：Qm為洪峰流量，m3/s；h為全面匯流時代表相應于T時段的最大凈雨，在部分匯流時代表單一洪峰的凈雨，mm；F為流域面積，km2；T為流域匯流歷時，h；m為匯流參數；L為沿主河從出口斷面至分水嶺的最長距離，km；J為沿流程的平均比降[2]。

（2）坡面匯流計算：

式中：Qm為相應于某一頻率的洪峰流量，m3/s；SP為設計雨強，

即 1 h 的雨量，mm/h；F 為坡面面積，km2。

3.2 計算結果

經過上述計算可得，策勒縣奴爾水利樞紐工程水庫正常蓄水位為2497 m，總庫容為0.69億m3，死水位2465 m，調節(jié)庫容0.45億m3（30年泥沙淤積后調節(jié)庫容0.35億m3），死庫容0.19億m3（30年泥沙淤積后死庫容0.04億m3），電站總裝機容量6.2 MW，多年平均年發(fā)電量為0.217億kW·h，設計洪水標準為100年一遇，洪峰流量Q=288.6 m3/s（P=1%），校核洪水標準為2000年一遇，洪峰流量Q=508.2 m3/s（P=0.05%）。永久建筑物消能防沖設計洪水標準為30年一遇，洪峰流量Q=234.1 m3/s（P=3.33%）。發(fā)電廠房設計洪水標準為30年一遇，洪峰流量Q=234.1 m3/s（P=3.33%），校核洪水標準為100年一遇，洪峰流量 Q=288.6 m3/s（P=1%）。

4 工程設計

4.1 項目劃分

經防洪標準計算，確認策勒縣奴爾水利樞紐工程設計方案劃分為8個單位工程，66個分部工程。

（1）擋水建筑物工程。1個單位工程（主要單位工程），10個分部工程，其中混凝土防滲墻工程、基礎處理工程、瀝青心墻工程為主要分部工程。

（2）導流兼泄洪沖砂洞系統(tǒng)工程。1個單位工程，5個分部工程，其中進口段工程和洞身段工程為主要分部工程。

（3）溢洪洞工程。1個單位工程，5個分部工程，其中進口段工程和洞身段工程為主要分部工程。

（4）發(fā)電引水洞工程。1個單位工程，7個分部工程，其中進口段工程、壓力鋼管制作和安裝、洞身段工程及灌漿工程為主要分部工程。

（5）廠房土建及機電設備安裝工程。1個單位工程，22個分部工程，其中主廠房房建工程、1號機組安裝、2號機組安裝、3號機組安裝、升壓變電站主變壓器安裝（1-3#分別為3個分部）為主要分部工程。

（6）交通工程。1個單位工程，4個分部工程，導流兼泄洪沖砂洞交通橋工程為主要分部工程。

（7）建設單位房屋和公用設施項目。1個單位工程，7個分部工程。

（8）策勒縣奴爾水利樞紐安全監(jiān)測系統(tǒng)工程。1個單位工程，6個分部工程。

4.2 主要建設內容

（1）碾壓混凝土重力壩工程。大壩為碾壓式瀝青砼心墻石系石壩，壩頂高程2500.00 m，最大壩高80 m，壩頂長744.3 m，壩頂寬10 m，防浪墻頂高程1508.6 m。

（2）表孔溢洪洞工程。布置于左壩肩導流兼泄洪洞左側，為無壓隧洞城門洞型斷面，進口采用駝峰正堰有閘控制，尾部采用消力池底流消能;全長933.74 m，由進口引渠段、控制段、上平洞段、渥奇曲線段、斜井段、反弧段、下平洞段、陡坡擴散段、消力池段及退水渠段組成。

（3）泄洪沖沙兼導流洞工程。布置于河床左岸，為有壓洞，全長848 m，由進口引渠閘井段、洞身段、出口閘井及消能段組成。閘井段設一道平板事故檢修門。洞身段長683.8 m，斷面為圓形，直徑3.2 m。

（4）發(fā)電引水系統(tǒng)工程。發(fā)電引水洞布置于左岸，洞線總長572.41 m，洞徑2.2 m。由引渠、進水口閘井、上平洞段、斜井段、下平洞段及岔管段組成。進水口為岸塔式，設攔污柵和事故門各一道，發(fā)電洞出口接合管，采用一洞三機布置型式。

（5）發(fā)電廠房工程。布置于壩軸線下游左岸河漫灘上，為岸邊式地面廠房。由主、副廠房及尾水建筑物組成。

5 結論

（1）策勒縣奴爾水利樞紐防洪區(qū)域為奴爾河中下游河段。采用1985年經濟水平與價格水平，采用綜合分析法對奴爾水利樞紐工程進行淹沒損失計算和防洪效益分析計算。按防洪范圍測算得努爾水庫防洪效益為8.32億元，堤庫結合共保護人口165萬人，保護耕地134畝。

（2）策勒縣努爾水庫電站總裝機容量6.2MW，多年平均年發(fā)電量為0.217億kW·h，調節(jié)性能較好，可承擔調峰任務，并與電網中的徑流式水電站補償發(fā)電，可起到對下游梯級增加枯水期出力與電量的作用。

通過策勒縣努爾水利樞紐防洪工程設計分析可得，在水利水電事業(yè)的發(fā)展過程中，通過準確、合適的計算方法對水庫影響范圍內的洪水等因素進行計算，可以非常有效的完成水庫的設計建設工作，并能夠確保水庫發(fā)揮最大效益，為人民服務。