MGG樞紐布置方案比選分析

楊 帆

(淮安市水利勘測設(shè)計研究院有限公司新疆分公司，新疆 烏魯木齊 830000)

1 基本情況

MGG水庫總庫容583萬m3，死庫容112萬m3,調(diào)節(jié)庫容439萬m3,調(diào)洪庫容32萬m3。最高壩高38.5 m，工程規(guī)模為Ⅳ等小(1)型[1]。主要建筑物大壩、放水洞兼導(dǎo)流洞、溢洪道等建筑物組成，工程區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度[2]，水工建筑物抗震設(shè)防類別為乙類，設(shè)防烈度為7°。主要利用冬閑水及汛期洪水蓄庫，為水庫下游丘陵區(qū)0.13萬hm2飼草料基地提供灌溉水源，解決200余戶牧民定居以及2.68萬頭牲畜的飼草料問題。

2 樞紐布置方案

根據(jù)MGG壩址工程地質(zhì)條件分析，壩址區(qū)兩側(cè)為深厚的風(fēng)積黃土覆蓋，表層10 m厚土層存在一定濕陷性，壩體采用碾壓均質(zhì)土壩。根據(jù)壩體構(gòu)造及壩址區(qū)工程地質(zhì)條件分析[3]，下壩址處壩肩位置建設(shè)溢洪道，由于溢洪道及泄水槽基礎(chǔ)位于深厚土層上，需要對基礎(chǔ)作加固處理，工程投資較高。

根據(jù)溢洪道和泄洪放水涵洞等建筑物布置位置和聯(lián)合運行組合方式提出兩種布置方案，分別為：(1)導(dǎo)流、泄洪、放水洞三洞合一布置于壩基方案；(2)導(dǎo)流、泄洪兼放水洞三洞合一布置于壩基，溢洪道布置于右(西)壩肩外側(cè)方案。

2.1 建筑物布置方案

方案1：單洞方案。本方案導(dǎo)流、泄洪、放水洞三洞合一，為一條涵洞，涵洞布置于壩基河床中部，在導(dǎo)流洞進口下游設(shè)泄洪兼放水洞豎井式進水口，豎井進口頂高程為937.00 m，豎井底部與泄洪洞進口相接。壩后涵洞出口設(shè)置閘閥間和分水三通管，旁通接灌區(qū)引水干管，直通接壩后消力池消能，后接河槽。

方案2：單洞加溢洪道方案。隧洞方案同上。溢洪道由寬頂溢流堰、側(cè)槽、泄水槽、消力池及出水渠整治段組成。溢洪道布置于右壩肩外側(cè)位置，溢洪道與壩軸線成60°斜交，位于右壩肩取土料場平臺中間位置，溢洪道進口設(shè)溢流側(cè)堰，堰頂高程956.70 m與水庫正常蓄水位齊平，溢流堰下設(shè)側(cè)槽，后接泄水槽，設(shè)計縱坡1/100，水流相對平緩。泄槽后段為臺階式陡槽段，設(shè)計縱坡1/4，陡槽末尾段接消力池，水流在池內(nèi)底流消能后通過出水渠將水泄入河道內(nèi)。

2.2 建筑物工程地質(zhì)條件

本階段在下壩址左、右岸、壩基河床中央及西側(cè)涵洞軸線位置上、下游均做地質(zhì)勘察工作，各涵洞位置地質(zhì)土層揭露情況如下：

3 方案比選分析

上述兩種方案的比選詳見表1。

表1 壩體建筑物布置方案比較

(2)工程施工比較。方案一涵洞布置在河床位置施工場地開闊，涵洞下游排水與壩下褥墊排水容易結(jié)合，壩下涵洞先于壩體施工，相互不干擾。方案二溢洪道布置于右壩肩外側(cè)取土料場中間部位，可利用壩體填筑取土將基礎(chǔ)挖土方工程量完成，溢洪道需要在大壩主體工程結(jié)束后進行施工，此時溢洪道部位場地已平整完成。溢洪道與壩體施工互不干擾。溢洪道基礎(chǔ)位于深厚濕陷性黃土地基上，基礎(chǔ)處理工程量大，技術(shù)要求高，投資高。

(3)運行安全程度比較。從調(diào)洪運行安全程度上：方案一單洞方案通過預(yù)留滯洪庫容，以防范汛期洪水時不能及時打開閘閥對水庫的威脅，可以提高水庫運行安全程度。方案二采用開敞式溢洪道泄流能使水庫安全度汛，調(diào)洪運行靈活，其安全程度較單洞方案更高。但溢洪道本身基礎(chǔ)位于深厚黃土上，其基礎(chǔ)不均勻沉降、變形等容易引起建筑物裂縫漏水，降低溢洪道運行安全程度。

從水庫灌溉運行和調(diào)洪運行協(xié)調(diào)程度上：單洞方案，水庫調(diào)洪和灌溉運行有矛盾，水庫調(diào)洪運行時，灌溉引水不能進行；單洞加溢洪道方案，調(diào)洪運行與灌溉引水分別由溢洪道和放水洞承擔(dān)，兩種運行工況互不干擾，而且放水洞具有輔助泄洪功能，灌溉引水和調(diào)洪運行保障程度均較高。

(4)工程投資比較。由于方案二需要建設(shè)溢洪道，投資增加，則方案一比方案二節(jié)約投資365.14萬元。

(5)綜合比選。從地質(zhì)條件比較方案二溢洪道部分地質(zhì)條件差，建筑物基礎(chǔ)處理難度高。

從調(diào)洪運行安全程度上，由于MGG水庫洪水具有陡漲陡落、峰大量小的特點，方案一通過預(yù)留滯洪庫容，其壩高增加不多，但仍能化解校核洪水對大壩的威脅。采用開敞式溢洪道調(diào)洪運行靈活，安全程度高，能夠適應(yīng)山溝洪水陡漲陡落特性。

從水庫灌溉運行和調(diào)洪運行協(xié)調(diào)程度上：采用單洞方案，水庫調(diào)洪和灌溉運行有矛盾，水庫調(diào)洪運行時，灌溉引水不能進行；采用單洞加溢洪道方案，調(diào)洪運行與灌溉引水分別由溢洪道和放水洞承擔(dān)，兩種運行工況互不干擾，而且放水洞具有輔助泄洪功能。灌溉引水和調(diào)洪運行保障程度均較高。

從施工考慮溢洪道可在主體工程完成后同大壩附屬工程同時進行施工，基本不延長施工期，但溢洪道工程量較大，工序較多，施工難度大。

設(shè)溢洪道后可減小調(diào)洪庫容，降低校核洪水位，進一步降低大壩填筑高度0.5 m，節(jié)省大壩投資約62.18萬元。但溢洪道本身設(shè)置需要增加365.14萬元投資。

考慮到MGG屬于一條季節(jié)性洪水溝,洪水陡漲陡落,突發(fā)性強,缺乏系統(tǒng)的洪水觀測，本次水文分析是根據(jù)洪水調(diào)查結(jié)合參證站資料通過多種方法相關(guān)分析得到壩址處設(shè)計洪水過程。基于此條件下采用單洞泄洪方案，存在一定的風(fēng)險。采用溢洪道泄洪方案，可以大大提高水庫泄洪能力和調(diào)度運行的靈活性，有效應(yīng)對突發(fā)性洪水，水庫防洪安全可靠程度高。

4 結(jié) 論

本文從地質(zhì)條件、工程施工條件、工程投資、運行安全等方面對單洞方案和單洞+溢洪道方案進行比選分析，方案二具有灌溉引水和調(diào)洪運行保障程度高，運行安全等優(yōu)勢，因此選擇此方案為推薦方案。