程玉珍

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院究院，哈爾濱 150080)

奮斗水庫(kù)工程總布置方案

程玉珍

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院究院，哈爾濱 150080)

奮斗水庫(kù)工程是以城鎮(zhèn)供水為主、結(jié)合防洪、兼顧灌溉和發(fā)電等綜合利用的工程。樞紐由攔河壩、泄水建筑物、取水建筑物、發(fā)電建筑物、輸魚建筑物等工程組成。樞紐總體布置是在選定壩軸線、壩型的基礎(chǔ)上，選定其他建筑物的型式進(jìn)行最終樞紐布置，合理地選擇樞紐中各個(gè)建筑物的相對(duì)位置。文章根據(jù)地形、地質(zhì)情況，從工程布局、施工、運(yùn)行、工程量及投資等多個(gè)方面進(jìn)行論述、比對(duì)，確定奮斗水庫(kù)工程的總體布置。

奮斗水庫(kù)；工程總布置；左側(cè)主河槽；右主河槽；方案比較

1 樞紐布置方案擬定

奮斗水庫(kù)工程是以城鎮(zhèn)供水為主、結(jié)合防洪、兼顧灌溉和發(fā)電等綜合利用的工程。為完成以上任務(wù)本樞紐應(yīng)布置攔河壩、泄水建筑物、取水建筑物、發(fā)電建筑物、輸魚建筑物等工程。

樞紐總體布置比較是在選定壩軸線、壩型的基礎(chǔ)上，選定其他建筑物的型式進(jìn)行最終樞紐布置，合理地選擇樞紐中各個(gè)建筑物的相對(duì)位置。

為了滿足放空水庫(kù)的要求，結(jié)合施工導(dǎo)流，在比較的兩個(gè)方案：一是設(shè)置永久泄水底孔方案，將導(dǎo)流底孔改建成永久泄水底孔，即由底孔和溢流表孔聯(lián)合調(diào)度完成泄洪任務(wù)；二是設(shè)置永久泄洪洞方案，將導(dǎo)流洞改建成永久泄洪洞，考慮到由泄洪洞承擔(dān)全部泄洪任務(wù)，則泄洪洞規(guī)模偏大，調(diào)度運(yùn)行不靈活，所以仍由泄洪洞和溢流壩共同承擔(dān)泄洪任務(wù)，進(jìn)過(guò)比較此兩個(gè)方案為不推薦方案。

同時(shí)考慮了利用導(dǎo)流洞作為發(fā)電引水隧洞的可能性，此方案樞紐由非溢流壩段、溢流壩段、輸水及引水發(fā)電隧洞組成，左岸輸水及引水發(fā)電隧洞進(jìn)口與導(dǎo)流洞結(jié)合布置，洞徑5.0m，全長(zhǎng)365m，其中與導(dǎo)流洞洞身結(jié)合部分洞長(zhǎng)270m；導(dǎo)流洞分叉為輸水及引水發(fā)電隧洞出口，后接廠房，廠房采用岸邊式；施工采取斷流圍堰、左岸隧洞導(dǎo)流。岸邊式水電站，廠房布置在左岸壩下128m處。此方案有利于為碾壓混凝土可以通倉(cāng)施工，減少施工干擾，但由于導(dǎo)流洞要進(jìn)行襯砌，同時(shí)增加輸水及引水發(fā)電隧洞出口段長(zhǎng)76m，這樣投資投資將增加1374萬(wàn)元，因此該方案不采用。

工程樞紐總體布置比較是在選定上壩軸線、碾壓混凝土重力壩的基礎(chǔ)上，根據(jù)地形地質(zhì)情況，結(jié)合壩后式電站、魚道布置，分別將溢流壩布置在河道左側(cè)主河槽和右側(cè)河床兩個(gè)方案進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)比較，確定溢流壩、壩式進(jìn)水口和水電站廠房、魚道等工程的軸線位置。

2 溢流壩布置在河道左側(cè)主河槽方案

溢流壩布置在河道左側(cè)主河槽方案，壩后電站廠房位于右岸，魚道布置在右岸山坡山，樞紐從左至右由非溢流壩段、溢流壩段、壩式進(jìn)水口和廠房壩段、魚道壩段等組成。

攔河壩采用全斷面碾壓混凝土重力壩，壩頂高程385.90m，防浪墻頂高程387.10m，上游側(cè)鋼筋混凝土防浪墻，下游設(shè)不銹鋼欄桿。壩軸線全長(zhǎng)406m，共分21個(gè)壩段，壩軸線為直線，從左到右依次為：1#-5#為左岸非溢流壩段，軸線長(zhǎng)92m；6#-8#為溢流壩段；9#為門庫(kù)壩段；10#-12#為左岸非溢流壩段；13#為壩后電站進(jìn)水口壩段；14#-19#為右岸非溢流重力壩段；20#為魚道壩段；21#為右岸非溢流重力壩段；兩岸均設(shè)有15m×15m的回車場(chǎng)，右岸回車場(chǎng)接上壩公路[1]。

1)非溢流壩壩頂寬6.5m，上游面為鉛直面，下游面在377.23m高程處起坡，坡比為1：0.75，建基巖體為弱風(fēng)化層上中部花崗巖。

2)溢流壩布置在主河槽，分3孔，每孔凈寬10m，中墩為縫墩，厚3m，邊墩厚2.5m，溢流壩段總寬41m。工作門采用弧形閘門，由液壓?jiǎn)㈤]機(jī)控制，弧門上游1.50m處設(shè)檢修鋼閘門。

閘墩頂高程為387.10m，交通橋和工作橋分開布置，交通橋布置在閘墩下游，橋?qū)?.5m；為解決工作橋的布置，上游墩頭懸出上游壩面2.0m，閘墩順?biāo)鏖L(zhǎng)度為25.50m。兩邊墩下游接導(dǎo)墻，墻身厚2.5m，高程371.68m以1：0.75斜坡至高程365.00m，再以高程365.00m延伸至挑流鼻坎末端。溢流壩堰頂高程為375.00m。溢流壩堰面曲線：堰頂上游堰頭采用三圓弧，堰頂下游堰面采用WES型冪曲線，直線連接段坡比為1：0.75，反弧段半徑為18m，圓心角為81.13°。堰體順?biāo)鏖L(zhǎng)度為40.89m。下游采用挑流消能，挑流鼻坎末端高程為358.00m，鼻坎挑角為28°。溢流壩檢修門門庫(kù)位于右岸非溢流壩的9#壩段，建基巖體為弱風(fēng)化層中部花崗巖，溢流壩檢修門可通過(guò)壩頂門機(jī)運(yùn)至門庫(kù)內(nèi)。

3)壩式進(jìn)水口位于左岸非溢流壩段，即13#壩段，接壩后式電站，壩后式水電站廠房布置在溢流壩左側(cè)壩下45m處，水電站主要建筑物由主廠房、副廠房、尾水渠、尾水擋土墻、回車場(chǎng)、升壓站、對(duì)外交通等組成[2]。

電站進(jìn)水口為壩式進(jìn)水口，位于13#壩段上游側(cè)，與壩體分縫獨(dú)立，分縫處設(shè)置紫銅片止水。引水管路穿過(guò)壩體，將穿壩管路豎向轉(zhuǎn)彎段移至壩體外，布置為壩后背管。兩個(gè)進(jìn)水口用隔墻連接，座落在同一混凝土基礎(chǔ)上。進(jìn)水口總長(zhǎng)19m，總寬12m。每個(gè)進(jìn)水口設(shè)置攔污柵，攔污柵布置為通柵。閘門邊墩厚1.5 m。工作閘門后設(shè)通氣孔，同時(shí)兼進(jìn)人孔，孔內(nèi)設(shè)有爬梯。為了安裝檢修時(shí)搬運(yùn)方便，清污平臺(tái)﹑檢修平臺(tái)均為進(jìn)水口頂部與壩頂同高。壩體內(nèi)鋼襯管路外包0.8m厚常態(tài)混凝土，常態(tài)混凝土外再設(shè)1.2m厚變態(tài)混凝土與壩體碾壓混凝土銜接。

4)壩后式水電站廠房布置在溢流壩左側(cè) 12#-14#壩段，水電站建筑物由主廠房、副廠房、尾水平臺(tái)、尾水渠、升壓站及進(jìn)廠路等組成。主廠房由主機(jī)間及安裝間兩部分組成。主機(jī)間共分四層，分別為發(fā)電機(jī)層、水輪機(jī)層、蝸殼層及尾水管層。主廠房與安裝間之間設(shè)永久變形縫。副廠房位于主廠房上游側(cè)，共三層，分別是地下一層、地上一層及地上二層。尾水平臺(tái)頂高程與安裝間高度一致，布置尾水檢修閘門。尾水渠段共由兩部分組成，即反坡段及尾水連接段。與尾水連接段平順銜接,尾水接到主河道。 尾水渠出口兩側(cè)設(shè)扶壁式擋土墻。尾水出口段水流不穩(wěn)定，流速分布不均勻，容易發(fā)生淘刷現(xiàn)象，在尾水渠前50m范圍內(nèi)采用塊石護(hù)砌。

5)魚道位于廠房右側(cè)的山坡上，采用循環(huán)曲線形集中布置，魚道總長(zhǎng)2200.9m，壩下游段長(zhǎng)1601.7m，其中：魚道進(jìn)口在廠房出口處，以U型槽的型式，循環(huán)曲線形集中布置在長(zhǎng)93.20m、寬58.10m的山坡上，每段魚道軸線長(zhǎng)91.44m，往返17段，此段軸線總長(zhǎng)1547m，與壩下游折線連接，連接段軸線長(zhǎng)54.7m。過(guò)壩段從右岸重力壩20#壩段穿過(guò)，長(zhǎng)6.5m；與壩上游直線連接，長(zhǎng)39m，大壩上游段沿上游山坡循環(huán)曲線形集中布置，長(zhǎng)552.6m。魚道設(shè)置1個(gè)進(jìn)口，位于發(fā)電廠房尾水渠55m處， 魚道從左岸重力壩20#壩身穿過(guò)。

3 溢流壩布置在河道右側(cè)河床方案

溢流壩布置在河道右側(cè)河床方案、壩后電站廠房位于左岸，魚道布置在左岸河道岸邊和山坡上，樞紐從左至右由非溢流壩段、魚道壩段、壩式進(jìn)水口和廠房壩段、溢流壩段等組成[2]。

奮斗水庫(kù)擋水建筑物為碾壓混凝土重力壩，擋水建筑物包括左、右岸非溢流壩段、河床溢流壩段及進(jìn)水口壩段、魚道壩段，壩頂高程385.90m，防浪墻頂高程387.10m，上游側(cè)鋼筋混凝土防浪墻，下游設(shè)不銹鋼欄桿。壩軸線全長(zhǎng)406m，共分21個(gè)壩段，壩軸線為直線，從左到右依次為：1#-4#為左岸非溢流壩段，軸線長(zhǎng)85m；5#為壩后電站進(jìn)水口壩段，軸線長(zhǎng)20m；6#-8#為非溢流壩段，軸線長(zhǎng)60m；9#為門庫(kù)壩段，軸線長(zhǎng)20m；10#-12#為溢流壩段，軸線長(zhǎng)41m；左岸非溢流壩段，軸線長(zhǎng)66m； 13#-18#為右岸非溢流重力壩段，軸線長(zhǎng)120m；19#為魚道壩段，軸線長(zhǎng)20m；20#為右岸非溢流重力壩段；兩岸均設(shè)有15m×15m的回車場(chǎng)，右岸回車場(chǎng)接上壩公路。

1)非溢流壩、溢流壩段、進(jìn)水口、水電站廠房結(jié)構(gòu)布置與溢流壩布置在右岸方案相同。

2)魚道曲線布置于左岸，結(jié)合樞紐總體布置，廠房也布置在左岸，溢流壩布置在河床，魚道總長(zhǎng)2202.2m。大壩下游段沿進(jìn)廠路雙向往返布置，長(zhǎng)1603m，魚道進(jìn)口靠近河道側(cè)采用渡槽方式，長(zhǎng)735m，在此處通過(guò)公路回轉(zhuǎn)至山坡上，基礎(chǔ)坐落山體上長(zhǎng)861m，過(guò)壩段從左岸重力壩1#壩段穿過(guò)，長(zhǎng)6.5m；大壩上游段沿上游循環(huán)在山坡上布置，長(zhǎng)592.7m。

4 溢流壩布置在左、右岸樞紐布置方案比較

4.1 施工和運(yùn)行

溢流壩左岸方案和溢流壩右岸方案，運(yùn)行調(diào)度、施工條件、施工方法、導(dǎo)流方式、工期等基本相同。對(duì)于溢流壩左岸方案，管理處在河道右岸，電站廠房和魚道均布置在右側(cè)，便于管理，交通方便，魚道可集中布置，減少大量開挖，溢流壩布置在主河道上，泄流順暢，不改變下游河勢(shì)。溢流壩右岸方案，電站廠房和魚道布置在左岸，需要單獨(dú)修建進(jìn)場(chǎng)公路，距離管理處較遠(yuǎn)，不便管理，同時(shí)魚道順山修建，魚道基礎(chǔ)灌注樁布置在河道內(nèi)，不利于行洪，開挖工程量大，溢流壩布置在右側(cè)河床上，對(duì)河床沖刷嚴(yán)重，易造成河道改變，為此，推薦溢流壩布置在左岸主河槽、壩后電站廠房布置在右岸、魚道布置在右岸山坡上的方案，廠房靠近右側(cè)布置，避免了溢流壩泄流對(duì)電站尾水有影響。

4.2 工程量和投資

溢流壩左岸方案和右岸方案工程量及造價(jià)比較見表1。

表1 樞紐布置方案比較表

5 結(jié) 論

綜合比較，溢流壩左岸方案和溢流壩右岸方案工程量相差不大，運(yùn)行調(diào)度、施工條件、施工方法、導(dǎo)流方式、工期等基本相同。對(duì)于溢流壩左岸方案，管理處在河道右岸，電站廠房和魚道均布置在右側(cè)，便于管理，交通方便，魚道可集中布置，減少大量開挖，溢流壩布置在主河道，泄流順暢。溢流壩右岸方案，電站廠房和魚道布置在左岸，需要單獨(dú)修建進(jìn)場(chǎng)公路，距離管理處較遠(yuǎn)，不便管理，同時(shí)魚道順山修建，魚道基礎(chǔ)灌注樁布置在河道內(nèi)，不利于行洪，開挖工程量大，溢流壩布置在右側(cè)河床上，對(duì)河床沖刷嚴(yán)重，易造成河道改變，為此，推薦溢流壩布置在左岸主河槽、壩后電站廠房布置在右岸、魚道布置在右岸山坡上的方案，廠房靠近右側(cè)布置，避免溢流壩泄流對(duì)電站尾水有影響。溢流壩布置在右側(cè)方案工程投資較高，比溢流壩布置在左岸方案工程投資直接費(fèi)用多2215萬(wàn)元，考慮到廠房布置在右岸進(jìn)廠公路可直接與右側(cè)樞紐主要交通道路相連，同時(shí)考慮對(duì)外接線方便，因此推薦了溢流壩左岸方案。

[1]黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.黑龍江省穆棱市奮斗水庫(kù)工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告[R].哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2016.

[2]中華人民共和國(guó)國(guó)家經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì).SL 319-2005.混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].中國(guó)水利水電出版社，2005.

TV62

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1007-7596(2017)09-0065-03

2017-08-24

程玉珍(1966-)，女，黑龍江蘭西人，高級(jí)工程師。