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横泉水库泄洪预设方法的比选

来源:www.daxuelw.org  发布时间:2017-06-24  
1 项目概况。

  横泉水库位于山西省吕梁市,坝址位于三川河支流北川河干流上,是一座以城市及工业供水、农业灌溉为主,兼顾防洪、发电等综合利用的多年调节中型水利枢纽工程,水库总库容 8 123 万 m3,控制流域面积 800 km2.枢纽工程等别为Ⅲ等。早在 1954 年水电部编制的《黄河综合利用规划技术经济报告》中,横泉水库就被列为开发项目,该水库枢纽 1958 年开工建设,分别于 1960 年、1966 年及 1977 年三上三下,截止工程重新设计时,已建成右岸直径 3. 4 m、长408 m 灌溉发电洞的开挖和衬砌,已完成长240 m、高17 m ~ 19 m 共计 155 万 m3的坝体土方填筑。

  2 泄洪建筑物比选的必要性。

  泄洪建筑物是水利枢纽的重要组成部分,它关系到水库的正常运行和下游人民生命财产的安全。在坝址、坝型、已建灌溉发电洞、设计及校核洪水标准已定的情况下,泄洪方案设计成为设计任务中的重中之重,泄洪建筑物比选就显得尤为重要。

  3 泄洪设计方案的比选。

  横泉水库坝址区河谷地形平坦,河谷宽约 650 m,河床高1 101 m ~ 1 103 m,两岸山顶高程 1 210 m ~ 1 276 m,相对高差175 m.其中,左岸为黄土台地,右岸为岩石山体,在河流两岸发育有三级阶地。

  结合本工程地形及地质特点,先后共提出了土基溢洪道、岩基溢洪道( 含进口侧槽与正槽方式) 及泄洪洞三种泄洪方案,并针对每个泄洪建筑物从水流特点、地质情况、施工特点、投资及运行管理等方面进行综合对比分析,各方案比选分析如下。

  3. 1 土基溢洪道( 左岸) 与侧槽岩基溢洪道( 右岸) 的比较。

  1) 结构设计情况。

  2) 综合分析评价。

  3) 比选结论。

  通过比选可知,岩基溢洪道不仅造价较低,而且工程地质条件较好,运行安全可靠,管理方便,施工相对简单。虽然在侧堰及汇流段水流紊动和撞击强烈,可通过在汇流段下游设连接段以平稳水流; 针对高边坡稳定问题,一方面地层岩性较好,另一方面与土基溢洪道的地基处理相比,施工和技术处理相对简单; 对于侧槽进口水流可能对上游坝面产生影响,可以在泄洪时采取临时性的坝面防护措施,能够避免危害的发生。经综合评定分析,岩基溢洪道方案优于土基溢洪道方案。

  3. 2 岩基溢洪道进口方式---侧槽与正槽的比较。

  由于侧槽溢洪道过堰水流进入侧槽后,形成横向旋滚,随着沿流程流量不断增加,旋滚强度不断变化,水流条件复杂,所以需对侧槽和正槽两种进口布置形式进行比较。正槽溢洪道除进口引渠向库区延伸 120 m 外,堰型、堰顶高程等各段与侧槽结构形式基本相同,两方案的设计结论及综合评价对比。

  可见,正槽溢洪道在水流条件、超泄能力及运行安全方面均有一定优势,但其石方明挖量明显增加,正槽比侧槽溢洪道直接工程投资多 492. 83 万元; 而侧槽溢洪道进口水流紊动及泄洪时对上游坝面的影响,均可以有效合理解决。经综合比较,侧槽较正槽溢洪道更加经济合理。

  3. 3 溢洪道与泄洪洞的比选。

  结构设计及综合分析评价结论。

  总之,泄洪洞方案因参与施工导流,降低了坝体临时渡汛高度,减少了措施费用,虽然泄洪洞方案投资略高于泄洪洞方案投资,但在运行管理方面有明显优势; 针对洞径较大、围岩类别Ⅳ类等问题,目前国内已有类似大直径隧洞施工经验,施工技术相对成熟。经综合分析,泄洪洞方案优于溢洪道方案。

  4 结语。

  泄洪设计方案的确定,常常需要考虑坝址区地形地质条件、流域水文特性、建筑物防洪标准、枢纽总体布置、泄洪建筑物的设计技术参数、施工方法、工程造价及工程建成后的管理运行等诸多方面的影响因素,在多种因素均满足要求的前提下,技术上可行、经济上合理的泄洪方案为优选方案。

  参考文献:
  [1] 山西省水利水电勘察设计研究院。 横泉水库可行性研究报告,横泉水库初步设计报告[R]. 2005.
  [2] SL 253-2000,溢洪道设计规范[S].
  [3] SDJ 338-1989,水利水电工程施工组织设计规范修订版[S].
  [4] SL 279-2002,水工隧洞设计规范[S].



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