峡谷河道当地材料坝枢纽布置研究

刘强 杨旭

摘 要：如何利用地形地质条件进行峡谷河道的当地材料坝枢纽布置是西部地区水电水利工程建设的一项重要设计内容，三岔河水电站进行挡水、泄水和引水发电建筑物多方案的布置和比选，提出了技术经济均较优的枢纽布置方案，为类似工程提供了可借鉴的设计经验。

关键词：峡谷河道 当地材料 枢纽布置

中图分类号：TV135 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（a）-0017-02

1 工程概况

三岔河水电站位于云南省保山市腾冲县猴桥镇，为二等大型工程。工程采用混合式开发，开发任务以发电为主，电站装机容量3×24 MW，水库正常蓄水位1895 m，总库容2.74亿 m3，具有年调节性能。

2 枢纽布置格局方案拟定的原则

（1）河道在坝址由西北向转为西南向，左岸凸向右岸，左岸地形更有利于水工建筑物的布置。

（2）本工程总体上泄洪规模不大，比较容易解决泄洪消能问题。泄洪建筑物以开敞式溢洪道为主，泄洪隧洞为辅。

（3）结合石料场的选择、泄洪（导流）隧洞的布置方式，研究溢洪道布置在右岸的技术可行性及经济合理性。

（4）三岔河水电站为滨榔江流域的龙头水库，其工程安全关系到下游多个梯级的安危，且坝高接近百米，地震基本烈度为Ⅷ度，从本工程及梯级电站安全角度水库在紧急情况（地震、面板开裂等）下应具备降低水库水位的功能，所以有必要设置水库放空设施。

3 枢纽布置格局方案

根据地形及地质条件和拟定的原则，对枢纽布置方案进行了筛选和研究，拟定了3个枢纽布置格局方案。

方案一：混凝土面板堆石坝、左岸溢洪道、左岸放空（兼导流）隧洞（尾部结合）、左岸引水发电系统。该方案的放空隧洞和导流隧洞完全结合，工作闸室布置在隧洞出口，下闸蓄水后改建，特点是完全利用导流隧洞，简化了枢纽布置。如考虑防空隧洞兼顾泄洪，工作水头为约78 m，从运行安全角度放空（兼导流）隧洞不参加泄洪。

方案二：混凝土面板堆石坝、左岸溢洪道、左岸放空隧洞（龙抬头、进口抬高26 m）、左岸引水发电系统。该方案的放空隧洞也和导流隧洞结合，与方案一不同的是采用龙抬头的方式，通过斜井与导流隧洞的前部结合，特点是部分利用了导流隧洞，隧洞为无压洞，水库淤积不影响隧洞进口。

方案三：混凝土面板堆石坝、右岸溢洪道、左岸泄洪放空隧洞、左岸导流隧洞、左岸引水发电系统。该方案的泄洪隧洞和导流隧洞单独设置，特点是两条隧洞均可一次建成，不需要改建，放空隧洞进口为1830 m，工作水头约67 m，相比方案一降低了约11 m，利于安全运行，可参与泄洪，降低溢洪道规模。由于左岸建筑物较集中，布置溢洪道困难，将溢洪道布置在右岸，部分开挖料可作为堆石料上坝。

4 枢纽布置格局比选

4.1 工程地质

3个枢纽布置格局方案的大坝及引水发电系统布置均相同，主要差别在于溢洪道、放空洞和导流洞的布置。大坝及引水发电系统工程地质条件均可满足工程建设要求，不制约枢纽布置格局的比选。

（1）左、右岸溢洪道方案比较。

方案一、方案二溢洪道布置于左岸，而方案三溢洪道布置于右岸。

左岸溢洪道长度短，开挖边坡不高，溢洪道闸室泄槽段基础基本可置于弱风化岩体上，但岩体风化较强烈，全风化岩体厚度较大，边坡稳定性较差；右岸溢洪道长度大，开挖量大，开挖边坡高，但岩体风化浅，边坡稳定性较好，开挖料可用于大坝填筑。

方案三的右岸溢洪道方案边坡工程地质条件优于方案一、方案二的左岸溢洪道方案。

（2）泄洪洞和导流洞布置方案比较。

方案三的泄洪洞和导流洞工程地质条件简单，不存在明显的地质缺陷，优于方案一和方案二。

4.2 枢纽建筑物

（1）坝址具备修建混凝土面板堆石坝的地形地质条件。

坝址河床部位冲积层薄，其下即为弱风化岩体，两岸随高程的增加风化加深，适合布置混凝土面板堆石坝。

（2）泄水建筑物。

3个方案枢纽布置的主要差别在于溢洪道和泄洪隧洞的布置形式。

通过分析比较，从泄洪隧洞与导流隧洞的不同结合形式及左、右岸溢洪道的布置看，国内外均有成功的工程实践，在技术上均可行。从放空泄洪隧洞的布置看，方案三最优，不存在泥沙淤积和改造等问题，同时对施工导流和进度也是最有利的。从溢洪道的布置看，方案一和方案二布置在左岸，水流归槽条件较好，方案三溢洪道虽然开挖规模较大，但右岸地质条件优于左岸，且可利用开挖料上坝，设置消力塘后可解决下泄水流的消能问题。从工程量和投资看，方案一与方案二基本相当，方案三较大。若水位存在降低的可能，方案一、三优于方案二。方案一和方案三水力学问题容易解决，方案二需通过模型试验，调整龙抬头上、下连接段的体型和掺气减蚀措施。

（3）引水发电建筑物。

3个方案均采用相同的布置形式，布置相对独立，与其他建筑物的干扰较小，不存在大的技术难题。

从枢纽布置的角度，方案三总体上优于方案一和方案二。

4.3 施工组织设计

（1）施工导流。3个方案的导流挡水建筑物规模基本相当，导流程序基本相同。导流泄水建筑物规模相差较大，方案一工程量最小；初期蓄水向下游供水，方案三可利用放空隧洞供水，不需要专门的供水建筑物，而方案一和方案二需要专门修建供水建筑物；方案一和方案二由于下闸后低高程无泄水通道，对工期的适应性较差，方案三对工期的适应性较强。

（2）从料源规划方面来看，方案一和方案二基本相同，方案三可多利用右岸溢洪道的开挖料，减少石料场的开采量，方案三稍优。

（3）从施工交通运输、主体工程施工、施工工厂设施及施工总布置方面来看，3个方案差别较小，方案三弃渣场规模较大。

（4）从施工总进度方面来看，3个方案的关键节点时间均相同。

在施工组织设计方面，以方案三较优。

（5）通过各专业比较，三个方案均无制约方案成立的因素，考虑到方案三工程总投资增加有限，但具有枢纽建筑物布置相对独立，施工干扰小，便于施工组织的实施及初期蓄水期向下游供水，调度运行灵活等优点；特别是避免了方案一放空洞可能淤积的风险；采用方案三为推荐方案。

5 结语

山区河流一般河道较为狭窄，河岸岸坡一般较为陡峭，供枢纽各建筑物的布置空间比较狭小，各水工建筑物的协调布置是一个难题。

三岔河水电站通过枢纽布置格局比较，既解决了水库泄洪和放空的问题，同时也为大坝提供了优质的筑坝材料，使开挖料得到了合理充分的利用，为类似工程提供了可借鉴的设计经验。

参考文献

[1] DLT5016-2011，混凝土面板堆石设计规范[S].国家能源局，2011.

[2] DL/T5166-2002，溢洪道设计规范[S].中国电力出版社，2003.

[3] 三岔河水电站坝址、坝型及枢纽布置格局选择专题报告[Z].昆明院，2011.