宝鸡峡渠首加坝加闸工程设计特点与技术创新

赵玮

（陕西水利电力勘测设计研究院陕西西安710001）

宝鸡峡渠首加坝加闸工程设计特点与技术创新

赵玮

（陕西水利电力勘测设计研究院陕西西安710001）

本文简述了宝鸡峡渠首加坝加闸工程设计情况，重点介绍了工程的设计技术特点和技术创新，值得类似工程借鉴。

加坝加闸；多泥沙；设计；创新

1 工程概况

宝鸡峡渠首加坝加闸工程位于渭河中游宝鸡市以西11km的宝鸡峡峡口，是原低坝引水枢纽的二期续建工程，系在原有重力式浆砌石溢流坝基础上的改建和扩建，于1997年12月开工建设，2002年12月主体建筑物完工，2005年4月工程通过蓄水验收。整个工程由拦河闸坝和坝后电站两部分组成，工程任务是以灌溉为主、结合发电的综合利用水利工程。枢纽工程等级为中型Ⅲ等工程。水库正常蓄水位636m，设计洪水位625.1m，校核洪水位634.2m，汛期限制水位630m，总库容5000万m3，有效库容3800万m3，年调节蓄水量0.8亿m3。坝后电站总装机容量8MW，年发电量3500万kW.h。

该枢纽工程总体布置设计是将原溢流坝部分坝段、坝体拆除，增加泄洪、排砂、灌溉引水及发电引水系统，并加高形成闸坝拦河建筑物。坝顶高程由现在的615m高程提高到637.6m高程，最大坝高由27m增高至49.6m，加高22.6m，坝长由121m增延至208.6m，延长87.6m。拦河闸坝从右至左依次划分为0～Ⅷ坝段。其中0、I、Ⅷ坝段为非溢流混凝土实体挡水坝段，长度分别为25m、24.5m、24.5m；Ⅱ，Ⅵ坝段为右左冲砂底孔坝段，Ⅱ坝段长22.6m，设6.5m×8m底孔2孔，Ⅵ坝段长13.6m，设6.5m×8m冲砂底孔1孔，进口高程605m；Ⅶ坝段为灌溉发电引水坝段，长25m，由右至左分设灌溉和发电引水孔口各1孔，发电孔口尺寸4.6m× 4.6m，底坎高程615m，灌溉孔口尺寸4m× 5m，底坎高程609.5m；Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ坝段为中孔泄流坝段，分别长29m、29m和15.4m，共设泄流孔5孔，孔口尺寸10m×8.3m，堰顶高程615m，坝后消能方式为戽式消力池消能。

2 主要设计特点

宝鸡峡渠首加坝加闸工程大坝防洪标准按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核，相应洪峰流量分别为6040m3/s和 9720m3/s，水库防洪库容较小，因此，设计和校核情况下枢纽下泄洪流量与上游来水洪峰相同。渭河为著名高含沙河流（多年平均含沙量60.03kg/m3，最大845kg/m3），为解决枢纽引水、发电和泄洪冲沙及河道下游冲刷之间的矛盾，以及保证在工程施工期间枢纽引水不间断等问题，设计进行了深入研究，设计上采用了一系列具有本工程特色的是技术方案。

2.1 大孔口泄洪排沙设计

枢纽共设置5个泄流中孔和3各泄洪冲砂底孔，中孔尺寸10m×8.3m（宽×高），底孔尺寸6.5m×8m（宽×高），中孔单宽泄量（校核洪水）为136m3/s.m，底孔单宽泄量（校核洪水）为150m3/s.m，均采用戽式消力池消能。戽式消力池解决了工程常用的单圆弧消力戽在高水位泄洪时形成不稳定戽流的缺陷，校核洪水时中、底孔均满足稳定戽流的流态要求，戽后涌浪较低，下游波浪较小，下消能区冲坑深度较小，消能防冲效果良好，在中、小洪水流态和消能更为理想，枢纽经历10多年洪水考验，也验证了这一点，该工程设计采用戽式消力池消能同期处于国内先进水平。

2.2 不影响原工程供水的三期施工导流设计

工程施工期导流洪水设计标准为10年一遇洪水，相应洪峰流量为3600m3/s；渠首枢纽灌溉引水设计流量为65m3/s，施工导流流量大，且要求工程施工期间渠首枢纽引水不间断，施工组织设计难度大。设计考虑实际，经多方案研究，采用三期河床导流，利用底孔过流，根据用水要求，合理安排施工工序、选择施工设备，保证了工程施工安全，保证了不中断下游宝鸡峡大型区灌溉供水的需求。

2.3 抗冲耐磨设计

枢纽坝址渭河河道多年平均含沙量60.03kg/m3，最大845kg/m3，泥沙含量大。为保证孔口泄洪安全，设计根据枢纽工程中孔和底孔泄洪能力、携沙量大小和使用频次流道表层分别采用600#硅粉混凝土和450#铁钢砂混凝土，经过10年多的运行和洪水考验，表明设计采用的抗冲耐磨材料是可靠的，抗冲磨效果良好。

2.4 水库泄洪排沙、蓄清排浑运行设计

宝鸡峡水库的泄洪由拦河坝上的三个底孔（6.5m×8m）和五个中孔（10m×8.3m）进行泄洪，以达到降低泄洪水位，尽量恢复河流原有的水沙条件，减少淹没和控制水库淤积，保证库区左岸陇海铁路和重要仓库的安全，因此，水库不承担调洪蓄洪任务，汛期敞泄洪水，小洪水走三个底孔，大洪水由8个闸孔同时泄洪。因此，经洪水调节计算坝前设计洪水位为625.1m，校核洪水位为634.2m，百年一遇洪水位626.9m。

工程改扩建后，水库正常蓄水位将抬高到636m，汛期限制水位630m，汛限水位比正常蓄水位低6m，水库可根据实际来水泄洪排沙、蓄清排浑，即在非汛期水库拦蓄河道天然来流较清水量，在汛期降低水库运行水位，汛期限制水位630m，根据河道大水大沙特点，相机泄洪排沙，保证长期运行后水库有效库容3800万m3容积。

水库总库容5000万m3，其有效库容为3800万m3，3200万m3库容作调水利用，600万m3作调沙运用，为长期保持有效库容，采用水库汛期基本不蓄水的运行方式，即汛期蓄水位630m，当河道来水大于200m3/s，含沙量大于15%（165kg/m3）时及8月下半月敞泄。

3 技术创新

宝鸡峡渠首加坝加闸工程是上世纪90年代开始设计和修建的，是陕西省圬工坝改扩建大中型工程的首例。设计中有许多技术难点和技术创新，有几项技术在陕西省水利工程属首次应用。

3.1 多泥沙河流、大单宽泄洪、戽式消能

由于枢纽的泄洪流量及水头变幅大，流量由300m3/s至9720m3/s变幅32.4倍；上下游水头差由4.7m到21.15m变幅4.5倍，这就要求所选的消能型式在水力特性上应有很大的适应性，经设计多方案论证优化，最中终采用戽式消力池消能方案。在本工程建设期间，国内、省内在多泥沙河流上采用大孔口闸坝结构底孔和中孔配合泄洪的枢纽工程也有一些，根据设计考察，国内类似工程消能采用底流消力池消能的较多，但单宽流量超过100m3/s.m的较少，大单宽、大泄量泄洪采用戽式消力池消能的寥寥无几，本工程不但单宽流量大（单宽流量150m3/s. m），且消能效果好。

3.2 “堤岸防护裙台”防冲

由于工程改建需要，灌溉引水渠南大墙改建段基础地处坝址下游左岸低凹地，长111.9m，顶部高程615m。由于基岩面较低，致使墙高18m，底宽10m，墙体工程量大。因次，建筑物布局紧凑，南大墙改建段设计紧邻左底孔，底孔冲沙泄流时基础受冲刷严重。为解决底孔泄洪时水流会对南大墙基础进行冲刷，影响南大墙安全，设计在南大墙基础外侧应用国家专利（专利号:93221775）“堤岸防护裙台”作为工程防护措施，裙台围绕南大墙凸出部位加设，实长76.8m，施工简单，投资节省，能有效减轻下游冲刷，效果显著，保护了南大墙基础安全。

3.3 防涡栅消“漩涡”

闸坝最大坝高49.6m，高度不大，但冲砂底孔孔口（6.5m×8m）较大，且底孔靠近河床两岸边布置，底孔泄洪时坝前库水面会出现漩涡，保证了底孔泄洪冲沙和灌溉、电站引水安全和水流顺畅，设计在底孔前胸墙上游面设置有外悬2m高、17m的方格形的防涡栅，竖向栅片厚度0.3m，水平栅片厚度0.15m。采用钢筋混凝土“防涡栅”消除漩涡，工程措施简单，投资节省，效果显著，据调查国内在如此大规模泄流应用防涡栅消漩的极少，在陕西省水利工程属首次应用，本工程设计的防涡栅消漩技术同期处于国内先进水平。冲砂底孔前设防涡栅消除水流漩涡，保证了底孔泄洪冲沙和灌溉、电站引水口水流顺畅。

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