阜康抽水蓄能电站工程三岔子泥石流沟优化设计

权 锋

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，陕西 西安 710065)

1 工程概况

新疆阜康抽水蓄能电站位于新疆昌吉回族自治州阜康市境内的白杨河上，距阜康市约70 km，距新疆负荷中心乌鲁木齐市约130 km。

本工程电站总装机容量为1 200 MW，为一等大(1)型工程，主要水工建筑物由挡水建筑物(包含主坝和库尾拦沙坝)、泄水建筑物、输水发电系统等组成，建筑物等级别均为1级。次要建筑物等级别为3级。

2 排洪渠布置

本工程主要的泥石流沟为三岔子沟，三岔子排洪渠布置于三岔子沟内，上游紧贴山体布置，排洪渠起点为三岔子沟征地红线里侧，终点为白杨河河道右岸岸边，沿途经过砂石加工系统、混凝土拌和系统、综合加工厂、钢管加工厂等重要的临建设施场地。为确保沿途经过的临建设施不受泥石流灾害影响，三岔子沟防洪设计标准采用20年一遇洪水设计，三岔子沟排洪渠平面布置见图1。

3 排洪渠体型比较

3.1 三岔子沟地形地质条件

三岔子沟为Ⅰ级阶地漫滩地形，呈南北向条带状，开阔、较平坦，沟内为第四系冲洪积含漂石砂卵砾石层，下部为石炭系中统砂岩夹砾岩。

3.2 水文条件

根据本工程地形地质条件，存在产生泥石流的条件，根据相关专业分析，提出了洪水流量及泥石流流量作为三岔子泥石流沟排洪渠设计的依据，阜康抽水蓄能电站三岔子沟设计泥石流流量汇总成果见表1。

3.3 排洪渠体型方案拟定

根据三岔子沟地形、地质及水文条件，泥石流过流断面可选择矩形过流断面或梯形过流断面， 本节就两个方案进行了拟定。由于本工程为稀性泥石流，泥石流流态计算适用于流体力学，因此，本工程泥石流可根据水力学进行计算。

表1 三岔子沟设计泥石流流量汇总成果

1)矩形断面方案。

根据泥石流流量成果，初步拟定明渠底宽为7.0 m，边墙高度根据水面线计算成果确定，水面线与边墙高度对比见表2。

表2 矩形明渠断面水面线与边墙高度对比表 m

由表2水面线计算成果可知，明渠边墙高度在桩号K0+000.00 m～K0+050.00 m处高度为4.80 m，在桩号K0+050.00 m～K0+090.00 m处高度为2.80 m，桩号K0+090.00 m～K0+115.00 m处高度为2.60 m，桩号K0+115.00 m～K0+683.00 m处高度为2.50 m。明渠在各典型断面处剖面分别见图2～图5。

矩形断面底部混凝土衬砌厚度为0.6 m，两侧边墙考虑土压力作用，边墙底部宽度采用0.6 m，顶部宽度采用0.4 m。采用矩形明渠断面主要工程量见表3。

表3 矩形明渠断面主要工程量表

项目数量单价/元总价/万元备注砂砾石开挖/m334 431.3818.3563.18砂砾石回填/m315 701.8432.7051.35混凝土浇筑/m34 777.96787.15376.10C25钢筋/t382.245 567.73212.82造价/万元703.44

2)梯形断面方案。

根据泥石流流量成果，初步拟定明渠底宽为7.0 m，边墙高度根据水面线计算成果确定，水面线成果及明渠高度见表4。

表4 梯形明渠断面水面线与边墙高度对比表 m

由表4水面线计算成果可知，明渠边墙高度在桩号K0+000.00 m～K0+050.00 m处高度为4.00 m，在桩号K0+050.00 m～K0+100.00 m处高度为2.50 m，桩号K0+100.00 m～K0+310.00 m处高度为2.30m，桩号K0+310.00 m～K0+683.00 m处高度为2.00 m。明渠在各典型断面处剖面分别如图6～图9所示。

梯形明渠断面底部混凝土衬砌厚度为0.4 m，两侧边墙坡比1∶1.5，为稳定坡比，不考虑土压力作用，两侧边墙厚度均采用0.4 m。采用梯形明渠断面主要工程量见表5。

表5 梯形明渠断面主要工程量表

4 方案比较及选定

根据以上分析，三岔子泥石流沟采用矩形断面和梯形断面体型、施工方法、施工难度、工程造价方面均有差别，下面就排洪渠采用矩形断面及梯形断面进行了比较分析，详见表6。

表6 矩形断面方案与梯形断面方案比较表

从表6可以看出，排洪渠布置基本相同，从施工难度上分析，矩形断面施工风险相对大；水力学条件两者基本相同，均为B2型降水曲线；工程量矩形断面大于梯形断面；施工工期两者基本相同；从工程造价方面分析，矩形断面造价明显高于梯形断面，通过以上分析，排洪渠采用梯形断面具有明显的优势。因此，推荐排洪渠断面采用梯形断面方案。

5 结语

阜康抽水蓄能电站工程场内三岔子沟排洪渠排洪标准采用20年一遇洪水，根据地形地质条件，对排洪渠断面采用矩形和梯形从布置、施工难度、水力学条件、工程量、施工工期、工程造价六个方面进行了分析，最终选择采用梯形断面。从水力学条件、工程量、施工难度等方面对排洪渠进行了优化设计，三岔子沟排洪渠的施工，可确保场内主要临建设施的汛期防洪安全，为主体工程施工创造了条件，为首台机发电工期提供了保障。