策勒县奴尔水利枢纽工程设计浅析

缑瑞宁

（新疆维吾尔自治区水利厅建设管理与质量安全中心，新疆 乌鲁木齐 830000）

0 引言

随着水利事业的不断发展，为满足各项水利工程兴利除害的目标，实际施工中选择在河流或渠道等适宜地段修建不同类型的水利枢纽工程。大型水利枢纽工程通常可分为防洪枢纽、灌溉(或供水)枢纽、水力发电枢纽和航运枢纽等。影响水利枢纽工程功能的主要因素包括两个方面，合理的位置和最优的布置方案。位置的选择一般通过河流流域规划或地区水利规划确定，同时，在满足建筑物的尺度和布置要求，以及施工必需条件的前提下，应充分考虑地形、地质条件、使水利枢纽工程的各个建筑物都能够布置在安全可靠的地基上。布置方案一般通过可行性研究和初步设计进行确定，保证水利枢纽工程效益最大化。本文结合策勒县当前现状对策勒县奴尔水利枢纽工程进行设计分析，探讨该水利枢纽工程在实际运行中的发电效益与防洪效益。

1 工程概况

奴尔水利枢纽工程位于奴尔河中下游河段，属新疆维吾尔自治区和田地区策勒县境内，奴尔河流域位于策勒县城东南，分别距策勒县城126 km、和田市226 km。是奴尔河上唯一的控制性工程，任务是为奴尔河下游灌区的发展提供用水保证，并利用水头和下泄的水量发电。因此，奴尔水利枢纽工程任务为防洪兼顾发电。

工程位于新疆策勒县境内，距策勒县城约126 km，交通较为便利。奴尔水利枢纽是一座以防洪为主、兼顾发电综合利用任务的Ⅲ等中型工程，总库容为6900万m3，枢纽工程由沥青砼心墙砂砾石坝（坝顶高程2500 m，最大坝高80 m）、表孔溢洪洞、泄洪冲沙兼导流洞、发电引水系统、发电系统等工程组成[1]。

水情自动测报系统建设内容：包括都木村水文站点、坝下水文站点、雨量站点及中心站的建设、设备采购、安装调试及培训、3年水文观测及资料收集分析整编等内容。

2 设计标准及规模

根据《防洪标准》(GB50201-94)及《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)的规定，确定奴尔水利枢纽工程等别为Ⅲ等工程，工程规模为中型。各主要建筑物级别为大坝为2级建筑物；泄水建筑物及发电洞进口为3级建筑物；水电站厂房为4级建筑物；次要建筑物为4级建筑物；临时建筑物为5级建筑物。工程场地的地震基本烈度为7度，设计烈度8度。

3 防洪标准设计

3.1 设计洪水计算

（1）暴雨洪水汇流计算：

式中：Qm为洪峰流量，m3/s；h为全面汇流时代表相应于T时段的最大净雨，在部分汇流时代表单一洪峰的净雨，mm；F为流域面积，km2；T为流域汇流历时，h；m为汇流参数；L为沿主河从出口断面至分水岭的最长距离，km；J为沿流程的平均比降[2]。

（2）坡面汇流计算：

式中：Qm为相应于某一频率的洪峰流量，m3/s；SP为设计雨强，

即 1 h 的雨量，mm/h；F 为坡面面积，km2。

3.2 计算结果

经过上述计算可得，策勒县奴尔水利枢纽工程水库正常蓄水位为2497 m，总库容为0.69亿m3，死水位2465 m，调节库容0.45亿m3（30年泥沙淤积后调节库容0.35亿m3），死库容0.19亿m3（30年泥沙淤积后死库容0.04亿m3），电站总装机容量6.2 MW，多年平均年发电量为0.217亿kW·h，设计洪水标准为100年一遇，洪峰流量Q=288.6 m3/s（P=1%），校核洪水标准为2000年一遇，洪峰流量Q=508.2 m3/s（P=0.05%）。永久建筑物消能防冲设计洪水标准为30年一遇，洪峰流量Q=234.1 m3/s（P=3.33%）。发电厂房设计洪水标准为30年一遇，洪峰流量Q=234.1 m3/s（P=3.33%），校核洪水标准为100年一遇，洪峰流量 Q=288.6 m3/s（P=1%）。

4 工程设计

4.1 项目划分

经防洪标准计算，确认策勒县奴尔水利枢纽工程设计方案划分为8个单位工程，66个分部工程。

（1）挡水建筑物工程。1个单位工程（主要单位工程），10个分部工程，其中混凝土防渗墙工程、基础处理工程、沥青心墙工程为主要分部工程。

（2）导流兼泄洪冲砂洞系统工程。1个单位工程，5个分部工程，其中进口段工程和洞身段工程为主要分部工程。

（3）溢洪洞工程。1个单位工程，5个分部工程，其中进口段工程和洞身段工程为主要分部工程。

（4）发电引水洞工程。1个单位工程，7个分部工程，其中进口段工程、压力钢管制作和安装、洞身段工程及灌浆工程为主要分部工程。

（5）厂房土建及机电设备安装工程。1个单位工程，22个分部工程，其中主厂房房建工程、1号机组安装、2号机组安装、3号机组安装、升压变电站主变压器安装（1-3#分别为3个分部）为主要分部工程。

（6）交通工程。1个单位工程，4个分部工程，导流兼泄洪冲砂洞交通桥工程为主要分部工程。

（7）建设单位房屋和公用设施项目。1个单位工程，7个分部工程。

（8）策勒县奴尔水利枢纽安全监测系统工程。1个单位工程，6个分部工程。

4.2 主要建设内容

（1）碾压混凝土重力坝工程。大坝为碾压式沥青砼心墙石系石坝，坝顶高程2500.00 m，最大坝高80 m，坝顶长744.3 m，坝顶宽10 m，防浪墙顶高程1508.6 m。

（2）表孔溢洪洞工程。布置于左坝肩导流兼泄洪洞左侧，为无压隧洞城门洞型断面，进口采用驼峰正堰有闸控制，尾部采用消力池底流消能;全长933.74 m，由进口引渠段、控制段、上平洞段、渥奇曲线段、斜井段、反弧段、下平洞段、陡坡扩散段、消力池段及退水渠段组成。

（3）泄洪冲沙兼导流洞工程。布置于河床左岸，为有压洞，全长848 m，由进口引渠闸井段、洞身段、出口闸井及消能段组成。闸井段设一道平板事故检修门。洞身段长683.8 m，断面为圆形，直径3.2 m。

（4）发电引水系统工程。发电引水洞布置于左岸，洞线总长572.41 m，洞径2.2 m。由引渠、进水口闸井、上平洞段、斜井段、下平洞段及岔管段组成。进水口为岸塔式，设拦污栅和事故门各一道，发电洞出口接合管，采用一洞三机布置型式。

（5）发电厂房工程。布置于坝轴线下游左岸河漫滩上，为岸边式地面厂房。由主、副厂房及尾水建筑物组成。

5 结论

（1）策勒县奴尔水利枢纽防洪区域为奴尔河中下游河段。采用1985年经济水平与价格水平，采用综合分析法对奴尔水利枢纽工程进行淹没损失计算和防洪效益分析计算。按防洪范围测算得努尔水库防洪效益为8.32亿元，堤库结合共保护人口165万人，保护耕地134亩。

（2）策勒县努尔水库电站总装机容量6.2MW，多年平均年发电量为0.217亿kW·h，调节性能较好，可承担调峰任务，并与电网中的径流式水电站补偿发电，可起到对下游梯级增加枯水期出力与电量的作用。

通过策勒县努尔水利枢纽防洪工程设计分析可得，在水利水电事业的发展过程中，通过准确、合适的计算方法对水库影响范围内的洪水等因素进行计算，可以非常有效的完成水库的设计建设工作，并能够确保水库发挥最大效益，为人民服务。