MGG枢纽布置方案比选分析

2022-03-02杨帆

水利科学与寒区工程 2022年2期

杨帆

(淮安市水利勘测设计研究院有限公司新疆分公司，新疆乌鲁木齐 830000)

1 基本情况

MGG水库总库容583万m3，死库容112万m3,调节库容439万m3,调洪库容32万m3。最高坝高38.5 m，工程规模为Ⅳ等小(1)型[1]。主要建筑物大坝、放水洞兼导流洞、溢洪道等建筑物组成，工程区地震基本烈度为Ⅶ度[2]，水工建筑物抗震设防类别为乙类，设防烈度为7°。主要利用冬闲水及汛期洪水蓄库，为水库下游丘陵区0.13万hm2饲草料基地提供灌溉水源，解决200余户牧民定居以及2.68万头牲畜的饲草料问题。

2 枢纽布置方案

根据MGG坝址工程地质条件分析，坝址区两侧为深厚的风积黄土覆盖，表层10 m厚土层存在一定湿陷性，坝体采用碾压均质土坝。根据坝体构造及坝址区工程地质条件分析[3]，下坝址处坝肩位置建设溢洪道，由于溢洪道及泄水槽基础位于深厚土层上，需要对基础作加固处理，工程投资较高。

根据溢洪道和泄洪放水涵洞等建筑物布置位置和联合运行组合方式提出两种布置方案，分别为：(1)导流、泄洪、放水洞三洞合一布置于坝基方案；(2)导流、泄洪兼放水洞三洞合一布置于坝基，溢洪道布置于右(西)坝肩外侧方案。

2.1 建筑物布置方案

方案1：单洞方案。本方案导流、泄洪、放水洞三洞合一，为一条涵洞，涵洞布置于坝基河床中部，在导流洞进口下游设泄洪兼放水洞竖井式进水口，竖井进口顶高程为937.00 m，竖井底部与泄洪洞进口相接。坝后涵洞出口设置闸阀间和分水三通管，旁通接灌区引水干管，直通接坝后消力池消能，后接河槽。

方案2：单洞加溢洪道方案。隧洞方案同上。溢洪道由宽顶溢流堰、侧槽、泄水槽、消力池及出水渠整治段组成。溢洪道布置于右坝肩外侧位置，溢洪道与坝轴线成60°斜交，位于右坝肩取土料场平台中间位置，溢洪道进口设溢流侧堰，堰顶高程956.70 m与水库正常蓄水位齐平，溢流堰下设侧槽，后接泄水槽，设计纵坡1/100，水流相对平缓。泄槽后段为台阶式陡槽段，设计纵坡1/4，陡槽末尾段接消力池，水流在池内底流消能后通过出水渠将水泄入河道内。

2.2 建筑物工程地质条件

本阶段在下坝址左、右岸、坝基河床中央及西侧涵洞轴线位置上、下游均做地质勘察工作，各涵洞位置地质土层揭露情况如下：

3 方案比选分析

上述两种方案的比选详见表1。

表1 坝体建筑物布置方案比较

(2)工程施工比较。方案一涵洞布置在河床位置施工场地开阔，涵洞下游排水与坝下褥垫排水容易结合，坝下涵洞先于坝体施工，相互不干扰。方案二溢洪道布置于右坝肩外侧取土料场中间部位，可利用坝体填筑取土将基础挖土方工程量完成，溢洪道需要在大坝主体工程结束后进行施工，此时溢洪道部位场地已平整完成。溢洪道与坝体施工互不干扰。溢洪道基础位于深厚湿陷性黄土地基上，基础处理工程量大，技术要求高，投资高。

(3)运行安全程度比较。从调洪运行安全程度上：方案一单洞方案通过预留滞洪库容，以防范汛期洪水时不能及时打开闸阀对水库的威胁，可以提高水库运行安全程度。方案二采用开敞式溢洪道泄流能使水库安全度汛，调洪运行灵活，其安全程度较单洞方案更高。但溢洪道本身基础位于深厚黄土上，其基础不均匀沉降、变形等容易引起建筑物裂缝漏水，降低溢洪道运行安全程度。

从水库灌溉运行和调洪运行协调程度上：单洞方案，水库调洪和灌溉运行有矛盾，水库调洪运行时，灌溉引水不能进行；单洞加溢洪道方案，调洪运行与灌溉引水分别由溢洪道和放水洞承担，两种运行工况互不干扰，而且放水洞具有辅助泄洪功能，灌溉引水和调洪运行保障程度均较高。

(4)工程投资比较。由于方案二需要建设溢洪道，投资增加，则方案一比方案二节约投资365.14万元。

(5)综合比选。从地质条件比较方案二溢洪道部分地质条件差，建筑物基础处理难度高。

从调洪运行安全程度上，由于MGG水库洪水具有陡涨陡落、峰大量小的特点，方案一通过预留滞洪库容，其坝高增加不多，但仍能化解校核洪水对大坝的威胁。采用开敞式溢洪道调洪运行灵活，安全程度高，能够适应山沟洪水陡涨陡落特性。

从水库灌溉运行和调洪运行协调程度上：采用单洞方案，水库调洪和灌溉运行有矛盾，水库调洪运行时，灌溉引水不能进行；采用单洞加溢洪道方案，调洪运行与灌溉引水分别由溢洪道和放水洞承担，两种运行工况互不干扰，而且放水洞具有辅助泄洪功能。灌溉引水和调洪运行保障程度均较高。

从施工考虑溢洪道可在主体工程完成后同大坝附属工程同时进行施工，基本不延长施工期，但溢洪道工程量较大，工序较多，施工难度大。

设溢洪道后可减小调洪库容，降低校核洪水位，进一步降低大坝填筑高度0.5 m，节省大坝投资约62.18万元。但溢洪道本身设置需要增加365.14万元投资。

考虑到MGG属于一条季节性洪水沟,洪水陡涨陡落,突发性强,缺乏系统的洪水观测，本次水文分析是根据洪水调查结合参证站资料通过多种方法相关分析得到坝址处设计洪水过程。基于此条件下采用单洞泄洪方案，存在一定的风险。采用溢洪道泄洪方案，可以大大提高水库泄洪能力和调度运行的灵活性，有效应对突发性洪水，水库防洪安全可靠程度高。