布达尔水电站引水枢纽设计探讨.doc

1 1 工程概况工程概况布达尔水电站工程位于新疆喀什地区塔什库尔干县塔什库尔干河上，是塔什库尔干河干流中游河段的第二级电站，电站 工程 规模为小（ 1）型，工程等别为 Ⅳ等， 电站属于典型的引水式电站，引水枢纽采用“正面挡水，侧面引水”的布置型式上游接沙木拉水电站，下游接基里阿尔水电站，工程区距离塔什库尔干县县城约 55km，电站引水枢纽以上集水面积为 4444km2，多年平均流量为 19.2m3/s，引水枢纽正常水位 3457.00m，设计洪水位 3458.73m，设计洪峰流量为 358m3/s，校核洪水位 3459.01；校核洪峰流量为 544m3/s电站发电引水流量 40.0m3/s，额定水头 88.9m,装机容量 30MW，年利用小时数3139h, 多年平均发电量 0.953 亿 kw.h2 2 引水枢纽总体布置方案的确定引水枢纽总体布置方案的确定2.1 引水枢纽地形地质条件工程区为昆仑山系西段，西部跨入帕米尔高原和喀喇昆仑山脉，属高原中高山区，总体地势西高东低，山脉走势呈北北西—北西向的弧状弯曲，海拔高度一般 2000～6000m，平均 4500m 左右布达尔水电站引水枢纽位于塔什库尔干河中游河段，河流坡降 7～10‰，河谷呈宽“U”型，谷底宽 100～200m，现代河床宽 20～50m，其左岸山势雄伟，右岸较为平坦。

岸坡河床基岩多裸露，河床有少量冲积卵石及崩积岩石，引水枢纽位于塔里木—南疆地层大区西南隅，跨多个大地构造单元主要位于羌北—昌都—思茅地区层区内，为喀喇昆仑地层分区以古元古界为变质基底，下志留统以碎屑—碳酸盐岩为主夹少量火山岩；上石炭统主体为碳酸盐岩；中二叠统为碎屑岩—碳酸盐岩夹火山岩；三叠—侏罗系为碳酸盐岩；下—中侏罗统为碳酸盐岩—硅质岩—火山岩组合；第四系发育河谷及阶地洪冲积相，山麓堆积相及高山冰碛相工程区位于喀喇昆仑褶皱带内，属构造稳定性差地区2.2 引水枢纽布置引水枢纽作为水电站建设工程中的一个子系统，在水电站建设工程中起着关键的作用随着水电站的建设，引水枢纽布置是否合理将成为水电站正常正常运行主要因素之一，它将直接影响到水电站机组的性能、水电站运行的安全性、经济性及所承担的风险性等关键问题因此在工程实践中，迫切需要对引水枢纽建筑物进行优化设计塔什库尔干河布达尔水电站引水枢纽布置采用正面挡水、冲沙，侧面引水的布置型式结合实际地形条件，本从区间径流、水能利用、地形地质、枢纽布置、施工导流、施工条件、建筑材料、施工工期、环境影响、建设征地及移民安置、工程投资、工程效益和运行条件等方面，进行技术经济综合比较论证，选定布达尔水电站的引水枢纽方案。

为此从以下两种方案进行比较：方案一：利用上下游防护堤对河道进行整治、缩窄，通过冲砂、泄洪闸进行拦河雍水与泄流的布置型式，即拦河闸式引水枢纽主要建筑物由进水闸、冲砂闸、泄洪闸等组成方案一引水枢纽采用拦河闸型式，根据闸址地形条件，发电引水闸布置在左岸，冲砂泄洪闸布置在靠近右岸进水闸的主河道中，拦河闸总宽为 49m,共分为 5 孔，其中泄洪闸为 3 孔，每孔净宽 8.0m，闸室长 20.0m，闸室高 7.50m冲沙闸为 2 孔，每孔净宽 5m，闸室长 20.0m为钢筋混凝土结构，其中底板厚2.5m，底板上下游设齿墙,齿墙深 2.5m,底宽 2.0m泄洪冲砂闸闸墩厚为2.0m引水闸与泄洪冲沙闸轴线夹角为 30°，进水闸净宽 6.0m,共 2 孔，闸前挡砂坎采用钢筋混凝土结构，底板高程比河底高出 2.5m闸室设检修平板门和弧形工作门，在泄洪冲砂闸闸墩上设置闸房，在闸室后半部设 3.5m 宽的交通桥闸后消能段全长 55.0m，由坡度为 1：5 的长 15.0m 的护坦和长 40.0m 的消力池组成，消力池底板采用 1.5m 厚钢筋混凝土结构，左右岸边墙均采用混凝土重力式挡土墙，墙高 8.6m，消力池宽 14.5m，消力池末端设 1:3 反坡，设顶宽1m,高 3.0m 的消力坎。

方案二：利用溢流堰和冲砂闸进行拦河雍水与泄流的布置型式，即拦河堰式引水枢纽主要建筑物由进水闸、冲砂闸、溢流堰、挡水导流防护堤等方案二引水枢纽采用拦河堰式枢纽，根据闸址地形条件，发电引水闸布置在左岸，冲砂泄洪闸布置在靠近右岸进水闸的主河道中，右岸剩余河床采用河床段采用溢流堰型式泄水拦河堰式枢纽由进水闸、冲沙闸、溢流堰、消力池等组成进水闸与泄洪冲沙闸轴线夹角为 30°，进水闸净宽 6.0m,共 2 孔，闸前挡砂坎采用钢筋混凝土结构，底板高程比河底高出 2.5m冲沙闸每孔净宽 5m，共 2 孔，总宽 16.0m，冲砂闸与进水闸相邻，布置在溢流堰的左侧，冲砂闸闸室全长 20.0m，为钢筋混凝土结构，其中底板厚2.5m，冲砂闸中墩、边墩厚均为 2.0m设检修平板门和弧形工作门，在冲沙闸闸墩上设置闸房，在闸室后半部设 3.5m 宽的交通桥溢流堰段位于塔什库尔干河道主河槽上，最大堰高 11.30m，堰长 117m溢流堰采用三圆弧 WES 实用堰型曲线，溢流堰段共分为 11 孔，单孔堰宽为10.00m，共计 110.00m，溢流堰堰顶架设 11 跨交通桥，桥面宽度为 3.50m, 交通桥为板梁式结构溢流堰顶三圆弧数值R1=0.724，C1=0.253；R2=0.29，C2=0.400；R3=0.058，C3=0.408；堰面曲线Y=0.365x1.85，堰面曲线原点坐标距堰轴线 2.808m。

堰后通过 1:0.7 的斜线段与半径 R 为 4.0m 的反弧段联接，圆心角 α=55°0′28.7″，再由反弧与下游消力池底板相接由于拦河引水枢纽雍水建筑物为溢流堰和冲砂闸联合结构，所有其下游消力池分为溢流堰消力池和冲砂闸消力池两个独立消力池溢流堰消力池和冲砂闸消力池均采用底流消能方式消能，为 C25 钢筋混凝土结构溢流堰消力池净宽 117.00m，长 41m，池深 2.0m，底板厚 1.20m冲砂闸消力池净宽 14.00m，长 44.50m，池深 2.7m底板厚 1.50m。