阜康抽水蓄能電站工程三岔子泥石流溝優(yōu)化設(shè)計(jì)

權(quán) 鋒

(中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065)

1 工程概況

新疆阜康抽水蓄能電站位于新疆昌吉回族自治州阜康市境內(nèi)的白楊河上，距阜康市約70 km，距新疆負(fù)荷中心烏魯木齊市約130 km。

本工程電站總裝機(jī)容量為1 200 MW，為一等大(1)型工程，主要水工建筑物由擋水建筑物(包含主壩和庫(kù)尾攔沙壩)、泄水建筑物、輸水發(fā)電系統(tǒng)等組成，建筑物等級(jí)別均為1級(jí)。次要建筑物等級(jí)別為3級(jí)。

2 排洪渠布置

本工程主要的泥石流溝為三岔子溝，三岔子排洪渠布置于三岔子溝內(nèi)，上游緊貼山體布置，排洪渠起點(diǎn)為三岔子溝征地紅線里側(cè)，終點(diǎn)為白楊河河道右岸岸邊，沿途經(jīng)過(guò)砂石加工系統(tǒng)、混凝土拌和系統(tǒng)、綜合加工廠、鋼管加工廠等重要的臨建設(shè)施場(chǎng)地。為確保沿途經(jīng)過(guò)的臨建設(shè)施不受泥石流災(zāi)害影響，三岔子溝防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇洪水設(shè)計(jì)，三岔子溝排洪渠平面布置見(jiàn)圖1。

3 排洪渠體型比較

3.1 三岔子溝地形地質(zhì)條件

三岔子溝為Ⅰ級(jí)階地漫灘地形，呈南北向條帶狀，開(kāi)闊、較平坦，溝內(nèi)為第四系沖洪積含漂石砂卵礫石層，下部為石炭系中統(tǒng)砂巖夾礫巖。

3.2 水文條件

根據(jù)本工程地形地質(zhì)條件，存在產(chǎn)生泥石流的條件，根據(jù)相關(guān)專業(yè)分析，提出了洪水流量及泥石流流量作為三岔子泥石流溝排洪渠設(shè)計(jì)的依據(jù)，阜康抽水蓄能電站三岔子溝設(shè)計(jì)泥石流流量匯總成果見(jiàn)表1。

3.3 排洪渠體型方案擬定

根據(jù)三岔子溝地形、地質(zhì)及水文條件，泥石流過(guò)流斷面可選擇矩形過(guò)流斷面或梯形過(guò)流斷面， 本節(jié)就兩個(gè)方案進(jìn)行了擬定。由于本工程為稀性泥石流，泥石流流態(tài)計(jì)算適用于流體力學(xué)，因此，本工程泥石流可根據(jù)水力學(xué)進(jìn)行計(jì)算。

表1 三岔子溝設(shè)計(jì)泥石流流量匯總成果

1)矩形斷面方案。

根據(jù)泥石流流量成果，初步擬定明渠底寬為7.0 m，邊墻高度根據(jù)水面線計(jì)算成果確定，水面線與邊墻高度對(duì)比見(jiàn)表2。

表2 矩形明渠斷面水面線與邊墻高度對(duì)比表 m

由表2水面線計(jì)算成果可知，明渠邊墻高度在樁號(hào)K0+000.00 m～K0+050.00 m處高度為4.80 m，在樁號(hào)K0+050.00 m～K0+090.00 m處高度為2.80 m，樁號(hào)K0+090.00 m～K0+115.00 m處高度為2.60 m，樁號(hào)K0+115.00 m～K0+683.00 m處高度為2.50 m。明渠在各典型斷面處剖面分別見(jiàn)圖2～圖5。

矩形斷面底部混凝土襯砌厚度為0.6 m，兩側(cè)邊墻考慮土壓力作用，邊墻底部寬度采用0.6 m，頂部寬度采用0.4 m。采用矩形明渠斷面主要工程量見(jiàn)表3。

表3 矩形明渠斷面主要工程量表

項(xiàng)目數(shù)量單價(jià)/元總價(jià)/萬(wàn)元備注砂礫石開(kāi)挖/m334 431.3818.3563.18砂礫石回填/m315 701.8432.7051.35混凝土澆筑/m34 777.96787.15376.10C25鋼筋/t382.245 567.73212.82造價(jià)/萬(wàn)元703.44

2)梯形斷面方案。

根據(jù)泥石流流量成果，初步擬定明渠底寬為7.0 m，邊墻高度根據(jù)水面線計(jì)算成果確定，水面線成果及明渠高度見(jiàn)表4。

表4 梯形明渠斷面水面線與邊墻高度對(duì)比表 m

由表4水面線計(jì)算成果可知，明渠邊墻高度在樁號(hào)K0+000.00 m～K0+050.00 m處高度為4.00 m，在樁號(hào)K0+050.00 m～K0+100.00 m處高度為2.50 m，樁號(hào)K0+100.00 m～K0+310.00 m處高度為2.30m，樁號(hào)K0+310.00 m～K0+683.00 m處高度為2.00 m。明渠在各典型斷面處剖面分別如圖6～圖9所示。

梯形明渠斷面底部混凝土襯砌厚度為0.4 m，兩側(cè)邊墻坡比1∶1.5，為穩(wěn)定坡比，不考慮土壓力作用，兩側(cè)邊墻厚度均采用0.4 m。采用梯形明渠斷面主要工程量見(jiàn)表5。

表5 梯形明渠斷面主要工程量表

4 方案比較及選定

根據(jù)以上分析，三岔子泥石流溝采用矩形斷面和梯形斷面體型、施工方法、施工難度、工程造價(jià)方面均有差別，下面就排洪渠采用矩形斷面及梯形斷面進(jìn)行了比較分析，詳見(jiàn)表6。

表6 矩形斷面方案與梯形斷面方案比較表

從表6可以看出，排洪渠布置基本相同，從施工難度上分析，矩形斷面施工風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)大；水力學(xué)條件兩者基本相同，均為B2型降水曲線；工程量矩形斷面大于梯形斷面；施工工期兩者基本相同；從工程造價(jià)方面分析，矩形斷面造價(jià)明顯高于梯形斷面，通過(guò)以上分析，排洪渠采用梯形斷面具有明顯的優(yōu)勢(shì)。因此，推薦排洪渠斷面采用梯形斷面方案。

5 結(jié)語(yǔ)

阜康抽水蓄能電站工程場(chǎng)內(nèi)三岔子溝排洪渠排洪標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇洪水，根據(jù)地形地質(zhì)條件，對(duì)排洪渠斷面采用矩形和梯形從布置、施工難度、水力學(xué)條件、工程量、施工工期、工程造價(jià)六個(gè)方面進(jìn)行了分析，最終選擇采用梯形斷面。從水力學(xué)條件、工程量、施工難度等方面對(duì)排洪渠進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，三岔子溝排洪渠的施工，可確保場(chǎng)內(nèi)主要臨建設(shè)施的汛期防洪安全，為主體工程施工創(chuàng)造了條件，為首臺(tái)機(jī)發(fā)電工期提供了保障。