文档介绍：试述旁多泄水建筑物最优设计方案比选
摘要:西藏旁多水利枢纽工程受地形、地质条件制约,枢纽泄水建筑物布置可选择范围有限,总体布置方案比选实际上也是泄洪建筑物布置的选择,经枢纽布置比选,确定泄洪设备由泄洪洞+泄洪兼导流洞共同组成。笔者将最优比选方案总结出来,供读者在类似工程中借鉴。
关键词: 水库工程泄水建筑物最优设计方案比选
1 工程概况
西藏旁多水利枢纽是拉萨河干流水电梯级开发的龙头水库,工程任务是以灌溉、发电、兼顾防洪和供水。工程主要由沥青砼心墙砂砾石坝、泄洪洞及泄洪兼导流洞、引水发电系统、发电厂房和灌溉输水洞等组成。工程规模为大(1)型,工程等别为ⅰ等,大坝为1级建筑物,地震基本烈度ⅷ度。。
2 方案比选目的
旁多泄水建筑物拟在右岸布设两条泄水洞,由于两条隧洞工程的地质条件略有差异,围岩的稳定性不同,施难易程度不同,隧洞施工对环境的影响不同,致使隧洞施工造价也尽相同。那么选取哪种设计泄水方案,作为最终泄水建筑物直接决定了经济效益的最大化,决定了人民生命财产安全能否得到保障。因而在选定隧洞线路方案之前须综合分析各条隧洞线工程地质条件,研究隧洞围岩的稳定性,并从结构性能、工程成本、施工难易、环境因素等方面比选方案。
洞线比选方法
由于枢纽引水发电洞及灌溉输水洞均布置在大坝右岸,泄水建筑物洞线布置可选范围十分有限。根据枢纽总布置比选结果,综合考虑地形地质条件,拟定两条泄洪洞进口均位于大坝右岸上游小山包处,出口上游侧为滑坡体,下游侧顺水流方向靠近右岸山体;如出口向上游移动将增加滑坡体处理工程量,向下游移动不利于消能设施布置, 泄洪时将形成较大回流,增加边坡开挖与处理工程量。
根据进口不同位置,拟定两个洞线比选方案。①考虑泄洪洞为高速无压隧洞应直线布置,,两洞轴线间距约52m。②泄洪兼导流洞为有压隧洞可以折线或曲线布置,。
⑴依据旁多水利枢纽工程特性表(见表1)
⑵两条泄洪隧洞校核洪水情况下最大泄量2880m3/s,泄洪洞选表孔无压隧洞,堰顶高程4079m,堰宽10m,泄洪兼导流洞采用深孔有压隧洞,进口型式采用竖井式,工作闸门布置在出口,孔口尺寸7m×7m。
两方案布置基本相同,只是进出口位置不同,直线布置比折线布置洞线较长。但直线布置方案进口覆盖层较薄,岩石破碎,引水渠较长,进口开挖及边坡处理工程量大;而折线布置方案进口位置为岩石陡崖,可直接进洞,基岩相对完整,引水渠短,进口开挖及边坡处理工程量小,工程投资比直线方案少280万元,确定采用折线方案。
规模比选结果
为合理选择泄洪设备尺寸,拟定泄洪洞堰顶高程和堰宽、泄洪兼导流洞工作闸门孔口尺寸,针对不同的堰顶高程进行了三个泄洪规模比选方案。
比选时,(汛限水位),各方案技术经济特性见表2。
经调洪演算可知,随泄洪洞控制段堰顶高程的降低,泄洪能力逐渐增加,相应校核水位依次降低,所要求的坝高及泄洪尺寸均有所不同。从技术特性表4可分析,校核情况最大泄量大于2880m3/s时,坝顶高程均由正常蓄水位+地震工况控制,坝高不再改变,总投资随泄水建筑物尺寸加大而增加。
校核情况最大泄量小于2880m3/s时,坝顶高程均由校核洪水位工况控制,随着泄流能力的减小,坝高依次增加,泄水建筑物尺寸移次减小,但大坝增加的投资远大于泄流建筑物减小的投资,总投资逐渐加大。从各方案比较可知,方案二泄水建筑物总投资最低,确定泄洪规模:校核情况下泄水建筑物最大泄量2880m3/s。
孔口尺寸比选
考虑导流洞后期将改建为永久泄洪洞,初选导流洞为圆形断面,通过洞径方案比选,最终选定导流洞洞径11m。泄洪洞采用表孔无压隧洞,断面型式为圆拱直墙断面,控制段孔数为1孔。为了减少洞型变化,取隧洞宽度与堰宽相同,隧洞高度按水面计算成果和净空要求确定。根据泄量要求,确定堰宽的同时,隧洞断面尺寸也基本确定,因此,泄洪洞堰宽及堰顶高程不再进行比选。
导流洞下闸蓄水后,在导流洞出口增设一道弧形工作闸门,导流洞利用的越充分,工程投资越省。根据《水工隧洞设计规范》有压泄水隧洞沿程体型无急剧变化时,出口断面尺寸宜收缩为洞身断面的85%~90%,考虑泄水建筑物的可靠性及水库调度运行的灵活性,本工程泄水建筑物由两条泄洪隧洞组成,并对泄洪建筑物孔口尺寸方案进行以下四个比选方案。
各方案技术经济特性
孔口尺寸比选方案技术经济特性见表4。
方案比选
⑴运行可靠性
旁多大坝为土石坝坝型,泄洪