枢纽布置下工程设计论文

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1枢纽布置

在本工程可研阶段，初步选定了坪底村下游约500m处的上坝址和坪底村下游约1.2km处的下坝址两个坝址进行比选。从上坝、下坝址的地形地质条件、建筑物布置、施工条件、工程量及投资等多方面进行了综合比较，推荐采用上坝址方案。

1.1坝型坪底水库为屈产河干流上的骨干工程，由于河流洪水量大峰陡，坝址处河谷狭窄，两岸地形陡峻，无合适地形修建溢洪道，故不具备建土石坝的条件。根据工程区料场调查资料，坝址区就近无合适的石料场，最近的料场位于屈产河上游罗村镇东北九寨沟处，距离坝址约50km，运距较远。同时，考虑到砌石施工速度较慢，浆砌石坝在该工程中不具备明显的优势，因此水库坝型不适宜采用当地材料坝。根据推荐坝址的地形、地质条件，并考虑泄洪、交通、施工等因素，结合枢纽总体布置，宜采用混凝土重力坝和碾压混凝土重力坝2种坝型。按照坝型的特点进行了2种枢纽总布置方案的技术经济比较(见表1)。经计算，碾压混凝土重力坝方案总投资26169.37万元，工期2年;混凝土重力坝方案总投资23454.21万元，工期2年。混凝土重力坝方案投资比碾压混凝土重力坝方案省，加之施工度汛方便，施工工艺简单，故确定混凝土重力坝方案为推荐方案。

1.2溢洪道坪底水库河流泥沙含量很高，年输沙量大。据裴沟水文站1970－2002年实测资料统计，多年平均悬移质输沙量737.6万t，多年平均输沙量为811.8万t，平均含沙量为248kg/m3。为了保证水库的正常运行提高供水效益，采用坝顶溢流方案，不设溢洪道。

1.3导流洞结合施工工期和坝址地形条件，坪底水库工程采用全河一次断流，上下游围堰挡水，导流洞泄流，非汛期施工的导流方式。导流洞布置于大坝左岸，总长度372m，其中，进口段75m，圆形压力隧洞段275m(洞径15m)，出口段22m。

1.4取水泵站坪底水库取水方式采用库区直接取水，在库区右岸距大坝约65m处的凹岸新建一座深井式圆形泵房，布置3台400SG550－17×6长轴深井泵，2台工作，1台备用。单泵设计流量0.15m3/s，设计扬程105.0m，通过管道输水至调蓄水池。

1.5调蓄水池由于坪底水库采用非汛期蓄水运行方式，为保证汛期正常供水，在供水点相应位置修建调蓄水池1座。调蓄水池建于西卫村上游屈产河河道左岸河漫滩上，总库容为120万m3，其中供水调节库容108.3万m3，死库容11.7万m3。调蓄水池的布置形式为平原型水库，采用四周填筑围护坝形式。

1.6枢纽布置经过对枢纽布置与施工条件、施工工期、工程投资、运行条件等方面的综合比较，最终选定坪底水库由混凝土重力坝+溢流表孔+泄洪排沙洞+取水泵站等建筑物组成。

2枢纽建筑物设计

2.1混凝土重力坝根据坝址处地形条件，枢纽大坝轴线布置为一直线，坝轴线起点(右坝头)坐标:X=99456.416mY=100472.131m终点(左坝头)坐标:X=99381.738mY=100385.145m(独立坐标系)大坝坝顶总长115.4m，坝顶高程837.0m，最大坝高段建基面高程806.0m，最大坝高31.0m。大坝由左、右岸挡水坝段和溢流坝段三部分组成。左岸挡水坝段长22.4m，右岸挡水坝段长19.5m，溢流坝段(布置在左岸挡水坝段和泄流底孔坝段中间)长715m。挡水坝段坝顶高程837.0m，坝顶宽4.5m，上游坝坡为竖直面，下游坝坡坡比1∶0.75;溢流坝段共设6孔溢流表孔，孔口净宽10m，堰顶高程825.0m，溢流表孔坝段设宽4.5m的检修工作桥与两岸坝顶相通。根据泄洪排沙的要求，在右岸桩号0+011.1m－0+017.9m坝段设有压泄流底孔，底孔断面尺寸为4m×4m，进口底高程816.0m。

2.2导流洞导流洞进口引水渠为梯形断面，设计底宽2.5m，石质设计边坡1∶0.4，土质设计边坡1∶1.0，进口底高程81150m，设计纵坡i=0。导流洞洞身段围岩为三叠系中统二马营组第三岩组，岩性为灰绿色中厚层长石石英砂岩夹暗紫色泥岩，岩性坚硬，岩体较完整。岩体坚固系数f=3－4。围岩类别为Ⅲ类。洞径设计为15m，开挖洞径17m。纵坡为i=1/100，洞长275m。0+000－0+225段洞身采用喷锚支护，喷10cm厚混凝土，锚杆采用25、L=2m砂浆锚杆;0+225－0+275段洞身采用喷锚支护及20cm厚C20混凝土衬砌。导流隧洞出口明渠为梯形断面，设计底宽4.0m。石质设计边坡1∶0.4，土质设计边坡1∶1.0，设计纵坡i=1/200。主体工程施工完成后对导流洞进行封堵，封堵位置位于大坝轴线处，采用混凝土堵头，堵头设计长10.0m。

2.3取水泵站泵房整体设计高度29.62m，根据最低取水位825.5m，确定泵房底板高程为820.50m，由水泵及设备布置确定泵房内径为7.14m，外径为8.74m。泵房分上、下两部分，下部塔筒采用钢筋混凝土结构，高度为20.3m，筒壁壁厚依次为1.0m、0.8m，底板厚度为1.2m。水泵工作平台(塔筒顶部)高程为839.5m，采用钢筋混凝土现浇板梁结构。厂房工作平台外设一圈走道板，宽1.8m。上部厂房采用圆形砖混结构，直径8m。根据起吊设备要求，确定屋面梁底高程为848.82m，轨顶高程为846.00m。屋顶采用50mm厚彩色压型复合板及钢网架结构。泵房内设LD环形电动单梁起重机，起吊重量为10t。泵站副厂房利用走道板空间，房高4.95m，走道板外缘封闭。泵房前布置进水闸室，长2.5m，孔口宽度为1.5m，进水口底高程为824.0m，闸室内设置拦污栅和检修闸门各一扇(前后布置)，其孔口宽1.5m，高5.0m。闸门和拦污栅启吊设备均选用电动葫芦启吊，悬挂电动葫芦位置高程844.5m。检修平台高程与工作平台相同，检修平台上设排架，用以安装起吊设备。

2.4调蓄水池调蓄水池围护坝采用均质碾压土坝，坝顶轴线总长度1542.39m，坝顶高程905.0m，最大坝高10.0m。坝顶宽度5.0m，在坝顶迎水面设防浪墙，墙高1.0m。围护坝迎水面边坡为1∶2.5，背水面边坡为1∶3，背水面边坡坡脚设堆石棱体排水。进水管(水库供水管道)位于调蓄水池西北角桩号1+414.36m处，管径DN600，为坝内埋管，管道出口接入沿迎水面坝坡设置的泄槽及消力池。放水管位于调蓄水池北侧桩号0+55m处，管径DN800，进口设钢筋砼结构的进水塔，放水管穿越坝体后接电厂取水管道沿河道左岸输水至电厂。放水管进水塔塔高10.0m，上设排架柱及启闭机房，进水塔与坝顶用交通桥连接，塔内设检修闸门和工作闸门各一扇，其孔口宽1.0m，高1.0m。

3结束语

坪底水库工程采用闸坝结合的形式，同时采用空库度汛的利用方式，有效地解决了当地洪水泥沙含量大、水库淤积严重的问题，可大大地提高水库的使用寿命。因采用空库度汛，为了保证供水，修建了总库容120万m3的调蓄水库。能否利用该库区的近20m厚的淤积层修建截潜流工程，补充一部分汛期供水，从而减少调蓄水库的库容，是下一步应进行研究的主要目标。

作者：朱珺单位：山西省水土保持监测中心