试述旁多泄水建筑物最优设计方案比选

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1、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，

2、地震基本烈度ⅷ度。工程总投资45.69亿元。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。2.1洞线比选方法2.1.1洞线拟定及布置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

3、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，隧洞全长740.8m，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，隧洞全长756.8m。2.1.2洞线比选原则及条件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

4、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。2.1.3方案比选及结论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。2.2规模比选结果2.2.1方案拟定为合理选择泄洪设备尺寸，拟定泄洪洞堰顶高程和堰宽、

5、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。2.2.2各方案技术特性比选时，水库起调水位4093.5m（汛限水位），各方案技术经济特性见表2。2.2.3方案比选结论经调洪演算可知，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，

6、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。2.3孔口尺寸比选2.3.1方案拟定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

7、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。2.3.2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。2.3.3方案比选⑴运行可靠性旁多大坝为土石坝坝型，泄洪洞为表孔无压，其泄洪能力较强，能够提高特殊情况下的运用可靠性，而泄洪兼导流洞为深孔有压泄洪隧洞，其超泄能力相对较弱。⑵调度运行一般情况下

8、，工作闸门