阿克他拉水電站引水樞紐建筑物布置及泄洪沖沙閘水工設計

【摘要】阿克他拉水電站引水樞紐是一個綜合建筑物，有著引水、泄洪以及沖沙等任務。其中，泄洪沖沙閘作為樞紐的主要建筑物發揮著重要作用，根據當地水溫、地址條件以及相關設計規范，對引水樞紐進行了建筑物布置，并確定了泄洪沖沙閘的結構類型以及各部分尺寸。

【關鍵詞】水電站；泄洪沖沙閘；設計

1、工程概況

阿克他拉水電站工程等別為Ⅲ等中型工程，工程裝機容量150MW。其中，主要建筑物級別如下：攔河引水樞紐、輸水渠道及渠系建筑物、壓力前池及泄水渠道、壓力管道、發電廠房及尾水渠道等主要建筑物為3級建筑物；次要建筑物為4級；臨時建筑物為5級。

2、水電站水文及地質條件

托什干河洪水多發生在6、7、8三個月，洪水歷時一般在5-10天左右。托什干河流域內河流的各項天然水質指標有明顯的垂直分布規律，沿程變化較快。 電站引水樞紐處天然河流多年平均含沙量2.42kg/m3，多年平均輸沙總量為535.06×104t。阿克他拉水電站閘址位于奧依阿額孜峽谷出口處。閘址上游的奧依阿額孜峽谷為“V”型谷，引水樞紐下閘址河床寬300～330m，河床縱坡坡降8‰～15‰，河床段覆蓋層厚11.5～25m，主要為第四系全新統沖積（Q4al）砂卵礫石。

3、引水樞紐的建筑物布置

3.1 攔河引水樞紐建筑物

攔河引水樞紐由左岸引水閘、泄洪沖沙閘、溢流排漂表孔等主要建筑物組成。

泄洪沖沙閘布置28孔胸墻式泄洪沖沙閘，閘室長20m，閘孔凈寬為5.0m，邊墩厚2.0m，中墩厚2.5m。

溢流排漂表孔為3孔溢流排漂表孔，堰型為WES實用堰，堰頂高程為2325.00m，每孔凈寬10.0m，共設有一道平板檢修門，每孔設有一扇舌瓣門，邊墻厚1.5m，閘墩沿水流方向的長度取16m。

生態基流放水閘為胸墻式水閘，閘頂高程2330.50m，底板高程2321.00m，設計流量12.2 m3/s，設有一道檢修門和一道平板工作門。

泄洪系統前端設置長20.0m的防沖混凝土板，厚度為0.5m。泄洪系統后設置綜合式消能防沖設施，為防止水流淘刷，其下游設20m長、1m厚的鉛絲籠。消能防沖設施的縱坡與原河道坡降基本相同，為7‰。

3.2 輸水建筑物

輸水建筑物布置在托什干河左岸，主要由進水閘、輸水渠道及渠系建筑物、沉沙池、壓力前池、泄水排冰閘等組成。

引水閘位于主河道左岸，沖沙泄洪閘的左側，與沖沙泄洪閘成30°的夾角，設計引水流量109.5m3/s。

輸水渠道布置在左岸山前沖洪積扇上，發電引水流量為96.4m3/s，全長27.89km，，渠道采用梯形斷面，渠道縱坡為縱坡1/1800，底寬3.5m，內邊坡為1：2，采用現澆混凝土板護砌。

沉沙池長230m，采用梯形斷面，底寬3m，深5.8～14.8m，內邊坡為1：2，采用厚30cm現澆混凝土板襯砌。

壓力前池位于輸水渠道末端，采用正向排冰，側向引水布置型式。前池結構由連接段、池身段、水電站進水口、側堰等部分組成。

泄水排冰閘設置一道檢修門和一道舌瓣閘門，檢修門1孔，寬5m，舌板閘門一孔，寬5m，閘室長度15m，閘底高程為2306.308m，池頂高程為2312.200m。閘室后連接矩形泄水陡坡，泄水陡坡總長1935m，為鋼筋混凝土結構。

3.3 發電廠房

發電廠房主要由主廠房、副廠房、升壓站及尾水建筑物組成。主廠房內安裝1臺15MW和3臺45MW的混流式水輪發電機組。主廠房尺寸：86.6×21.6×39.3（長×寬×高m）。機組安裝高程為2105.70m，發電機層高程為2118m。副廠房位于主廠房上游側，長度與主廠房相同，寬度為14.4.0m。尾水建筑物由尾水閘墩、尾水反坡、尾水渠組成。

4、泄洪沖沙閘的設計

4.1 泄洪沖沙閘型式比選

兩種型式的水閘都能滿足泄洪沖沙的要求。從運行方式來說胸墻式泄洪閘比開敞式泄洪閘方便，從金屬結構來說，方案二較方案一增加，工程投資方面，方案一較方案二經濟。因此本階段泄洪沖沙閘型式推薦方案一 。

泄洪沖沙閘孔口尺寸比選

本階段泄洪沖沙閘孔口尺寸結合攔河引水樞紐泄洪建筑物布置比選及泄洪沖沙閘型式比選，在滿足泄洪、沖沙的要求下，擬采用以下三種方案：

三種方案都能滿足泄洪及沖沙要求，三種方案泄洪建筑物段總長度相當，建筑物高度變化不大，施工條件基本相同。從金屬結構工程量來看應該是11孔最優，建議使用該方案。攔河閘孔口數量多、孔口窄，工程運行調度管理較復雜，攔河閘孔口數量少、孔口寬，運行調度管理較簡單。