阜康抽水蓄能電站工程三岔子泥石流溝優化設計

權 鋒

(中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，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的白楊河上，距阜康市約70 km，距新疆負荷中心烏魯木齊市約130 km。

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

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，上游緊貼山體布置，排洪渠起點為三岔子溝征地紅線里側，終點為白楊河河道右岸岸邊，沿途經過砂石加工系統、混凝土拌和系統、綜合加工廠、鋼管加工廠等重要的臨建設施場地。為確保沿途經過的臨建設施不受泥石流災害影響，三岔子溝防洪設計標準采用20年一遇洪水設計，三岔子溝排洪渠平面布置見圖1。

3 排洪渠體型比較

3.1 三岔子溝地形地質條件

三岔子溝為Ⅰ級階地漫灘地形，呈南北向條帶狀，開闊、較平坦，溝內為第四系沖洪積含漂石砂卵礫石層，下部為石炭系中統砂巖夾礫巖。

3.2 水文條件

根據本工程地形地質條件，存在產生泥石流的條件，根據相關專業分析，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計的依據，阜康抽水蓄能電站三岔子溝設計泥石流流量匯總成果見表1。

3.3 排洪渠體型方案擬定

根據三岔子溝地形、地質及水文條件，泥石流過流斷面可選擇矩形過流斷面或梯形過流斷面， 本節就兩個方案進行了擬定。由于本工程為稀性泥石流，泥石流流態計算適用于流體力學，因此，本工程泥石流可根據水力學進行計算。

表1 三岔子溝設計泥石流流量匯總成果

1)矩形斷面方案。

根據泥石流流量成果，初步擬定明渠底寬為7.0 m，邊墻高度根據水面線計算成果確定，水面線與邊墻高度對比見表2。

表2 矩形明渠斷面水面線與邊墻高度對比表 m

由表2水面線計算成果可知，明渠邊墻高度在樁號K0+000.00 m～K0+050.00 m處高度為4.80 m，在樁號K0+050.00 m～K0+090.00 m處高度為2.80 m，樁號K0+090.00 m～K0+115.00 m處高度為2.60 m，樁號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圖2～圖5。

矩形斷面底部混凝土襯砌厚度為0.6 m，兩側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表3。

表3 矩形明渠斷面主要工程量表

項目數量單價/元總價/萬元備注砂礫石開挖/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/萬元703.44

2)梯形斷面方案。

根據泥石流流量成果，初步擬定明渠底寬為7.0 m，邊墻高度根據水面線計算成果確定，水面線成果及明渠高度見表4。

表4 梯形明渠斷面水面線與邊墻高度對比表 m

由表4水面線計算成果可知，明渠邊墻高度在樁號K0+000.00 m～K0+050.00 m處高度為4.00 m，在樁號K0+050.00 m～K0+100.00 m處高度為2.50 m，樁號K0+100.00 m～K0+310.00 m處高度為2.30m，樁號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，兩側邊墻坡比1∶1.5，為穩定坡比，不考慮土壓力作用，兩側邊墻厚度均采用0.4 m。采用梯形明渠斷面主要工程量見表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、工程造價方面均有差別，下面就排洪渠采用矩形斷面及梯形斷面進行了比較分析，詳見表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，矩形斷面施工風險相對大；水力學條件兩者基本相同，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；從工程造價方面分析，矩形斷面造價明顯高于梯形斷面，通過以上分析，排洪渠采用梯形斷面具有明顯的優勢。因此，推薦排洪渠斷面采用梯形斷面方案。

5 結語

阜康抽水蓄能電站工程場內三岔子溝排洪渠排洪標準采用20年一遇洪水，根據地形地質條件，對排洪渠斷面采用矩形和梯形從布置、施工難度、水力學條件、工程量、施工工期、工程造價六個方面進行了分析，最終選擇采用梯形斷面。從水力學條件、工程量、施工難度等方面對排洪渠進行了優化設計，三岔子溝排洪渠的施工，可確保場內主要臨建設施的汛期防洪安全，為主體工程施工創造了條件，為首臺機發電工期提供了保障。