对侧卸结构优化设计方案的比较.doc

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。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、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，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，