白龙江包家坝水电站闸址的比较与选择

摘要：主要介绍了包家坝水电站工程上下闸址的各个方面的比较与选择，得出结论下闸址为推荐闸址。

关键词：包家坝水电站；闸址；比较；选择

1闸址拟定

包家坝电站上游接汉王水电站，下游接椒园坝水电站。本工程开发段为白龙江谷地，从工程开发条件来说在充分利用水力资源的前题下，引水枢纽的布置应尽量布置在上游侧，以减少枢纽库区的耕地淹没为原则，结合工程区的地形地质条件来选定引水枢纽的位置。

在规划河段内，做为引水枢纽的位置在现场拟定了两个闸址。

闸址位于陇南市武都区汉王镇，引水枢纽位于汉坪里吊桥上、下游处，两闸址相距约260m。

2闸址比较

2．1地形、地质条件比较上下闸址均位于汉王镇汉坪里桥的上下游，闸址处白龙江流向为NE－SW向，河道顺直，因此两闸址处于同一构造地质环境，主要工程地质问题相似，均具有建低水头闸坝的工程地质条件。根据两闸址工程地质条件和地形条件水工建筑物的布置型式有所不同，比较意见如下：

①上闸址位于汉坪里吊桥的上游200m处，河床呈“U”字型，此处河床宽度130m，河床底部高程为956.50m。闸轴线处河流走向为NE79°。河水位为958.50m，正常蓄水位时河水面宽265m。枢纽区两岸均为Ⅰ级阶地，目前左岸阶地基本全部为耕地，右岸有部分耕地。在闸轴线下游为一古河道，距闸轴线约100m， 闸线下游河道为一弯道，对下游消能防冲有一定的影响，本闸址左右岸均为耕地，其淹没和浸没影响较大，且左岸的防渗和防洪工程量较大，对工程的造价形成一定影响。

②下闸址闸轴线位于汉坪里吊桥的下游35m处，河床呈“V”字型，此处河床宽度130m，河床底部高程为953m。闸轴线处白龙江流向为NE－SW向，河道顺直，河水位为957m，正常蓄水位时河水面宽70m。枢纽区左岸为Ⅰ级阶地，为沟道洪积扇，阶地高程为963～967m，目前地表基本全部为耕地。岩性为砂碎石层，厚约6～7.30m，需对左坝肩绕坝渗流采取工程处理措施。库区岸边需采取防洪堤的工程措施，防止塌岸和浸没。

右岸为Ⅱ级阶地，Ⅱ级阶地为基座阶地，存在古河道渗漏问题，需进行工程处理。河床覆盖层厚度大于50m，岩性为含漂石砂卵砾石层，结构较密实。因此不存在基础液化的问题。

从地形地质条件对比分析下闸址优于上闸址。

2．2上、下闸址比较上、下闸址虽相距0.30km左右，闸址地质条件略有不同，但都未发现大规模的构造出露和不良地质现象，均具备修建较低的水工建筑物的地质条件。

上闸址河床较宽，对布置较低的闸坝水工建筑物地形条件较好，但在相同的正常蓄水位时，泄洪建筑物规模较大，挡水建筑物工程量较大，其设计洪水位为964.30m，校核洪水位为966.25m，均高于下闸址，在汛期防洪淹没面积很大，防洪工程量大，且两坝肩防渗处理工程量也较大，引水隧洞要跨过汉坪沟，其底部全部为块石碎石土覆盖层，对其部位隧洞施工难度大，其处理工作量大。进洞条件比下闸址差。

下闸址相比上闸址河床较窄，枢纽垂直水流方向总长度为69m，建筑物最大坝高16.30m。挡水建筑物工程量小，工程投资较小。枢纽左岸下游80m为佛堂沟，该沟道流域面积约45km²，主沟长约11.50km，平均坡降5％，为稀性泥石流沟道，对该沟道进行防护处理工程量较大。

3上下闸址枢纽布置比较

根据上、下闸址的地形、地质条件，结合首部枢纽水工建筑物布置及上、下闸址处的水流特点，并吸取区域河流上已建电站的成功经验，上、下闸址首部枢纽的泄洪以开敞式泄洪闸或开敞式泄洪闸加溢流闸坝为主要布置形式，这两种布置形式既能满足初期导流，又能满足运行期泄洪和排沙要求。由于两闸址相距很近，河床与左岸地质条件基本相同，右岸有所区别，河床水流特点也有所不同，两闸址枢纽水工建筑物的布置型式可比性较大。因此两枢纽均按正常蓄水位962m做为设计依据，引水建筑物均布置在右岸的方案进行枢纽建筑物的布置和比较。

3.1首部枢纽布置遵循的原则①枢纽布置要适应地形、地质条件，力求紧凑合理，满足各种运用要求，交通运输方便，工程量小、投资小、便于施工；②泄水建筑物要有足够的泄洪能力，并有利于宣泄各级洪水，还有利于排污排沙；③枢纽汛期泄洪流量较大，下泄水流应顺应天然河势，单宽流量力求分布均匀，避免产生顶冲河岸或回流淤积的折冲水流；④进水口的布置原则是在满足其引水、防沙、拦污、检修要求的基础上，既要保证水流顺畅和尽量减少水头损失，闸门和拦污栅操作方便灵活，尽量利用地形条件，减少工程量，降低造价。

3.2比较两闸址枢纽布置中的建筑物型式基本相同，均有挡水建筑物、泄洪建筑物、引水建筑物、发电厂房和开关站组成。

3.2.1上闸址

①上闸址枢纽建筑物布置。上闸址枢纽从右向左依次布置建筑物为：进水闸、泄洪冲沙闸、溢流坝，左岸挡水副坝。首部挡水枢纽总长94m。

进水闸由进水闸室段、压力前池段、进水口三部分组成，总长101.30m。其中进水闸室长14m，压力前池长66m，有压进水口长21.30m。顶部高程为968.55m。进水闸为钢筋砼结构，紧邻泄洪冲沙闸右边墩布置，其中心线与泄洪冲沙闸中心线呈70°夹角，进口布置有12孔6m×5.80m（宽×高）的拦污栅，其后部接66m的收缩段，使水流在收缩后形成压力前池，拦污栅底板高程为959m，前池和有压进水口底板高程为944m。由于栅前拦沙坎顶部高程比泄洪冲沙闸底板高程高3m，在检修期可通过泄洪冲沙闸泄水将水位降至拦沙坎顶部高程以下，故闸室中不再设置检修门。拦污栅采用一台拦污栅启闭机对12孔拦污栅进行清污和检修。

压力前池前段为长66m，由1:3.50的斜坡段和13.50m长的水平段组成，斜坡段在平面上由91.50m收缩至9m，底板高程由959m降至944m。此部分建筑物坐落在砂卵砾石基础上。

进水口孔口尺寸为9m×9.50m（宽×高），为有压进水口型式，闸室段底板高程为944m。进水口段座落在泥盆系灰岩基础上，与下游有压圆形涵洞渐变段进行平顺连接。在进水口设置事故门，采用电动葫芦进行启闭和检修。

泄洪冲沙闸布置在白龙江的主河槽上，为钢筋砼结构，垂直河道方向闸段总长68m，共设置5孔，孔口尺寸为10m×10.95m。闸顶高程为968.55m。底板高程956m，建基面高程953m。顺水方向闸室段长25m，闸内设平板检修钢闸门和弧形工作门各一道。闸后采用底流消能，消力池底板高程955.20m，下游为浆砌石护坦和铅丝笼海漫防护。其基础全部座落在砂砾石上，上游采用水平砼铺盖防冲来延长渗径的办法进行防渗，确保闸体的渗透稳定。

溢流坝段布置在泄洪冲沙闸的左侧，为砼重力式结构，采用WES实用堰过流面形式，坝长26m，坝体顺水流方向宽13m，坝顶高程为962.10m，坝底建基面高程为953m，最大坝高为9.10m。其基础全部座落在砂砾石上，上游采用水平砼铺盖防冲来延长渗径的办法进行防渗，确保闸体的渗透稳定。

②施工条件与方法。枢纽区闸址处主河床宽约70余m，水工建筑物由右岸到左岸布有进水闸、5孔泄洪冲砂闸和长26m的溢流坝段，根据河道特征以及水工建筑物布置特点，枢纽区导流采用分期导流方案，即在平枯水期先围护左岸基坑，右岸疏浚后的束窄河床导流，进行左岸三孔泄洪冲沙闸及溢流坝段的施工，并在汛前将左岸的三孔泄洪冲砂闸建成；汛期由建成的三孔泄洪冲砂闸导流，围护右岸基坑，修建右岸的进水闸及剩余两孔泄洪冲砂闸，具体导流分期如下：

导流一期：导流时段为第1年10月至第2年6月底，右岸疏浚后的束窄河床导流，导流设计流量Q=485m³/s，主要进行左岸三孔泄洪冲沙闸及溢流坝段的施工，并在汛前将左岸的三孔泄洪冲砂闸建成；纵向导墙砼浇筑及二期浆砌石围堰的砌筑亦在此期间施工。

导流二期：导流时段为第2年7月至第3年6月底，左岸修建好的三孔泄洪冲砂闸导流，导流设计流量Q=1 010m³/s，主要进行右岸进水闸及剩余两孔泄洪冲砂闸的施工。

3.2.2下闸址

①下闸址枢纽建筑物布置。下闸址枢纽从右向左依次布置建筑物为：进水闸、泄洪冲沙闸。

进水闸为钢筋砼结构，紧邻泄洪冲沙闸右边墩布置，其中心线与泄洪冲沙闸中心线呈20.814°夹角。进水闸由进水闸室段、压力前池段、有压进水口三部分组成，总长87m。其中进水闸室长20m，压力前池长44m，有压进水口长23m。顶部高程为964.70m。

进水闸室设置为1孔，孔口尺寸为9m×9.50m（宽×高），为开敞式宽顶堰进水口，闸室中设粗格拦污栅和检修平板钢闸门。闸室段底板高程为955m，上部共用1部台车供拦污栅和检修门的启闭。此部分建筑物基础为泥盆系灰岩。

压力前池前段长44m，由1:3.50的斜坡段和5.50m长的水平段组成，斜坡段在平面上由9m扩散至22m，底板高程由955m降至944m。此部分建筑物坐落在砂卵砾石基础上。

进水口为有压进水口，进水口前设置3孔拦污栅，孔口尺寸6m×15m(宽×高)，底板高程为944m，此部分建筑物坐落在砂卵砾石基础上。

泄洪冲沙闸布置在白龙江的主河槽上，为钢筋砼结构，闸段垂直河流方向总长54m，共设置4孔，孔口尺寸为10m×11.70m(宽×高)。闸顶高程为966.30m。底板高程953m，建基面高程950m。顺水方向闸室段长26m，闸内设平板检修钢闸门和弧形工作门各一道。闸后为底流消能，消力池底板高程952.20m，下游为浆砌石护坦和铅丝笼海漫防护。其基础全部座落在砂砾石上，上游采用水平砼铺盖防冲来延长渗径的办法进行防渗，确保闸基的渗透稳定。

②施工条件与方法。枢纽区闸址处主河床狭窄，宽约40～50m，水工建筑物由右岸到左岸布有1孔进水闸、4孔泄洪冲砂闸，根据枢纽区闸址处河床左岸为开阔的滩地，有布置较大断面明渠的条件，因此布置了河床一次断流明渠导流方案，即在左岸导流明渠完建后，主河床截流，围堰拦挡全年洪水，全部洪水由明渠下泄，主体工程全面进行施工，直至完工，具体导流程序如下：

导流前期导流时段为第１年10月前，主河床导流，进行导流明渠的修建。

导流中后期导流时段为第1年10月至第3年6月底，左岸导流明渠导流，河床截流，导流设计流量Q=1 010m³/s，主体工程全面进行施工，直至完工。

4水库淹没

本工程库区由于河道纵坡较缓，两岸阶地于河床之间的高差较小，在正常蓄水位962m时左右两岸有部分耕地和左岸乡间道路被淹没、引水涵管段部分耕地需进行临时征地，经现场调查和投资分析计算，上、下闸址水库淹没处理补偿费分别为1 157.88万元和1 346.04万元，从水库淹没比较上闸址优于下闸址。

工程投资，上下闸址分别为5 468.73，4 286.10。

从地形地质条件、施工条件、工程投资等综合分析，下闸址均优于上闸址，因此选定下闸址为推荐闸址。

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