黄金峡水利枢纽总布置研究

毛拥政

（陕西省水利电力勘测设计研究院 陕西 西安 710001）

1 工程概况

黄金峡水利枢纽是引汉济渭工程的两个水源之一，也是汉江上游梯级开发规划的第一级。坝址位于汉江干流黄金峡锅滩下游2km处，距洋县62km，汉中市135km。黄金峡水利枢纽多年平均供水量10亿m3，安装7台18.5MW水泵电动机组，泵站装机129.5MW，电站装机 135MW，安装 3台45MW的水轮发电机组，航运为6级航道设100t升船机过坝。工程以供水为主，兼顾发电及航运等综合效益。

引汉济渭工程为Ⅰ等大（1）型工程，黄金峡水利枢纽为引汉济渭的一部分，主要建筑物为2级。枢纽由大坝、泵站、电站、通航等建筑物组成。大坝按100年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核，相应入库洪峰流量分别为18800m3，26400m3。

黄金峡坝址位于基本对称的“V”型河谷，河谷宽200m，两岸山峰高程达600m以上，坝址两岸地形基本对称，左右岸坡自然边坡均在20°～-40°，大部分基岩裸露，地层主要为花岗片麻岩。左岸岩石强风化厚度10m～13m，弱风化厚度20m～27m；河床覆盖层厚6m～12m，下伏基岩无大的深槽分布，强风化厚度1m～5m，弱风化厚度5m～13m；右岸岩石强风化厚度8m～9m，弱风化厚度25m～27m。坝基共发育有7条小断层，对于重力坝，除倾向山体内的顺河向f3断层会对局部岩体的抗滑稳定产生影响外，其余断层对坝基抗滑稳定影响不大。

2 枢纽布置的原则和要求

在水利枢纽中合理地选择各建筑物的平面布置，对于枢纽的使用效能、施工的难易及工程造价等有着重要的意义，枢纽中各建筑物的布置直接地影响整个枢纽的应用。因此枢纽的布置应结合本工程的特点，按河流来水来沙、地质地形条件以及各建筑物的安全可靠、运用方便、经济合理等要求因地制宜进行方案的选择。根据黄金峡水利枢纽河道狭窄、泄洪量大、兴利建筑物多的特点，拟定枢纽布置主要原则如下：

（1）应满足枢纽各个建筑物在布置上的要求，保证在设计标准的条件下正常运行。要避免枢纽的各个建筑物在运行期间相互干扰。

（2）尽量是一个建筑物发挥多种用途或临时建筑物和永久建筑物相接合，充分发挥综合效益。

（3）取水、输水建筑物应布置在用水侧，要保证运行可靠，取水质量良好。

（4）泵站、电站靠近挡水建筑物布置以减少连接建筑物长度，从而减少水头损失和工程投资。进水口、泵站出水应水流平顺，电站尾水出流通畅。

（5）枢纽布置应结合导流统一规划，满足工程导流要求。

以上几条很难同时满足，尤其是电站、泵站、船闸对水流泥沙都有很严格的要求，因此，在枢纽布置时要处理好相互之间的矛盾，以保证发挥较好的综合效益。

3 枢纽布置方案及特点

黄金峡水利枢纽建筑物由大坝（含泄水建筑物）、泵站、电站、通航等建筑物组成。黄金峡水利枢纽是一个综合利用枢纽工程，水库的泄洪、冲沙对抽水、发电、航运都有不同程度的影响，如何在保证水库大坝安全运行，满足河道冲沙及泵站抽水含沙量的要求，协调好抽水、发电、航运的综合利用要求，是一个非常复杂的多项目规划问题。为此，枢纽总布置的选择进行了多方案的比较，最终选择了3个方案进行详细的分析比较。这些重点方案的区别在于电站与泵站的位置关系以及导流方案的不同，泄水建筑物的布置不同。

3.1 枢纽平面布置方案一

枢纽主要建筑物由混凝土坝、坝身5个表孔与坝后消力戽、坝身2个底孔与消力池、河床式泵站电站及垂直式升船机组成（图1）。

图1 枢纽布置方案一

该方案采用分期导流，充分利用合理洪水分期，利用初期枯水期围堰建成大导墙、导流泄洪底孔、电站小导墙，使泵站、电站形成小基坑达到全年施工条件。泵站采用河床式，兼做挡水建筑物，电站布置到泵站下游采用坝后式，充分利用河道宽度，减少进水口前沿宽度，为泄洪布置留下空间。

3.2 枢纽平面布置方案二

枢纽主要建筑物由混凝土坝、坝身4个表孔与坝后消力戽、坝身2个底孔与消力池、导流泄洪洞、河床式泵站电站及垂直式升船机组成（图2）。

该方案利用隧洞导流，主要目的是减少河床部位枢纽布置宽度，减少两岸开挖量，导流洞施工期导流，运行期按泄洪洞进行运用。泵站、电站、升船机布置方案基本与方案一相同。

3.3 枢纽平面布置方案三

枢纽主要建筑物由混凝土坝、坝身5个表孔与坝后消力戽、坝身2个底孔与消力池、坝前泵站、河床式电站及垂直式升船机组成（图3）。

泵站顺河布置于上游坝肩与右坝肩成L形，如此则泵站厂房基础无需回填混凝土，泵站进水正进正出，电站和泵站进水口互不干扰，泵站进出水条件好。电站采用河床布置，电站坝段长度相对缩短，枢纽开挖量减少。

4 枢纽布置方案的比较

上述三种枢纽布置方案，方案一、三均采用两期导流方案，主要差异在于泵站布置位置不同；方案二采用过水围堰、1条隧洞导流方案，考虑后期将导流洞改建为泄洪洞，表孔减为4孔，其他布置基本与方案一相同。本文主要从主要建筑物布置、施工条件、工期、工程投资等方面进行综合比较，确定枢纽布置方案。

4.1 主要建筑物布置比较

方案一泄水建筑物集中布置于河床，泄洪调度比较方便；泵站、电站前后布置，工程量及投资较小，运行管理方便。因泵站、电站安装高程差异，混凝土回填量大，泵站电站布置紧凑，结构复杂。

图2 枢纽布置方案二

图3 枢纽布置方案三

方案二大坝泄洪建筑物表孔减为4孔，整个坝长变短，可减少坝肩开挖工程量，大坝工程量也相对较小。但增加了一个导流泄洪建筑物，枢纽总体工程量增加；泄洪洞下游水位变幅大且水位较高，泄洪洞内流速高，运行条件比较复杂，通航水流条件稍差。

方案三电站引水流道短，泵站进水正进正出，泵站、电站取水条件较好，水头损失减小。泵站布置场地由开挖山体形成，开挖量较大；泵站布置于大坝上游，需增加单独的泵站进水口，受水库蓄水位影响，泵站采光、通风条件差，运行管理便捷性降低，成本增加。

4.2 工程施工比较

方案一、三采用分期导流方式，方案二采用隧洞导流方式，施工导流方案在技术上都是可行的，都不存在大的技术难题。

由于坝址处河床宽度有限，分期导流方案导流程序相对复杂，河床内需布置厂坝导墙、混凝土纵向围堰、一期低土石围堰纵向段三道建筑物，要求工程必须按进度计划施工，一个环节出现问题容易对下一个环节造成较大影响。隧洞导流、过水围堰方案大坝基坑在两个汛期均要过水，风险相对较大。从三个方案的导流工程量分析，方案二隧洞导流、过水围堰方案工程最大，分期导流的方案一和三工程量小。

三种方案在施工方案上均属于常规施工方法，其中，方案一和方案三二期施工在第一个汛前大导墙要浇筑至高程425.5m难度较大；方案二大坝施工受洪水影响较大，在汛前机械设备拆除、汛期的工程保护和汛后施工的恢复工序较多。

三个方案工期均为54个月，发电工期和泵站投产工期时间差别不大。从施工总进度上看，三个方案基本相当。

4.3 工程投资比较

三种枢纽布置方案工程投资，方案一工程总投资21.45亿元，投资最小，方案三居中总投资21.91亿元，方案二总投资22.75亿元，投资最大。

5 结语

经综合比选结论意见如下：

（1）三种方案都较好地解决了本工程大流量的泄洪问题，最大单宽流量不超过270m3/s，单宽流量在可接受的范围以内。

（2）从施工来看，方案一、三施工工序多，衔接紧凑，方案二施工干扰少，临时工程量大，从施工条件来看方案一、三略优。

（3）方案一、三采用分期导流，方案二为隧洞导流，由于导流流量大因此隧洞规模大。虽采用隧洞导流减少了两岸的开挖，减少了纵向大导墙使枢纽的布置较为灵活，同时整体混凝土工程量较小，但导流洞工程规模大致使该方案整体工程量偏大。

（4）河床式泵站电站前后布置方案较坝上岸边式泵站河床式电站方案布置紧凑，工程量少，采光通风条件好，坝上岸边式泵站河床式电站方案进水条件好。

综上所述，方案一主体建筑物布局合理，较好协调了泄洪、抽水、发电、生态、航运的关系，泵站、电站联合布置节约工程投资，工程管理方便。因此，选择方案一为工程推荐总体布置方案。陕西水利

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