寶雞峽渠首加壩加閘工程設計特點與技術創新

趙瑋

（陜西水利電力勘測設計研究院陜西西安710001）

寶雞峽渠首加壩加閘工程設計特點與技術創新

趙瑋

（陜西水利電力勘測設計研究院陜西西安710001）

本文簡述了寶雞峽渠首加壩加閘工程設計情況，重點介紹了工程的設計技術特點和技術創新，值得類似工程借鑒。

加壩加閘；多泥沙；設計；創新

1 工程概況

寶雞峽渠首加壩加閘工程位于渭河中游寶雞市以西11km的寶雞峽峽口，是原低壩引水樞紐的二期續建工程，系在原有重力式漿砌石溢流壩基礎上的改建和擴建，于1997年12月開工建設，2002年12月主體建筑物完工，2005年4月工程通過蓄水驗收。整個工程由攔河閘壩和壩后電站兩部分組成，工程任務是以灌溉為主、結合發電的綜合利用水利工程。樞紐工程等級為中型Ⅲ等工程。水庫正常蓄水位636m，設計洪水位625.1m，校核洪水位634.2m，汛期限制水位630m，總庫容5000萬m3，有效庫容3800萬m3，年調節蓄水量0.8億m3。壩后電站總裝機容量8MW，年發電量3500萬kW.h。

該樞紐工程總體布置設計是將原溢流壩部分壩段、壩體拆除，增加泄洪、排砂、灌溉引水及發電引水系統，并加高形成閘壩攔河建筑物。壩頂高程由現在的615m高程提高到637.6m高程，最大壩高由27m增高至49.6m，加高22.6m，壩長由121m增延至208.6m，延長87.6m。攔河閘壩從右至左依次劃分為0～Ⅷ壩段。其中0、I、Ⅷ壩段為非溢流混凝土實體擋水壩段，長度分別為25m、24.5m、24.5m；Ⅱ，Ⅵ壩段為右左沖砂底孔壩段，Ⅱ壩段長22.6m，設6.5m×8m底孔2孔，Ⅵ壩段長13.6m，設6.5m×8m沖砂底孔1孔，進口高程605m；Ⅶ壩段為灌溉發電引水壩段，長25m，由右至左分設灌溉和發電引水孔口各1孔，發電孔口尺寸4.6m× 4.6m，底坎高程615m，灌溉孔口尺寸4m× 5m，底坎高程609.5m；Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ壩段為中孔泄流壩段，分別長29m、29m和15.4m，共設泄流孔5孔，孔口尺寸10m×8.3m，堰頂高程615m，壩后消能方式為戽式消力池消能。

2 主要設計特點

寶雞峽渠首加壩加閘工程大壩防洪標準按50年一遇洪水設計，500年一遇洪水校核，相應洪峰流量分別為6040m3/s和 9720m3/s，水庫防洪庫容較小，因此，設計和校核情況下樞紐下泄洪流量與上游來水洪峰相同。渭河為著名高含沙河流（多年平均含沙量60.03kg/m3，最大845kg/m3），為解決樞紐引水、發電和泄洪沖沙及河道下游沖刷之間的矛盾，以及保證在工程施工期間樞紐引水不間斷等問題，設計進行了深入研究，設計上采用了一系列具有本工程特色的是技術方案。

2.1 大孔口泄洪排沙設計

樞紐共設置5個泄流中孔和3各泄洪沖砂底孔，中孔尺寸10m×8.3m（寬×高），底孔尺寸6.5m×8m（寬×高），中孔單寬泄量（校核洪水）為136m3/s.m，底孔單寬泄量（校核洪水）為150m3/s.m，均采用戽式消力池消能。戽式消力池解決了工程常用的單圓弧消力戽在高水位泄洪時形成不穩定戽流的缺陷，校核洪水時中、底孔均滿足穩定戽流的流態要求，戽后涌浪較低，下游波浪較小，下消能區沖坑深度較小，消能防沖效果良好，在中、小洪水流態和消能更為理想，樞紐經歷10多年洪水考驗，也驗證了這一點，該工程設計采用戽式消力池消能同期處于國內先進水平。

2.2 不影響原工程供水的三期施工導流設計

工程施工期導流洪水設計標準為10年一遇洪水，相應洪峰流量為3600m3/s；渠首樞紐灌溉引水設計流量為65m3/s，施工導流流量大，且要求工程施工期間渠首樞紐引水不間斷，施工組織設計難度大。設計考慮實際，經多方案研究，采用三期河床導流，利用底孔過流，根據用水要求，合理安排施工工序、選擇施工設備，保證了工程施工安全，保證了不中斷下游寶雞峽大型區灌溉供水的需求。

2.3 抗沖耐磨設計

樞紐壩址渭河河道多年平均含沙量60.03kg/m3，最大845kg/m3，泥沙含量大。為保證孔口泄洪安全，設計根據樞紐工程中孔和底孔泄洪能力、攜沙量大小和使用頻次流道表層分別采用600#硅粉混凝土和450#鐵鋼砂混凝土，經過10年多的運行和洪水考驗，表明設計采用的抗沖耐磨材料是可靠的，抗沖磨效果良好。

2.4 水庫泄洪排沙、蓄清排渾運行設計

寶雞峽水庫的泄洪由攔河壩上的三個底孔（6.5m×8m）和五個中孔（10m×8.3m）進行泄洪，以達到降低泄洪水位，盡量恢復河流原有的水沙條件，減少淹沒和控制水庫淤積，保證庫區左岸隴海鐵路和重要倉庫的安全，因此，水庫不承擔調洪蓄洪任務，汛期敞泄洪水，小洪水走三個底孔，大洪水由8個閘孔同時泄洪。因此，經洪水調節計算壩前設計洪水位為625.1m，校核洪水位為634.2m，百年一遇洪水位626.9m。

工程改擴建后，水庫正常蓄水位將抬高到636m，汛期限制水位630m，汛限水位比正常蓄水位低6m，水庫可根據實際來水泄洪排沙、蓄清排渾，即在非汛期水庫攔蓄河道天然來流較清水量，在汛期降低水庫運行水位，汛期限制水位630m，根據河道大水大沙特點，相機泄洪排沙，保證長期運行后水庫有效庫容3800萬m3容積。

水庫總庫容5000萬m3，其有效庫容為3800萬m3，3200萬m3庫容作調水利用，600萬m3作調沙運用，為長期保持有效庫容，采用水庫汛期基本不蓄水的運行方式，即汛期蓄水位630m，當河道來水大于200m3/s，含沙量大于15%（165kg/m3）時及8月下半月敞泄。

3 技術創新

寶雞峽渠首加壩加閘工程是上世紀90年代開始設計和修建的，是陜西省圬工壩改擴建大中型工程的首例。設計中有許多技術難點和技術創新，有幾項技術在陜西省水利工程屬首次應用。

3.1 多泥沙河流、大單寬泄洪、戽式消能

由于樞紐的泄洪流量及水頭變幅大，流量由300m3/s至9720m3/s變幅32.4倍；上下游水頭差由4.7m到21.15m變幅4.5倍，這就要求所選的消能型式在水力特性上應有很大的適應性，經設計多方案論證優化，最中終采用戽式消力池消能方案。在本工程建設期間，國內、省內在多泥沙河流上采用大孔口閘壩結構底孔和中孔配合泄洪的樞紐工程也有一些，根據設計考察，國內類似工程消能采用底流消力池消能的較多，但單寬流量超過100m3/s.m的較少，大單寬、大泄量泄洪采用戽式消力池消能的寥寥無幾，本工程不但單寬流量大（單寬流量150m3/s. m），且消能效果好。

3.2 “堤岸防護裙臺”防沖

由于工程改建需要，灌溉引水渠南大墻改建段基礎地處壩址下游左岸低凹地，長111.9m，頂部高程615m。由于基巖面較低，致使墻高18m，底寬10m，墻體工程量大。因次，建筑物布局緊湊，南大墻改建段設計緊鄰左底孔，底孔沖沙泄流時基礎受沖刷嚴重。為解決底孔泄洪時水流會對南大墻基礎進行沖刷，影響南大墻安全，設計在南大墻基礎外側應用國家專利（專利號:93221775）“堤岸防護裙臺”作為工程防護措施，裙臺圍繞南大墻凸出部位加設，實長76.8m，施工簡單，投資節省，能有效減輕下游沖刷，效果顯著，保護了南大墻基礎安全。

3.3 防渦柵消“漩渦”

閘壩最大壩高49.6m，高度不大，但沖砂底孔孔口（6.5m×8m）較大，且底孔靠近河床兩岸邊布置，底孔泄洪時壩前庫水面會出現漩渦，保證了底孔泄洪沖沙和灌溉、電站引水安全和水流順暢，設計在底孔前胸墻上游面設置有外懸2m高、17m的方格形的防渦柵，豎向柵片厚度0.3m，水平柵片厚度0.15m。采用鋼筋混凝土“防渦柵”消除漩渦，工程措施簡單，投資節省，效果顯著，據調查國內在如此大規模泄流應用防渦柵消漩的極少，在陜西省水利工程屬首次應用，本工程設計的防渦柵消漩技術同期處于國內先進水平。沖砂底孔前設防渦柵消除水流漩渦，保證了底孔泄洪沖沙和灌溉、電站引水口水流順暢。

TV664

A