(一)设计洪水
江垭水库大坝最大坝高131m,正常运行总库容17.41亿m3为Ⅰ等大(1)型工程,大坝为1级建筑物。根据GB50201-94《防洪标准》要求,按坝址500年一遇洪水设计,5000年一遇洪水校核。
(二)泄水建筑物的运行条件
正常蓄水位高程236.0m。根据流域规划要求,在正常蓄水位以下预留防洪库容7.4亿m3,汛期水库的防洪限制水位为210.6m。当下游三江口站发生50年一遇洪水时,江垭水库的限泄流量为1700m3/s。为减少库区淹没损失,当库区发生50年一遇以内洪水时,要求坝前水位维持正常蓄水位236.0m不壅高。库水位超过236.0m时,开始泄洪。
坝址的洪水特征值及由防洪限制水位起调的库水位见表5-24。
表5-24 调洪成果表
(三)布置方案的比选
江垭水库坝址处为U形河谷,地形较对称。两岸标高700~800m,附近无天然垭口。河床狭窄,枯水位125m时,谷宽70~90m,水深1~3m;正常蓄水位236.0m时,谷宽约280m。岸坡陡峻,岩石裸露。左岸坡角40°~45°,右岸坡角50°~55°。岩层产状40°~70°/SE∠30°~40°。走向与河床近正交,基岩主要持力层为栖霞组灰岩,岩质新鲜,风化浅,力学强度高。冲刷区为厚层—中厚层灰岩。根据工程类比,基岩的抗冲流速约为8m/s。
20世纪80年代进行江垭水电站初步设计时,曾拟定6种不同枢纽布置与泄洪消能形式进行比较,并重点就3个方案进行了水工模型试验,即:①拱坝引水式厂房,坝身中央双层孔口泄洪;②拱坝坝后式厂房,坝身两岸双层孔口滑雪道泄洪;③空腹重力坝坝内式厂房,坝面溢流表孔泄洪,高低坎大差动挑流消能。
试验结果表明,拱坝方案中以坝身3个浅孔(10m×10m)加4个中孔(6m×7m)泄洪方案消能效果较好。空腹重力坝方案中,以5个表孔(10m×14m)坝身泄洪,高低坎挑流消能效果较好。经1985年初步设计审查,确定选用空腹重力坝坝身泄洪方案。
1992年可行性研究阶段,拟定RCC重力坝地下式厂房、RCC重力坝坝后式厂房及RCC重力坝长隧洞引水式电站3个枢纽布置方案,进行了浅孔+中孔、表孔+中孔以及表孔+泄洪洞等3种泄洪方式的比较。(www.daowen.com)
经技术经济比较和水工模型试验,并经可行性研究审查,初步确定采用RCC重力坝、地下式厂房和表孔+中孔泄洪方案。其中中孔承担调节汛限水位的任务,同时参与泄洪。
初步设计时,将溢洪道布置在河床中央,进一步研究了以下3个不同孔口形式的泄洪方案:
方案一:设5个表孔,12m×12m(宽×高,下同),堰顶高程224.0m,用弧门控制;2个中孔,6m×8m,进口底板高程190m,设工作平板门和检修平板门各1道。表孔、中孔对称布置,3个表孔为低挑坎,2个表孔为高挑坎。中孔出口设在高挑坎下方。
方案二:设4个表孔,14m×12m,堰顶高程224.0m,用弧门控制;3个中孔,5m×7m,进口底板高程190m,设工作平板门和检修平板门各1道。两边表孔为低挑坎,中央2孔为高挑坎。中孔进出口设在表孔闸墩(宽7.5m)的下方,溢流前沿的总宽度为86.5m(包括两边墩共宽8m),大体与枯水位时的河宽齐平。
方案三:设4个表孔,16m×10m,堰顶高程226.0m,用弧门控制;3个中孔,4m×8m,进口底板高程190m,设工作平板门和检修平板门各1道。孔口布置及消能形式同方案二。
经分析比较认为:
1)方案一由于中孔设在表孔下面,难以在坝顶布置闸门操作系统,只能在坝体内设置高于压水力头的闸门操作系统。这样使坝体结构复杂化,而且施工干扰大,增加了大坝费用。方案二、三的中孔设在表孔的闸墩下方,便于在坝顶操作,维修方便,造价低。
2)中孔单独运行时,方案一为2孔,单宽流量集中,不利于消能防冲,且要求双孔同时开启,以免产生不对称水流。相对而言,方案二、三均为3个中孔,运行条件比方案一方便。
3)方案二、三均采用高、低坎大差动挑流消能,水舌在空中对冲,纵向拉开,消能效果好。从消能防冲观点看,方案二、三没有质的区别,但方案三的表孔每孔净宽16m,显然加长了溢流坝段的前沿宽度,且中孔、表孔闸门的尺寸不尽合理。
综合以上分析比较,选定方案二作为推荐的泄洪消能形式,见图5-6。
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