【正文】 溪落渡壩軸線選擇位于金沙江上游的溪落渡水電工程是一座以發(fā)電為主，兼有攔砂、防洪和改善下游航道條件等的綜合利用效益的水利水電樞紐工程。自1986年正式開始進行前期勘測設(shè)計工作，在該河段上選擇了上、中、下三個壩址進行比較，1994年完成《溪落渡壩址選擇研究報告》，1996年提交《溪落渡水電站予可行性研究報告》，并在選定的中壩址區(qū)進行了壩軸線比選階段的勘測設(shè)計、工作，經(jīng)過地形地質(zhì)條件、樞紐布置、施工條件、總工程量、工程總投資等技術(shù)經(jīng)濟比較，確定了溪落渡水電工程的壩軸線?？沽w部位河谷收斂，~327m，建基面高程325m。抗力體部位河谷相對敞開，壩基巖體弱風化下限高程332m~341 m以上，有利于抬高建基面，減少邊坡高度。樞紐布置建筑物由混凝土雙曲拱壩，左右岸地下電站廠房，壩身泄水孔口為2表孔+6中孔+7深孔+左右岸泄洪隧洞。壩軸線左岸距上游550m~650m高程之間宜布置電站進水口的緩坡臺地約300m。需要處理抗力體尾部的強風化夾層，基礎(chǔ)處理工程量約有增加。施工條件施工總進度與X壩軸差異不大。總工程量壩體混凝土方量：717萬m3基礎(chǔ)開挖工程量：739萬m3壩體混凝土方量：694萬m3基礎(chǔ)開挖工程量：687萬m3工程總投資單位千瓦靜態(tài)投資：。1952年~1956年完成了初步設(shè)計的第一期——壩址選擇階段的工作。圖12劉家峽水電站壩址比較示意圖蘇州崖壩址河面較寬，兩岸巖體受構(gòu)造斷裂切割比姚河口差，巖體透水性大，上游有坍塌體，下游有蘇州崖滑坡體，樞紐建筑物布置受影響，交通及施工場地條件也較差，故這兩壩址不宜選用。紅柳溝壩址河面較寬，河床覆蓋層薄，巖石風化深度淺，巖體較堅硬，透水性小，有F69斷層順河向斜切河床，該斷層錯斷了第三紀紅層，但未見切過上覆的距今約15萬年的晚更新世黃土，說明近數(shù)萬年未活動，已趨于相對穩(wěn)定，其破碎帶在工程上是可以處理的。圖13劉家峽水電站紅柳溝壩址剖面圖經(jīng)多次討論、綜合比較，選擇紅柳溝壩址為劉家峽水電站，1958年完成初步設(shè)計工作。 壩址、壩型和樞紐布置是相互關(guān)聯(lián)的，不同的壩軸線適于不同的壩型和樞紐布置方案，同一壩軸線也可以有不同的壩型和樞紐布置方案。 樞紐的布置時一般的布置原則1樞紐的布置時一般的布置原則 （1）首先要選擇好泄洪和導流建筑物的布置方式，它往往是確定樞紐布置的重要影響因素。上游水流的是否平直順地流入進口，對表孔的流量系數(shù)影響較大，而側(cè)面進水時流量系數(shù)要小3~5%，甚至更多，也影響進口后的流態(tài)，盡量避免側(cè)面引水。（2）樞紐的布置既要滿足樞紐的各項任務和功能的要求，又要適應樞紐工程所在區(qū)域的自然條件，便于施工布置，保證各個建筑物在任何工作條件下都能正常工作。泄洪建筑物的布置應和樞紐中的其他建筑物，如壩、?。ㄒ┧馈㈦娬緩S房等統(tǒng)一起來考慮，以使之成為管理運行、施工、交通都方便的綜合體。（4）樞紐中各個建筑物布置緊湊、美觀、協(xié)調(diào)。但由于地形和地質(zhì)等條件的區(qū)別，樞紐中泄水建筑物和發(fā)電廠房的位置和型式有各種不同的組合。如黃河的萬家寨水電站（圖14），裝機容量6*180MW，電站廠房和泄水建筑物各占峽谷河床的1/2，表孔、中孔、深孔組合泄洪，消力戽護坦挑流組合消能。樞紐工程采用混凝土實體重力壩，河床中間為壩后式廠房的布置方案，采用廠壩聯(lián)合作用型式。攔河壩壩體從右向左共分為27個壩段，分別為右岸擋水壩段、河床壩段、左岸擋水壩段。圖15 四川白龍江寶珠寺水電站平面布置圖（3）瀾嗆江上的大朝山水電站（圖16，圖17），河床全部布置表孔溢流壩和排砂孔，分別采用寬尾墩戽式消力池底流和挑流消能，6臺225MW機組的廠房布置在右岸地下，機組進水口沿右岸壩肩緩坡地形布置 ，與大壩軸線構(gòu)成緊湊的引水泄洪前沿。水電站廠房位于兩側(cè)電站壩段壩后，另在右岸留有后期擴機的地下廠房位置。圖18 三峽水利樞紐布置圖（5）由于拱壩形狀的特點及更好地利用水頭，電站廠房一般多布置于壩后的河床中部，泄洪建筑物則分別布置于廠房的兩側(cè)。我國的陳村拱壩在廠房的左右邊都設(shè)溢洪道。盡量避免兩岸5泄水建筑物下泄水流相互影響而加深沖坑的情況。我國廣東省乳源縣南水支流湯盆水河上的泉水拱壩樞紐, ，采用兩岸滑雪道式溢洪道，兩岸的溢洪道在平面上對稱地布置以造成對撞式的消能。泄洪建筑物的布置和形式，應根據(jù)樞紐要求和條件進行綜合比較后選定，宜以開敞式河岸溢洪道為主要泄洪建筑物，以提高土石壩樞紐的超泄能力和運行的可靠性。當壩址位于較寬闊的灘地時，也可做一段混凝土的溢流壩，把泄洪建筑物布置在河床。布置在順直河段上的土石壩樞紐，泄水建筑物和發(fā)電廠房等沿岸順河布置，一般導流、泄水、引水系統(tǒng)等建筑物線路較長，樞紐建筑物布置比較擁擠，在地質(zhì)條件允許時多采用地下廠房。引水式水電站一般布置在河道轉(zhuǎn)彎處，以便利用天然河道的落差，增加發(fā)電水頭。洪洞組成。 魯布革水電站　　圖122樞紐布置方案比較：引水發(fā)電系統(tǒng)位于右岸，緩解左岸其他建筑物布置緊張的狀況，可以縮短左岸泄洪隧洞和過木隧洞的長度。樞紐建筑物布置相對較分散，施工干擾小。工程投資大于地下廠房方案。引水發(fā)電系統(tǒng)、泄洪隧洞和過木隧洞均集中布置在左岸，左岸上下游隧洞進出口較多，地下建筑物長度增加。下游消能防沖、霧化處理等任務重。，短尾水方案利用河灣形成的落差小于長尾水方案。（3）左岸地下廠房長尾水方案同上同上同上同上利用河灣形成的落差較大。但年電量增加2億KW..H，長期經(jīng)濟效益高。圖122 瀑布溝水電站左岸地下廠房長尾水方案圖123同樣方案（1）和方案（3）都有地下廠房方案，能提前發(fā)電，其他技術(shù)經(jīng)濟條件也相當，為兼顧云南和四川兩省的利益，在方案（1）和方案（3）中選擇同樣方案（1）。邊坡巖組完整性好，巖層傾向山里，對邊坡穩(wěn)定有利。泄水建筑物布置在河床中間，泄水方向與主河道一致。右岸地下廠房方案不受施工導流工期的影響，初期發(fā)電時間由大壩初期蓄水時間確定。壩軸線需要向下游移動，地基完整性較差，技術(shù)處理相對復雜。見圖124。1.泄水建筑物的主要任務是宣泄水庫供發(fā)電、灌溉等使用后多余的洪水，快速放水（包括汛前的放空水庫和由于一些特殊情況需要降低水庫的水位），調(diào)節(jié)水庫的蓄水，排放泥砂或漂浮物等。泄洪建筑物安全泄洪的主要體現(xiàn)在兩個方面：泄洪建筑物在泄放高速水流和消能過程中的自身安全；消能后使水流能妥善地與下游河道聯(lián)接，不會引起壩后下游地區(qū)嚴重的沖刷。泄水建筑物型式主要有河床溢洪道，岸邊溢洪道，泄水遂洞等。岸邊溢洪道包括正向進水的正槽式溢洪道和側(cè)向進水的側(cè)槽式溢洪道等。②閘門承受的水頭較小，孔口尺寸可以較大，當閘門全開時，下泄流量與成正比（為水頭），隨著庫水位的升高，下泄量也迅速增大，故超泄能力大。④閘門啟閉操作方便，檢查維修方便，工作安全可靠。（2）拱壩樞紐中的表孔溢流的結(jié)構(gòu)型式拱壩樞紐中的表孔溢流的結(jié)構(gòu)型式又可分為三種：自由跌流式（圖32） 對于薄的雙曲拱壩或小型拱壩，常采用壩頂自由跌流型式溢洪，溢流頭部一般為非真實標準堰。一般要在水流跌入處設(shè)置短護坦，避免下游形成較大較深的沖坑，影響拱壩安全。 為了使溢流跌落點離壩腳稍遠些，在溢流堰頂曲線的末端用反弧連接而形成挑流鼻坎。為了不增加過多的工程量，鼻坎末端與堰頂之間的高差常不大于6~8m。之間，反弧半徑約等于設(shè)計水頭。廣東省流溪河拱壩樞紐，不設(shè)閘門，采用差動式高低鼻坎（三孔高坎，坎頂高程230m，四孔低坎，坎面高程129m），促使下泄水流在空中對撞消能，在千年一遇洪水位時下泄流量為635m3/s。湖南省鳳灘拱壩樞紐，總泄洪流量為26600m3/sm,采用高低坎挑流（6孔高坎、7孔低坎），促使水流在空中對撞消能，高低坎水流交角為55~55186。）滑雪道式（圖34）滑雪道是拱壩特有的一種溢洪建筑物，滑雪道泄槽既可與表孔連接，也可與中孔連接。水流過壩后，流經(jīng)滑雪道的泄槽，由泄槽尾端的挑流鼻坎挑出，使水流在空中擴散摻氣。）圖34 滑雪道泄水建（1）重力壩樞紐中的表孔溢流結(jié)構(gòu)型式（圖31）圖31 重力壩樞紐中的表孔溢流結(jié)構(gòu)型式優(yōu)點：①除渲泄洪水外，也能用于排除冰凌和漂浮物，孔口不易堵塞。③泄水水流平順。缺點①當壩型為拱壩時，由于壩身單薄，需設(shè)置實體泄槽或滑雪道結(jié)構(gòu)，實體的泄槽工程量較大，不經(jīng)濟，而輕型的滑雪道易引起振動，穩(wěn)定性不好；②不能提前預泄洪水，不能滿足排砂，放空水庫等要求，所以常和其它型式的泄水建筑物結(jié)合使用。圖32 自由跌流式泄水建筑物（這種溢流型式適用于基巖良好、泄水單寬流量不大、壩高較小、尾水較深的情況。）鼻坎挑流式（圖33）圖33 鼻坎挑流式泄水建筑物（挑流鼻坎多采用連續(xù)式結(jié)構(gòu)。鼻坎挑角在10—25186。這種壩頂溢流型式可采用挑流消能，單寬流量可稍大于自由跌流式采用的單寬流量。對于重力拱壩，壩體較厚，通過表孔下泄的水流可貼著下游壩面宣泄，并經(jīng)高程較低的鼻坎挑射消能或底流消能，因此允許采用的單寬流量同重力壩。m,是目前世界上拱壩壩身泄洪量最大的表孔溢流形式，設(shè)置13個溢流表孔，安裝寬14m高12m寬的弧鋼型閘門，最大單寬流量為170 m3/s有效地解決了水流徑向集中問題，消能效果良好。（滑雪道是由與溢（泄）洪壩體相連接的泄槽組成，泄槽常為壩體輪廓以外的結(jié)構(gòu)，用縫與壩體分開。挑流鼻坎一般比堰頂?shù)秃芏?，因而挑距較大，可采用較大的單寬流量。 大孔口溢流 大孔口溢流的特點：①在洪水到來之前可以將庫水位迅速放到防洪水位的下限，預留較多的防洪庫容，降低上游洪水位，從而降低壩高，減少工程量；②有胸墻擋水，可減小閘門高度；③胸墻多做成固定的，但也有做成活動的，在遇到特大洪水時，將胸墻吊起，變成壩頂溢流，可加大超泄能力，確保樞紐安全。圖35 大孔口溢流2但大孔口溢流①下泄流量與成正比（為水頭），超泄能力差；②當庫水位較高時，由于胸墻的阻攔，不能排泄漂浮物和冰凌。 壩身泄水孔 壩身泄水孔（圖36）按進水口的高程又分為中孔（進水口淹沒深度小于全水深的40%）和深孔（進水口淹沒深度大于全水深的40%）。(對于拱壩，泄洪中孔一般布置在河床中部的壩段，以便于消能和防沖，工作閘門常設(shè)在出口，這樣不僅便于布置閘門的提升設(shè)備，而且還因為在壩的下游面孔口末端設(shè)置閘墩和挑流坎后，局部加厚了孔口附近的壩體，從而顯著地改善了孔口周邊的應力狀態(tài)，對孔底的拱應力亦有所改善。考慮到孔口較大時對壩體剖面有較大的削弱及應力重分布的影響，孔口附近的壩體宜適當加厚。)圖37 拱壩泄洪中孔拱壩壩身中孔當水流過壩后需要進行合理選型和布置，如設(shè)置滑雪道泄槽等。有壓泄水孔泄水時，整個泄水孔都處于滿流承壓狀態(tài)，無壓泄水孔泄水時，除進口有一段壓力短管外，其余部分處于明流狀態(tài)。深式泄水孔的缺點是①下泄流量與成正比（為水頭）超泄能力較??；②由于閘門承受的水頭較高，操作、檢修都比較復雜。 岸邊溢洪道 多用于土石壩樞紐和在狹谷中建造的混凝土壩樞紐，特別是支墩壩和輕型壩，當泄水量大而壩身泄水設(shè)施難以滿足時，也可以建造河岸溢洪道。②開敞式溢洪道檢查維護方便，運用安全可靠。 為了減少開挖工程量，采用岸邊溢洪道的型式，一般需要有建筑溢洪道的埡口地形條件。 泄水隧洞 按洞內(nèi)水流流態(tài)分為有壓隧洞和無壓隧洞兩種類型。②可以利用導流隧洞改建（但導流隧洞高程過低時，改建有困難，而容易在反弧段發(fā)生氣蝕破壞）。泄水隧洞缺點：①下泄流量與成正比（為水頭）超泄能力較小。泄洪建筑物安全泄洪的主要內(nèi)容，概括起來可包括兩個方面：泄洪建筑物在泄放高速水流和消能過程中的自身安全；消能后使水流能妥善地與下游河道聯(lián)接，不會引起壩后下游地區(qū)嚴重的沖刷。 泄水建筑物的孔口尺寸擬定 泄水建筑物的孔口尺寸是通過對設(shè)計（校核）洪水標準相對應的洪水過程進行調(diào)洪演算后確定。（即溢流壩（溢洪道）的堰頂高程和溢流壩（溢洪道）的寬度。（最高洪水位包括設(shè)計洪水位和校核洪水位。）（3）最大下泄流量。）　 調(diào)洪演算的基本原理及計算方法水庫調(diào)洪演算的基本公式是建立在水庫水量平衡基礎(chǔ)上的。 求解水量平衡方程的方法有試算法和單輔助線法。將（31）移項可得： （32） 式中，為t時段初、末的入庫平均流量，當已知水庫入庫洪水過程線時，為已知，則是計算時段t開始的初始條件，式中僅為t時段末的未知值，由上式可以看出是的函數(shù)，故可將與之間的對應關(guān)系繪制成調(diào)洪輔助曲線，因上式兩端都有，只需繪制一條輔助線就能求解，故稱單輔助線法。 水庫的調(diào)洪演算及需要考慮的問題 （2）初步擬定幾組的泄水建筑物的孔口尺寸水庫在某一時段內(nèi)的出庫流量與樞紐工程的泄水建筑物的孔口尺寸有關(guān)，為完成水庫的水量平衡計算，需要首先擬定泄水建筑物的孔口尺寸。當泄水建筑物的型式采用開敞式的河床溢流壩（或河岸溢洪道），則需要擬定幾組溢流壩（或溢洪道）的堰頂高程和溢流壩（溢洪道）的前沿凈寬。如果是進行導流建筑物斷面尺寸的確定，則需要擬定幾組導流明渠的斷面尺寸或?qū)Я魉矶吹臄嗝娉叽?。?）調(diào)洪演算求解設(shè)計或校核洪水位和最大下泄流量采用試算法或單輔助線法，求解不同孔口尺寸條件下的設(shè)計或校核洪水位和最大下泄流量。（5）技術(shù)經(jīng)濟比較確定泄水建筑物的孔口尺寸調(diào)洪演算完成后，需要通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定泄水建筑物的孔口尺寸。初步選定的孔口尺寸一般包括閘孔口總凈寬和堰頂高程，由于受擋水閘門的寬度有限，最后還需要對閘孔口總凈寬進行分孔，確定每孔凈寬及孔數(shù)。②從工程量及投資分析，在金屬結(jié)構(gòu)方面，閘門及埋件總重量隨孔數(shù)的增加而略有增加，相應啟