徐發(fā)新

（河北省水利水電勘測設(shè)計研究院，天津 300250）

1 工程概況

雙峰寺水庫位于灤河的一級支流武烈河干流上，地處承德市區(qū)的上游。壩址位于承德縣雙峰寺鎮(zhèn)小廟子村南1.0km，距雙峰寺鎮(zhèn)3.0km，距承德市區(qū)12km。水庫總庫容為1.373億m3，為Ⅱ等大（Ⅱ）型水利工程，主要建筑物設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)采用100a一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)采用2000a一遇。

根據(jù)樞紐總體布置，電站壩段布置在河床左側(cè)的13#壩段，長20m，根據(jù)電站最大引水流量8.82m3/s，壩內(nèi)埋設(shè)一條直徑為1.8m的引水鋼管，考慮環(huán)境用水需要，另行布置一條直徑0.8m的生態(tài)放水管。

為最大限度利用水資源，在運行期間水庫應(yīng)盡可能結(jié)合電站向下游和城市供水，為保證下游河道水溫滿足環(huán)境保護的要求，電站壩段的取水口采用豎井式分層取水結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同庫水位情況，開啟相應(yīng)高程的取水口，水庫表層水通過取水口進入豎井，再由豎井進入電站引水管道，經(jīng)電站后進入下游河道。

2 取水口設(shè)計

2.1 工程布置

根據(jù)電站壩段結(jié)構(gòu)尺寸和總體布置，取水口豎井?dāng)嗝娉叽鐬?.0m×16.8m，其上游設(shè)3層取水口，底高程分別為384.4，380.8，377.2m。

各層取水口均設(shè)攔污柵和事故閘門1扇；取水口進口均為矩形喇叭口、四面收縮型式，采用1/4橢圓曲線；取水口上游側(cè)設(shè)攔污柵，其中底層孔口尺寸3.0m×3.0m，其余兩層孔口尺寸均為6.2m×2.7m；攔污柵下游設(shè)事故閘門，其中底層孔口尺寸1.8m×1.8m，其余兩層孔口尺寸均為5.0m×1.5m；豎井下游為電站引水管和生態(tài)放水管進水口，進水口為矩形，工作閘門后分別由矩形漸變?yōu)橹睆?.8m的電站引水管和直徑0.8m的生態(tài)放水管。

為便于碾壓混凝土施工，引水鋼管在壩體內(nèi)水平布置，出壩體后采用壩后背管型式引入電站廠房。

2.2 水庫水溫分布

根據(jù)實測水溫資料統(tǒng)計，武烈河多年月平均水溫成果見表1。

表1 武烈河承德站實測月平均水溫

根據(jù)表1的實測數(shù)據(jù)，按照依據(jù)有關(guān)規(guī)范計算分析，取溫度變化最劇烈的5月份作為設(shè)計控制條件，建庫后水庫水深與溫度關(guān)系見表2。

表2 武烈河承德站實測月平均水溫

2.3 分層取水口高程

從資源利用和工程效益等多方面考慮，電站進水口布置在水庫死水位382.0m以下，其最小淹沒深度為2.9m，則電站引水管進口底高程應(yīng)不大于377.3m。

水庫正常蓄水位389.0m，電站引水管進口底高程不超過377.3m，兩者相差最小為11.7m。如果僅在死水位下設(shè)置一層取水口，則進入下游河道的水溫大大低于河道的天然水溫，將對河道水生物造成重大傷害，按照環(huán)境保護有關(guān)規(guī)定進行計算分析，水庫放入下游河道的水溫與原河道水溫相差應(yīng)不超過1.5℃，根據(jù)表2，分層取水水深控制范圍約為4.2m，因此須進行分層取水才能滿足環(huán)境保護的要求。

取水口分層越多越有利于環(huán)境保護，但對工程布置和管理運用造成很大不便，且工程投資增加較多，同時考慮到水庫取水口具有一定高度，設(shè)計取水口分層按4.6m進行控制。

水庫正常蓄水位389.0m，則表層取水口底高程至水庫正常蓄水位高度按最大分層水深4.6m考慮，確定為384.4m。在取水過程中，隨著庫水位的逐漸降低，取水口過流由孔流向堰流過渡，當(dāng)形成堰流時，堰上水深決定著孔口寬度，如采用較小堰上水深，則需要的孔口寬度較大，相應(yīng)可能減少取水口層數(shù)；反之，則可減小孔口寬度，但可能需要增加取水口的分層。根據(jù)電站壩段寬度，結(jié)合本工程的具體情況，取水口最小過流水深采用1.0m，則第二層取水口的最高水位為385.4m，相應(yīng)取水口底高程確定為380.8m；同理，底層取水口底高程確定為377.2m，低于電站引水管進口要求的最大底高程，滿足電站引水管道進口淹沒要求，因此最終確定電站引水管道進口和放水豎井底層取水口底高程均為377.2m。

2.4 分層取水口孔口尺寸

分層取水口孔口尺寸根據(jù)水力計算確定。分層取水口孔口尺寸按設(shè)計低水位時放出流量不小于電站設(shè)計引水流量8.82m3/s，安全起見，豎井放水流量按稍大于電站設(shè)計引水流量考慮，計取9.0m3/s，其中設(shè)計低水位高程取為相應(yīng)取水口底高程以上1.0m，低于該高程時開啟下一層取水口。上兩層取水口在庫水位較高時取水口流態(tài)屬閘孔出流，泄量較大，隨著流量不斷宣泄，庫水水位下降至一定高程以下，變?yōu)檠吡?，相?yīng)泄量能力減小。因此取水口孔口凈寬不應(yīng)小于4.97m，取5.0m，孔口高度取1.5m；最下層取水口位于水庫死水位之下，按電站引水管直徑確定進水口孔口尺寸為1.8m×1.8m。

3 結(jié)語

工程設(shè)計中應(yīng)充分考慮環(huán)境保護需要，本工程對水電站取水口采取分層設(shè)計，在不同庫水位開啟相應(yīng)高程的取水口，以保證水庫表層水進入取水口，避免了從水庫取水的水溫和下游河道天然水溫相差過大，在滿足工程運用的情況下，保證了下游河道各種水生物對水溫的要求。

［1］SL285—2003，水利水電工程進水口設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］SL278—2002，水利水電工程水文計算規(guī)范［S］.

［3］河北省水利水電勘測設(shè)計研究院.河北省承德市雙峰寺水庫工程可行性研究報告［R］.2009.

［4］SL319—2005，混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范［S］.

［5］武漢水利電力學(xué)院.水力計算手冊［M］.北京：水利電力出版社，1983.