王 澤 張光碧 謝國(guó)章

（1.四川大學(xué)水利水電學(xué)院 四川 成都 610065；2.中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司 云南 昆明 650041）

1 工程概況

觀音巖（河?xùn)|）水電站工程位于四川省西昌市冕寧縣，位于安寧河已建觀音巖水電站的開(kāi)發(fā)河段內(nèi)。原觀音巖電站已建于上世紀(jì)80年代，電站裝機(jī)規(guī)模為17.5MW，上一級(jí)為已建的大橋水庫(kù)及其電站，下游一級(jí)為已建的金洞子水電站。新建觀音巖（河?xùn)|）水電站為利用觀音巖棄水的引水式電站，利用落差68m，裝機(jī)容量22MW，設(shè)計(jì)引用流量36.24m3/s，并與原觀音巖水電站聯(lián)合運(yùn)行。安寧河新建取水口設(shè)于河床左岸岸邊，為“正向泄洪排沙，側(cè)向取水”布置型式，取水口設(shè)有控制門(mén)。取水口后接長(zhǎng)6187m的引水隧洞及558m渠道，再經(jīng)壓力前池和壓力管道至安寧河下游左岸廠房。電站廠房座落在安寧河左岸河?xùn)|村河灘地上，為地面廠房，尾水經(jīng)沿岸邊布置的尾水渠排入安寧河中。該電站為Ⅳ等小（一）型水電站工程，屬小水電。其主要建筑物攔河壩、引水隧洞、壓力前池、壓力管道、主副廠房按4級(jí)設(shè)計(jì)，次要建筑物和臨時(shí)建筑物按5級(jí)設(shè)計(jì)。該工程引水部分管道長(zhǎng)，且有斷層、冰磧、冰水堆積層分布，地質(zhì)條件較復(fù)雜，且工程建設(shè)受當(dāng)?shù)厝?、地、建筑干擾很大，其安寧河引水線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)是本文主要研究的問(wèn)題。

2 引水線路方案

2.1 引水工程區(qū)地質(zhì)條件

觀音巖（河?xùn)|）水電站工程引水線路區(qū)為中、高山區(qū)，山脊走向近于南北向，山頂高程2300m～2000m，相對(duì)高差300m～400m，地形坡度 30°～60°，山體高大寬厚，安寧河穿越工區(qū)河谷較為開(kāi)闊。安寧河左岸Ⅱ級(jí)階地保留較為完整，階地平臺(tái)大多為坡積洪積物所覆蓋，Ⅲ級(jí)階地大多被剝蝕，僅見(jiàn)階地堆積物。安寧河左岸山體發(fā)育多條沖溝，切割較深，多為泥石流溝，溝口多見(jiàn)扇形的泥石流堆積區(qū)，前池地段，地形相對(duì)平緩，地形坡度15°～25°。安寧河斷裂帶內(nèi)受區(qū)域構(gòu)造環(huán)境控制，構(gòu)造較為發(fā)育，區(qū)內(nèi)出露5條規(guī)模較大斷層。引水區(qū)基巖主要由T3-J1bg泥灰?guī)r與炭質(zhì)泥巖互層夾層砂巖，βp玄武巖、γ05斜長(zhǎng)花崗巖和δ05石英閃長(zhǎng)巖組成。隧洞所穿越的地層和圍巖中構(gòu)造發(fā)育狀況及地下水活動(dòng)和巖體風(fēng)化程度基本一致，隧洞圍巖均為Ⅲ～Ⅴ類(lèi)。

表1 引水線路三種方案經(jīng)濟(jì)比較表

2.2 引水線路設(shè)計(jì)方案

（1）方案一

該方案從取水口取水后，先經(jīng)6187m的引水隧洞，再由249.5m的箱涵和308.5m的引水明渠引水至壓力前池。隧洞為無(wú)壓隧洞，根據(jù)地質(zhì)情況分段采用平底馬蹄形斷面和城門(mén)洞形斷面。箱涵采用矩形斷面，明渠采用梯形斷面。末段渠道總長(zhǎng)558m。方案一線路全長(zhǎng)6710m。

（2）方案二

該方案從進(jìn)水口取水后，經(jīng)長(zhǎng)2030m的前段渠道，穿薩葉馬村和河?xùn)|村2組范圍后，經(jīng)長(zhǎng)3570m隧洞，再經(jīng)長(zhǎng)1482m的后段渠道至前池。前后段渠道采用梯形斷面；隧洞采用無(wú)壓隧洞。方案二線路全長(zhǎng)7082m。

（3）方案三

該方案從取水口取水后，經(jīng)長(zhǎng)6710m引水隧洞接至前池。隧洞采用無(wú)壓隧洞。方案三線路全長(zhǎng)6745m。

3 方案比較與優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 地質(zhì)條件

方案一引水線路Ⅳ～Ⅴ類(lèi)圍巖2365m，Ⅲ類(lèi)圍巖3822m；隧洞前段穿越斷層破碎帶和出口段穿越土層。

方案二引水線路Ⅳ～Ⅴ類(lèi)圍巖1435m，Ⅲ類(lèi)圍巖2135m；避開(kāi)了方案一、三中隧洞前段、后段的不利地質(zhì)條件。

方案三引水線路Ⅳ～Ⅴ類(lèi)圍巖2888.0m，Ⅲ類(lèi)圍巖3822.0m。隧洞前段穿越斷層破碎帶和穿越土層；隧洞后段穿越冰磧、冰水堆積層。

3.2 施工難易程度

方案一其主要問(wèn)題在于隧洞前段穿越斷層破碎帶和出口段穿越土層洞段的施工不易，但避開(kāi)了后段的不利地質(zhì)條件，后段施工干擾較小。后段明渠其渠道開(kāi)挖深度5m～27m，存在渠道邊坡穩(wěn)定問(wèn)題。工程共布置2條支洞，工期29個(gè)月。

方案二有兩個(gè)顯著特點(diǎn)，其一是可以避開(kāi)方案一、三中隧洞前段、后段的不利地質(zhì)條件；其二是上段渠道經(jīng)過(guò)薩葉瑪村，后段渠道經(jīng)過(guò)臺(tái)地，施工與當(dāng)?shù)厝罕姾椭車(chē)?、建筑的干擾大，難以協(xié)調(diào)，一定程度上會(huì)影響工期。工程不設(shè)支洞，工期26個(gè)月。

方案三隧洞前段穿越斷層破碎帶和穿越土層洞段的施工不易；隧洞后段施工穿越冰磧、冰水堆積層，施工難度較大，但可避免后段渠道邊坡穩(wěn)定問(wèn)題。共布置2條支洞，工期31個(gè)月。

3.3 征地拆遷

方案一需沿后段渠道征用土地，涉及林地，耕地及極少民房，拆遷容易。

方案二需沿前段和后段明渠征用土地，涉及耕地、民房、商店、通信電力線路，拆遷難度很大。

方案三征地有壓力前池，管道處，基本不涉及拆遷，占地最少。

3.4 經(jīng)濟(jì)比較

根據(jù)四川省頒布的水利建筑定額及費(fèi)用標(biāo)準(zhǔn)，參照冕寧縣當(dāng)?shù)夭牧蟽r(jià)格，各方案的工程量和投資詳見(jiàn)表1所示。

從經(jīng)濟(jì)上看方案一比方案二節(jié)省3773.47萬(wàn)元，比方案三節(jié)省114.40萬(wàn)元。

3.5 方案選用

由以上分析，就工程地質(zhì)條件而言，3條線路不存在制約工程建設(shè)的重大工程地質(zhì)問(wèn)題。方案一和方案二隧洞長(zhǎng)度相對(duì)較長(zhǎng)，Ⅳ～Ⅴ類(lèi)圍巖長(zhǎng)度相應(yīng)較長(zhǎng)，施工難度較大。方案二避免了隧洞穿越斷層破碎帶和土層等不良地質(zhì)洞段，工程條件相對(duì)較簡(jiǎn)單，施工較方便，但工期難以保證。綜合工程地質(zhì)、施工工期、征地拆遷和工程投資等方面比較，方案一投資最少，隧洞區(qū)域地質(zhì)條件一般，施工風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小，隧洞施工與地面的干擾小，工期可以得到保證。工期為28個(gè)月，在三個(gè)方案中施工工期長(zhǎng)度居中。其減少征地拆遷的同時(shí)減小了施工難度，還避免了不良地質(zhì)如沖溝、冰磧、冰水堆積層對(duì)引水線路的影響，且工程管理簡(jiǎn)化，投資減少，故選擇了方案一。

方案選定后，通過(guò)了由涼山州發(fā)展和改革委員會(huì)和水務(wù)局組織的專(zhuān)家審查。另外，觀音巖（河?xùn)|）水電站安寧河引水線路采用無(wú)壓引水方式，安寧河無(wú)壓隧洞長(zhǎng)6710m，布置時(shí)考慮到比原觀音巖電站的前池水位略高，有利于出洞后渠道的布置。Ⅳ、Ⅴ類(lèi)圍巖段采用平底馬蹄形斷面、Ⅲ類(lèi)圍巖洞段城門(mén)洞形斷面，進(jìn)口底板高程1826.95m，至隧洞出口底板高程1823.45m，縱坡 i=0.5‰，襯砌厚度0.20m～0.80m。Ⅳ、Ⅴ類(lèi)圍巖段采用平底馬蹄形斷面設(shè)計(jì)過(guò)水寬度4.14m，凈高5.4m。Ⅲ類(lèi)圍巖洞段城門(mén)洞形斷面設(shè)計(jì)過(guò)水寬度4.6m，凈高6.93m，直墻高5.6m，頂拱半徑2.67m。無(wú)壓隧洞引用流量36.34m3/s。Ⅲ類(lèi)圍巖洞段占61.8%，其邊墻及頂拱采用噴錨襯砌，襯砌度0.10m，底板采用混凝土襯砌，厚20cm。Ⅳ類(lèi)圍巖段占23.3%，采用現(xiàn)澆混凝土襯砌，襯砌厚度0.40m。Ⅴ類(lèi)（包含土洞段）圍巖段占14.9%，采用現(xiàn)澆混凝土襯砌，襯砌厚度0.60m（土洞段的襯砌厚度0.80m）。

4 結(jié)語(yǔ)

觀音巖（河?xùn)|）水電站為典型的山區(qū)引水式水電站，其引水線路對(duì)工程整體影響重大，通過(guò)對(duì)三個(gè)方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，確定了合理方案，取得了較好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。該類(lèi)水電站引水部分的設(shè)計(jì)應(yīng)掌握引水線路的設(shè)計(jì)關(guān)鍵，結(jié)合明渠、隧洞等各種輸水形式的優(yōu)勢(shì)與布置特點(diǎn)和工程實(shí)際情況，進(jìn)行充分的分析比較，對(duì)某些部分在保障安全的情況下進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，使設(shè)計(jì)方案盡可能的合理、安全、經(jīng)濟(jì)。陜西水利

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