泄洪排沙系统方案比选优化方案

3.3.2.1　泄洪建筑物特点

（1）左岸龙抬头式泄洪洞

坝址区左岸岸坡陡峭，岩石裸露，岩性单一，为巨厚层灰岩，断层影响小，裂隙发育差，岩石完整性好，强度较高，围岩地质条件比较好，适合于开挖大跨度的地下洞室。同时，施工导流隧洞已布置在左岸，目前正在施工，具备与泄洪洞结合的条件，通过对导流洞结构进行适当修改以达到永久泄洪要求，可以减小泄洪洞长度，节约工程量，达到有效利用的目的。

（2）右岸泄洪洞

坝址区右岸岸坡为Ⅲ阶台地，岸坡上覆盖较厚的坡积碎石土，下部岩石为灰岩，裂隙较发育，岩石完整性一般，强度较高，适合于开挖较大跨度的地下洞室。在右岸布置泄洪洞主要有以下优点：

①右岸泄洪洞与左岸泄洪洞联合泄洪，具有泄量控制简单、调度灵活的特点，且每条隧洞断面相对较小，结构设计简单，施工方便。

②右岸泄洪洞进口高程较低（2125.00 m），可较好地满足导流洞封堵期作为水流下泄通道的要求，缩短断流时间，减小对下游流域环境的影响。

③右岸泄洪洞可以作为大坝放低水位的主要通道，方便大坝运行期的事故检修。

④右岸泄洪洞布置在发电引水洞和引洮取水口的附近，汛期泄洪排沙，可以达到发电及引水取水口门前清的目的。

（3）左岸开敞式溢洪道

开敞式溢洪道具有超泄能力强、对地质条件要求低等特点，在土石坝泄洪设施设计中作为首选，但本工程由于坝址区岸坡陡峭，布置开敞式表孔溢洪道开挖工程量较大，存在高边坡处理等问题，特别是开挖施工场地距离岸坡较近，影响大坝填筑施工。

（4）右岸开敞式溢洪道

相对左岸，右岸岸坡相对较缓，地质条件满足结构布置要求，但由于右岸取水口设置较多，专用公路已经完成且投入使用，溢洪道开挖会造成公路改线，同时大坝右坝肩专用公路以上岸坡陡峭，开挖工程量也比较大，存在高边坡处理和干扰大坝填筑施工等问题。

（5）左岸洞式溢洪道

根据坝址区左岸岸坡陡峭、岩石裸露、岩石完整性好、强度较高等特点，在大坝左岸山体中布置洞式溢洪道，可以避免溢洪道大开挖造成的工程量大、高边坡处理困难、与大坝填筑施工干扰等不利因素，且左岸地质条件较好，完全满足洞式溢洪道的设计条件。据此，根据泄洪流量和建筑物组合的要求，布置了单洞方案和双洞方案两个隧洞方案参与比较。

3.3.2.2　表孔开敞式溢洪道及洞式溢洪道比选

按照溢洪道的功能要求，在左、右岸岸坡各布置了一条开敞式溢洪道，同时为避免开敞式溢洪道施工与坝体填筑之间的施工干扰问题，在左岸山体中布置了双洞式溢洪道，以满足表孔泄洪要求。各方案均有所长，也各有不利因素，但从地质、地形上均可以满足泄洪建筑物的布置要求，现从工程布置、施工组织、运行管理、投资等方面比较如下。

（1）工程布置

九甸峡水利枢纽坝址区左岸岸坡高陡，开挖工程量大，边坡处理复杂；右岸岸坡相对较缓，但出口坡积物开挖量也比较大，存在九甸峡对外永久公路改线等问题，因此岸边溢洪道总体布置困难。左岸溢洪洞进口位于九甸峡峡谷进口，地势相对开阔，布置较为顺畅。

（2）施工组织

在九甸峡水利枢纽导流隧洞先期开工，洮河截流后主体工程开工建设的总体安排下，溢洪道开挖与大坝基础处理及坝体填筑之间的施工干扰是客观存在的。本次设计以2004年3月截流后主体工程开工为基础，初步按大坝填筑月平均上坝强度20万m3左右考虑，按照各工序前后衔接的情况，分别对表孔溢洪道方案（左、右岸基本相同）、洞式溢洪道方案的工期进行了安排。

表孔溢洪道方案的溢洪道开挖时间安排在2004年7月—2005年12月，大坝坝肩开挖同步开始；趾板施工在2005年7月开始，坝体填筑期为2005年12月—2007年3月；面板分两期施工，一期施工时间为2006年8月中旬—10月中旬，二期施工时间为2007年4月—5月。由于面板及壤土铺盖完成后即进入2007年汛期，因此初期蓄水时间难以安排，初步计划在2007年汛后或2007年12月开始，发电时间应在2008年4月左右。

隧洞式溢洪道方案的隧洞开挖与坝体施工基本没有干扰，可以灵活施工。隧洞开挖时间安排在2004年7月—2006年3月，大坝坝肩开挖同步开始；趾板施工在2005年2月开始，坝体填筑期为2005年7月—2006年10月；面板施工一次完成，施工时间为2006年8月—11月。在面板及壤土铺盖完成后可以考虑在2006年12月开始初期蓄水，时间较为合理。发电时间可以在2007年6月左右。

综上分析比较可以看出，由于表孔溢洪道开挖与坝体施工之间存在较大干扰，导致趾板施工及坝体填筑时间推后5个月左右。考虑枢纽初期蓄水安排，电站发电时间可能推迟近10个月。因此从施工组织角度分析，采用隧洞式溢洪道明显有利。

（3）运行管理(www.xing528.com)

岸边式溢洪道具有较强的超泄能力，对枢纽长期运行安全有一定好处。同时岸边式溢洪道控制闸门位于坝肩附近，运行管理较方便，而隧洞式溢洪道进口距左坝肩有一定距离，需要设置专用交通道路或短隧洞，运行管理相对困难。因此从运行管理角度分析，岸边式溢洪道稍有利。

（4）工程造价

从工程造价上比较，左岸开敞式溢洪道建筑工程投资为19555.86万元，金属结构设备及安装投资为732.96元，合计投资为20288.82万元；右岸开敞式溢洪道建筑工程投资为16514.33万元，金属结构设备及安装投资为732.96万元，合计投资为17247.29万元；左岸双洞式溢洪道（洞）建筑工程投资为10398.57万元，金属结构设备及安装投资为732.96万元，合计投资为11131.53万元；可以看出左岸双洞式溢洪道工程投资明显较低。

（5）结论

综上分析，左岸双洞式溢洪洞方案具有布置相对顺畅、施工干扰小、工程投资低等优点，因此推荐采用。

3.3.2.3　泄洪设计方案组合

通过以上初步比较，可以组合为以下3种泄洪排沙系统方案：

方案一：左岸龙抬头式泄洪洞+双洞式溢洪道；

方案二：右岸泄洪洞+双洞式溢洪道；

方案三：左岸龙抬头式泄洪洞+右岸泄洪洞+单洞式溢洪道；

从工程布置、施工组织、运行管理、导流洞封堵及初期蓄水、工程投资等方面比较如下。

（1）工程布置

经过对表孔岸边溢洪道、表孔双洞式溢洪洞的方案比较与取舍，现参与比较的三个泄洪排沙系统设计方案均为隧洞建筑物组合，布置简明。方案一：泄洪出口均布置在左岸较狭小的范围内，表孔双隧洞泄流前沿较宽，因此消能区范围大，上、下层消能设施之间有一定干扰。方案二：泄水系统布置在左、右两岸，相互之间无干扰，缺点一是表孔双隧洞泄流前沿较宽，下游消能区处理量较大；二是右岸泄洪洞出口泄流冲刷区位于荨麻沟左侧，沟底及岸坡分布有厚约15～30 m的洪积块石碎石土，结构松散，局部架空，稳定性差，在下泄水流的冲刷和雾化作用下，易失稳堵塞河道，需对冲刷区松散堆积层采取工程处理措施。方案三：三条隧洞分布于高、中、低不同高程，布置简明，调度灵活，左岸表孔泄洪洞泄水前沿较窄，上、下干扰相对较小，右岸情况与方案二类似。

（2）施工组织

从施工角度分析，隧洞组合的各个泄洪方案与大坝施工均无干扰，可以灵活安排。

方案一：龙抬头段需要安排与导流洞同期施工，施工时间为2003年9月中旬—2004年3月初，可能对目前的导流洞施工计划有一定影响。后期导流洞封堵需要三个半月左右的时间，由于无其他泄水通道，因此封堵与初期蓄水之间存在较大的矛盾，这是该方案的主要问题。

方案二：施工可以灵活安排，与现状导流洞的施工之间无交叉关系，后期蓄水与导流洞封堵较为灵活，施工安排简便。

方案三：前期施工安排存在与方案一同样的问题，即与现状施工有一定干扰，后期蓄水及导流洞封堵可以灵活安排，较为方便。

（3）运行管理

从后期工程完建后的调度运行角度分析，方案三高、中、低孔口分开布置，运行调度灵活，左、右岸中低孔可以互为备用，运行安全保证程度高，因此最为有利；方案一泄流消能区相对集中，同时运行时存在一定干扰，因此相对较差；方案二泄洪消能设施分别布置在左、右两岸，运行管理方面的优劣介于两者之间。

（4）工程投资

根据各建筑物投资组合分析，方案一工程总投资为17118.46万元；方案二工程总投资为17089.64万元；方案三工程总投资为19632.06万元；可以看出方案一、二投资基本相当，方案三投资相对较高。

（5）结论

综上分析，方案三虽然投资相对较高，但三条隧洞分布于高、中、低不同高程，布置简明，调度灵活，左岸表孔泄洪洞泄水前沿较窄，上、下干扰相对较小；施工安排与后期蓄水及导流洞封堵可以灵活安排，较为方便；工程完建后左、右岸中低孔可以互为备用，运行安全保证程度高，设计推荐采用左右岸、上中下有机组合的方案三。