宝鸡峡水利枢纽总体设计理念实践.doc

宝鸡峡水利枢纽总体设计理念实践 水利水电工程是一个综合性的系统工程，除了水利水电的主体功能之外，还涉及交通、建筑、景观等方方面面。如何能使工程体现主体突出、布置合理、特点鲜明、配套有序，和谐统一是业主面临的重大课题。但是，实际情况往往是，专业的水利水电设计院对本行业术有所专，亦有所长，对系统工程所涉及的跨行业项目，却又所短。因此，水利水电工程往往需要水电、交通、建筑等行业的设计精英分工协作，由业主协调总成，并形成有机的整体。这是对业主大局观念和统揽协调的考验。本文就宝鸡峡水利水电枢纽工程的实践谈点体会，愿与同仁切磋。 1. 拦河大坝的水工布置特点 1.1 排沙泄洪孔的布置。众周知所，渭河是黄河的第一大支流，亦是一条多泥沙河流，在渭河林家村断面以上，流域面积约3.07万km2,多年平均径流量22亿m3,多年平均输沙1.44亿t。因此，在多年沙河流上筑坝建库，如何有效的排沙，长期保持水库的有效库容，就是一个重大的技术问题，宝鸡峡水利枢纽工程的排沙设计，是在大量的科学试验研究的基础上，以三门峡水库的教训为镜鉴，根据实际情况，设置了三个大孔口的排沙底孔，其中，右坝段两孔，主要考虑了加强坝前回流淤积区的冲沙效果；左坝段设一孔排沙底孔，紧靠左侧的灌溉引水孔和发电引水孔，意图通过冲沙，形成冲沙漏斗，使得引水孔口无淤积而门前清。三个排沙底孔，最大泄量130033900m3/s。在畅泄排沙时，因较大的下泄流量，可以形成强烈的溯源冲刷和延程冲刷，从而恢复槽库容。因此，多泥沙河流上的底孔大泄量排沙技术，应是破解筑坝难题的良方。除了主要的排沙功能之外，在大坝中部615m高程布置了5孔108.9m的泄洪孔，最大可满足500年一遇9720m3/s的洪水，比历史记录的最大洪水5400m3/s高出近一倍。所以，宝鸡峡的排沙泄洪设计布置方式是匠心独用、具有一定特色的。 1.2 引水发电孔的布置。灌溉引水孔孔口尺寸45m，高程609.5m，发电引水孔孔口尺寸4.64.6m，高程615m，两个进水孔俱在VII坝段，依次紧靠VI坝段的左冲沙孔，左底孔孔口尺寸6.58m，高程605m，与河床同高。这样，冲沙、引水、发电孔口依次紧邻，分别相差4.5m和5.5m,从而形成了分层冲沙取水的布置格局。在实际的调度运行中，通过左底孔的适时调节，在引水发电孔前形成冲沙漏斗，使得泥沙从底孔排出，使中层引水孔和上层发电孔过流的含沙量得以显著减少，从而达到排浑撇清的效果。有利于调节洪水资源，提高引水质量，缓解发电机组过流部件的磨蚀。 1.3 紧凑的电站布置。渭河宝鸡峡河床狭窄，河床总宽度不足120m，在大坝的总体布置上，除了满足排沙、泄洪所必须的空间宽度外，还要布置灌溉引水孔的位置，而左岸又紧靠陇海铁路，厂房上游紧贴大坝，下游与南大墙相接，场地十分狭小，四周空间都受到制约。因此，在电站的设计布置中，通过以下措施较好的解决了场地狭小难以布置的困难。一是将主副厂房的右山墙排架柱布置在已建成的灌溉孔2.5m厚的左边墙之上 ，通过化学植筋解决排架柱的生根问题。二是压缩优化副厂房的平面布置和长度，减少了相当于主厂房安装间的宽度；通过压缩和右移既满足了主副厂房的长度要求，又减少了左岸山坡的开挖，保护了铁路安全，而且为电站主变安装施工留出了进出通道。开关站通过优化的布置统一集中在室内开关室，使得发电机出线的6.3kv、主变升压后的10kv、站用电的400v开关柜集中于一室，布置整齐划一，便于管理。电站技术供水的循环冷却系统布置亦未占室内空间，体积最大的200m3调节水池被布置在右山墙外侧额的灌溉引水孔闸墩之上，冷却器布置在尾水口上方，虽不显山露水，但功能照常发挥。 2 枢纽建筑物的风格特点 枢纽的主体是大坝和电站，因此在建筑风格上突出了大坝和电站的主体形象和视角效果，清理了影响视角的树木、围墙和临时房屋，区域的绿化也以灌木花草为主，起到了明显的衬托效果，并着重注意了建筑与周围环境的协调及单体建筑之间的和谐统一。 2.1 建筑融入地理环境。建筑物与周围环境融为一体，相映生辉是一种艺术的追求。著名的悉尼歌剧院就是最杰出的代表，湛蓝的海湾，停泊着几艘远航的归帆，给人以强烈的美感和无尽的遐思。宝鸡峡枢纽具有独特的地理环境，渭河东去，两岸对峙，场地狭长，因此，建筑要体现与环境的和谐美，避免人工的造作色彩。大坝横亘渭河，联肩两岸，高峡平湖，凸显主体的雄伟，坝顶闸房与之浑然一体，一体天成，电站置于坝下，形同父子，一高一矮，构成了典型的水电枢纽布局。另外，枢纽的主要地理特征都是与主河流流向相一致相平行的，如陇海铁路、引水渠、道路、河堤等。因此在规划布置建筑物时，对区域内的纵横无章房屋进行了清除，实现了诉说楼、办公楼的依山傍水布置和朝向的合理，这就是建筑风水学上的顺。院落建筑确定后，庭院道路的布置也就更加顺畅合理，彻底改变了原来的面貌。 2.2 单体建筑相和谐。建筑单体不协调，或相互矛盾的例子不胜枚举。如幕墙搭配古建，江南风格与北方传统等等。在宝鸡峡枢纽的建筑风格上，我们注重了单体建筑的和谐美观。根据闸墩竖向线条分明和闸墩空间深度突出的特点，在闸房的外观设计上力求与大坝相呼应和衔接，使两个建筑浑然一体，没有反差，反而衬托彰显了大坝的高大雄伟。即便是闸门与启闭机，也让它外观色彩一致，彻底改变了黑色的传统色调，站在下游的渭河大桥之上，混凝土主色调的大坝和闸房，配以橘红色的闸门，色彩鲜明，视角效果良好。在电站的设计中，也始终贯彻了和谐这一美学观点，主厂房的网架结构与下游玻璃幕墙的网架支撑体系协调一致，给人以空间结构的视角感受，另外，电站绿色的玻璃幕墙与电站尾水的平面交相辉映，水在镜中，镜中有水，天光云影，成了枢纽的一个景点。 3 水利文化彰显引渭历史 宝鸡峡水利枢纽是一个以灌溉为主的工程。陕西关中更是有着悠久的引渭灌溉历史。为此，我们在枢纽大力营造以引渭灌溉为主的水利文化设施。共分三部分，一是坝顶上游侧的汉白玉石刻，将坝顶的安全设施与水利文化有机融为一体，使人在坝顶浏览时，对渭河概况、引渭历史、宝鸡峡引渭工程、引渭历史人物、宝鸡峡大事记有系统的了解，也表现了水利人承前启后，继往开来的风采。二是先哲的咏水名言如警钟始终启迪着来往的人们思考。在右岸制高点的显著位置，是篆体石刻的知者乐水，背景是雄伟的大坝。左岸的草坪中央，则是书法家严明星题写的上善若水，背景是一渠清流东去，突出水善利万物而不争，故几于道的超过境界。两处石刻，虽只有八个字，但含义深远，发人深思。三是完善的模型展厅。展厅从三个方面表现了宝鸡峡工程的时空全貌，分别是宝鸡峡水利枢纽模型，浓缩了库区大坝的地形特征；宝鸡峡灌区示意图，灌区的渠系网络直观清晰，使人对宝鸡峡有一个辖区的概念；代表性水工建筑物的模型，王家崖水库、魏家堡电站及魏家堡渠首、韦水倒虹、板桥抽水站。每个模型旁的墙上，配以相应的写真照片，给人的印象更深。展厅正面的主体墙，分别以干涸的土地，缺水的煎熬；勤劳的双手，英雄的人民；宏伟的工程，辉煌的成就；巨大的效益，深远的影响为主题从四个方面对宝鸡峡引渭工程进行了总结回顾。 4 交通体系的设计特点 4.1两路一桥的交通主干线。宝鸡峡工程施工伊始，只形成了临时的交通道路，远远不能满足正常的施工需要，直到1999年底，即开工一年半后，才建成了渭河大桥，解决了两岸交通难题，后因主要精力集中于大坝施工，更无暇建成完善的交通网络，进出道路一直使用渠岸的泥结石道路，虽加强了维护，但路况一直太差。直到主体工程完工后，又才规划并实施了南北两岸的永久防汛道路，从而，形成了进出枢纽的两路一桥的主干线，彻底的解决了交通问题，也方便了管理，为防汛提供了两条快捷通道，两路一桥也造福了沿线的居民，可谓利国利民。 4.2 一上一下的过坝交通。开工时，就开凿了简易的右岸上坝道路，但左岸只设计有钢爬梯上下通道，既不安全，也不方便。为了解决左岸交通问题，通过静态爆破的方法在左岸山体上，开凿了6m宽的上坝道路，使得通过坝顶与右岸上坝道路相连，形成循环联通的过坝交通网，为观光、管理提供了方便，使得具体布置臻于完善。 4.3两闸改桥加快了施工进展。由于左坝段和电站施工需要跨河运输，又受冲沙闸和沉沙槽的阻隔，给施工造成了极大的困难。初期的左坝段施工只能在枯水季节，通过河床填筑临时道路形成通道，但一来洪水，特别是河水稍大，通道冲毁就不能施工，严重影响了左坝段的施工进度。为此，业主根据现场情况将沉沙槽3孔冲沙闸的闸墩进行改建，形成8.0m宽的钢筋混凝土交通桥，一举解决了左坝段的施工道路问题，大大加快了施工进度。同样，电站施工也受沉沙槽阻隔，为了使电站施工不受影响，业主提前安排了又一个闸改桥工程，将原引水洞工作闸后的导水墩改建成进厂交通桥，高程615.35m，与发动机层同高，直接与安装间相连。由于这次改建是主动安排，未雨绸缪，彻底解决了电站的进场道路问题，加快了电站的施工进度。 5供电系统的规划设计 在前期的三通一平工作中，现场已布置了临时的供电网络。大坝施工的后期，确定了右岸坝区的供电设计方案，但与临时的供电系统无法兼容，只能另起炉灶，重新修建。而左岸沿用的旧的供电系统，存在线路老化零乱，电杆较多等问题，亦无法满足枢纽管理区新的供电需求，也需重新规划。新的供电规划，分左右岸两个供电系统，右岸由塔农线10kv的终端杆起地埋敷设高压电缆500m至坝区变电所，再配电到大坝的各个用电单元。右岸亦引高压电缆从渭河大桥预留的电缆孔跨河进入管理区的箱式变电站，再配电到综合楼、宿舍楼、闸室等用电单元，并规划了室外照明系统。 6 水保措施一举多赢 宝鸡峡工程进行了专门的水保设计，水保措施到位，受到地方政府和世界银行的高度肯定。一是利用弃渣造福地方。修筑高家镇公路1.4公里，合地方政府河道防洪工程规划设计，修筑大坝下游左岸防洪堤1800m，为当地村民填筑大片的庄基地，修筑渭河大桥左右岸引线等这些措施既和谐了关系又解决了弃渣堆放问题。二是让弃渣为工程所用。变废为宝，除害兴利。弃渣回填培厚加固南大墙，一举解决了困扰多年的南大墙安全隐患，同时造出5亩绿地;美化了坝区环境。三是其余弃渣均按照水保设计的要求进行了处理，砌石护坡防止了水土流失、植树种草美化坝区环境。 宝鸡峡水利枢纽工程建设伊