【摘要】依扎克水電站是葉爾羌河與塔什庫(kù)爾干河匯合后的第一個(gè)規(guī)劃梯級(jí)，工程壩址位于峽谷段，兩岸山體陡峭雄厚，河床覆蓋層73m。葉爾羌河上游有冰原湖，1~2年就會(huì)發(fā)生一次冰川潰壩洪水。在此類工程條件下，當(dāng)?shù)夭牧蠅稳绾螀f(xié)調(diào)泄洪建筑物規(guī)模與壩高以保證工程安全是本工程設(shè)計(jì)的主要經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】冰川潰壩洪水；狹窄河道；深厚覆蓋層；度汛

【Abstract】According to Zach Yeerqiang River Hydropower Station is the confluence with the River Taxkorgan the first planning steps， the project site is located in Canyon paragraph， the two sides steep mountain solid bed cover 73m. Yeerqiang River upstream lake ice， 1~2 years will be an ice dam-break flood occurred. Works in such conditions， local materials spillway dam how to coordinate the size and height of buildings to ensure that safety is a major engineering design experience.【Key words】Glacier dam-break flood; Narrow river; Deep cover; Flood season

1. 概述依扎克水電站工程位于新疆維吾爾自治區(qū)喀什、克州兩地州境內(nèi)的葉爾羌河與支流塔什庫(kù)爾干河匯合口下游0.3～1.2Km河段上，在克孜勒蘇柯爾克孜自治州阿克陶縣境內(nèi)，工程所在地距莎車縣174Km，距塔什庫(kù)爾干縣138Km，庫(kù)區(qū)以上河段內(nèi)淹沒、移民不大。工程區(qū)地震基本烈度為8度，主要建筑物設(shè)計(jì)地震烈度為8度。依扎克水電站采用混合式開發(fā)，工程主要任務(wù)是發(fā)電，水庫(kù)正常蓄水位1925m，總庫(kù)容1.85億m3，總裝機(jī)240MW，屬大（2）型Ⅱ等工程。

2. 工程條件

2.1地形地質(zhì)。依扎克水電站擬選上、下壩址位于葉爾羌河與塔什庫(kù)爾干河交匯處下游0.3～1.2Km的范圍內(nèi)，以布爾烏特溝為界。河谷呈“V”字型，河道呈“S”字型，兩岸地形不對(duì)稱，左岸岸坡較緩，右岸岸坡高陂。兩岸大多基巖出露，局部被坡積碎石和粉土覆蓋，壩址處河床高程1859～1861m，山頂高程約2200m。庫(kù)壩區(qū)范圍內(nèi)沒有現(xiàn)代活動(dòng)斷裂通過(guò)，也無(wú)中、強(qiáng)震中分布，綜合分析庫(kù)壩區(qū)處在區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性相對(duì)較好的地段，具備建壩條件。擬建工程區(qū)場(chǎng)地場(chǎng)地50年超越概率10%的峰值加速度在236.1gal～255.5gal，對(duì)應(yīng)地震基本烈度均為Ⅷ度。壩址區(qū)河床覆蓋層厚度73m。

2.2洪水。葉爾羌河主要存在兩種混合洪水：一為暴雨洪水與消融洪水遭遇形成；二為“潰壩型”洪水與消融型洪水遭遇形成。前者為兩類發(fā)展方向相反的天氣過(guò)程所形成的兩種類型洪水的迭加，一般洪峰量級(jí)較低。后者則不然。據(jù)對(duì)葉爾羌河冰川洪水實(shí)地考察，大的“潰壩型”洪水發(fā)生時(shí)，常伴以持續(xù)性升溫天氣過(guò)程，“潰壩型”洪水與消融型洪水遭遇，洪水量級(jí)就會(huì)大大提高，此種類型的混合型洪水峰高量大，來(lái)勢(shì)兇猛，對(duì)下游人民生命財(cái)產(chǎn)及水利工程的運(yùn)行危害極大。基于這一原因，設(shè)計(jì)中對(duì)混合型洪水的分析計(jì)算，主要針對(duì)“潰壩”消融混合洪水。

（1）冰雪消融型洪水。葉爾羌河高、中山區(qū)冰川、永久性和季節(jié)性積雪極為發(fā)育，這為冰雪消融型洪水提供了豐富的物質(zhì)條件，每年汛期，隨著氣溫上升，冰雪消融補(bǔ)給河流。每次大的升溫過(guò)程，必伴隨消融洪水發(fā)生，消融型洪水是葉爾羌河四類洪水中發(fā)生頻次最高、最基本的一類洪水。此類洪水特點(diǎn)是洪峰不高，洪量較大，洪水過(guò)程持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

（2）“潰壩型”洪水。“潰壩型”洪水又稱冰川湖突發(fā)性洪水。葉爾羌河冰川潰決洪水主要發(fā)源地在葉爾羌河支流克勒青河，克勒青河上發(fā)育的冰川與克勒青河近乎正交的河谷冰川的發(fā)育，是形成該型洪水的前提條件。已探明：克亞吉爾冰川及特拉木坎力冰川前進(jìn)中阻塞葉爾羌河上游最大支流克勒青河，分別形成了克亞吉爾及特拉木坎力堰塞湖，在特定的水力學(xué)條件下，堰塞湖潰口，湖水以高水頭下泄，是形成“潰壩型”洪水的直接原因。“潰壩型”洪水的時(shí)空分布，主要取決于冰川的動(dòng)態(tài)變化。如1961年9月4日發(fā)生的洪水，洪水總歷時(shí)28小時(shí)，峰現(xiàn)時(shí)間0.5小時(shí)，最大洪峰流量6270m3/s，割去基流后次洪水總量達(dá)1.519×108m3左右。 圖1葉爾羌河上游冰分布示意圖 圖21961年9月潰壩型洪水過(guò)程線2.3泥沙。通過(guò)分析計(jì)算，依扎克水電站壩址處的多年平均懸移質(zhì)輸沙量為2617萬(wàn)t，多年平均推移質(zhì)輸沙量為393萬(wàn)t，多年平均輸沙總量為3010萬(wàn)t。依扎克水電站水庫(kù)汛期排沙運(yùn)行，經(jīng)泥沙淤積初步計(jì)算，水庫(kù)在施工期時(shí)，總淤積量0.27億m3，剩余總庫(kù)容1.58億m3；水庫(kù)運(yùn)行3年時(shí)，總淤積量0.60億m3，剩余總庫(kù)容1.25億m3；水庫(kù)運(yùn)行6年時(shí)，總淤積量1.01億m3，剩余總庫(kù)容0.84億m3，水庫(kù)庫(kù)容損失較快，在幾年內(nèi)就小于1.0億m3。 3. 設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1壩型選擇。考慮葉爾羌河洪水特點(diǎn)，安全性最好的壩型是混凝土重力壩，同時(shí)也便于布置泄洪建筑物，但由于壩址深厚覆蓋層影響，不宜采用。河道狹窄較適宜混凝土拱壩，但由于壩址位于高震區(qū)，拱壁薄安全性不足，拱壁厚就與重力壩類似，因此混凝土拱壩也不適宜。按照新疆多年筑壩經(jīng)驗(yàn)，依扎克工程壩型采用當(dāng)?shù)夭牧蠅屋^好，但壩址處河道狹窄，需要注意泄洪建筑物的布置。

3.2泄洪建筑物布置。葉爾羌河洪水峰高量大，同時(shí)河水含沙量大，因此，泄洪建筑物設(shè)置了深孔（導(dǎo)流兼泄洪洞）、中孔（排沙兼泄洪洞）和表孔溢洪道。由于深孔在施工期擔(dān)任導(dǎo)流任務(wù)，后期改建為永久泄洪洞，因此深孔進(jìn)口底板高程及泄洪規(guī)模由施工期導(dǎo)流規(guī)模決定。中孔進(jìn)口高程為滿足發(fā)電洞進(jìn)口“門前清”排沙要求，按照水庫(kù)運(yùn)行方式要求，中孔需將5月上旬河道來(lái)水完全下泄，以此確定中孔進(jìn)口高程及孔口尺寸。在泄量分配上，導(dǎo)流兼深孔泄洪洞的泄流能力是由施工期導(dǎo)流規(guī)模決定的，在深孔滿足水庫(kù)緊急放空要求的情況下，根據(jù)水庫(kù)洪水調(diào)節(jié)要求確定表孔的規(guī)模，從而確定泄洪建筑物的規(guī)模。表孔應(yīng)充分發(fā)揮表孔溢洪道的超泄能力，加大溢洪道的泄量，在設(shè)計(jì)(或校核洪水)位時(shí)，其泄量應(yīng)占總下泄量的1/2～2/3以上。因此，表孔溢洪道是泄洪建筑物布置的重點(diǎn)，也是工程安全的重要保證。從地形條件來(lái)看：左岸階地基巖高程1910m～1920m，寬約30m，階地左側(cè)岸坡坡高大于200m，邊坡走向近EW向，自然坡度30°～45°；階地右側(cè)靠近河床基巖陡直下切，基巖高程很低。若溢洪道太寬，就要在階地左側(cè)挖山或右側(cè)填筑，存在高邊坡處理等工程問(wèn)題，也會(huì)增大工程投資；若溢洪道太窄，閘前水深增加，閘門設(shè)計(jì)難度劇增，同時(shí)，由于溢洪道單寬流量的增加，在深厚覆蓋層上的消能工設(shè)計(jì)難度將加大，投資也會(huì)增加。另一方面，若泄洪建筑物規(guī)模減小，設(shè)計(jì)洪水位和校核洪水位會(huì)增大，壩高將增加，大壩投資隨之增加。因此，如何合理利用左岸階地布置溢洪道并協(xié)調(diào)壩高是表孔溢洪道設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。在工程設(shè)計(jì)中，擬定了三個(gè)溢洪道方案進(jìn)行工程投資比較。

隨著溢洪道堰頂寬度(凈寬)減少及堰頂高程的抬高，大壩壩頂高程在抬高，大壩填筑量、投資均在增加；同時(shí)，溢洪道砼量及開挖量、金屬結(jié)構(gòu)量隨之在減少，溢洪道投資在減少。從總體投資來(lái)說(shuō)，大壩投資增量小于溢洪道投資增量，方案三適當(dāng)增加堰頂高程、減少堰寬，增加壩頂高程最經(jīng)濟(jì)。

4. 結(jié)語(yǔ)葉爾羌河洪水峰高量大，河水含沙量大，依扎克壩址位于高震區(qū)，河道狹窄，覆蓋層深厚，兩岸山體高大雄渾，當(dāng)?shù)夭牧蠅蔚男购榻ㄖ锊贾秒y度較大，泄洪建筑物投資在建筑物投資中比例較大。隨著壩高的增加，大壩投資相應(yīng)增加；但同時(shí)也能夠減少泄洪建筑物、進(jìn)場(chǎng)道路等投資，在大壩投資增量小于溢洪道投資增量的情況下，將規(guī)劃的幾個(gè)水電站合并開發(fā)，能夠減少梯級(jí)開發(fā)總投資。