嘉陵江亭子口水利樞紐
一、工程概況
亭子口水利樞紐工程位于四川省廣元市蒼溪縣境內(nèi)，下距蒼溪縣城15km，是嘉陵江干流開(kāi)發(fā)中唯一的控制性工程，以防洪、灌溉及城鄉(xiāng)供水、發(fā)電為主，兼顧航運(yùn)，并具有攔沙減淤等效益的綜合利用工程。
壩址以上流域面積61089km2，占嘉陵江流域面積的38.2%。壩址區(qū)多年平均降水量995.8mm，多年平均流量598m3/s，多年平均徑流量189億m3。多年平均懸移質(zhì)年輸沙量4880萬(wàn)t，多年平均含沙量2.54kg/ m3。
水庫(kù)正常蓄水位458m，死水位438m，設(shè)計(jì)洪水位461.3m，校核洪水位463.07m，總庫(kù)容40.67億m3。水庫(kù)預(yù)留防洪庫(kù)容10.6億m3（非常運(yùn)用時(shí)為14.4億m3）,可灌溉農(nóng)田292.14萬(wàn)畝，電站裝機(jī)1100MW，通航建筑物為2×500t級(jí)。工程等別為Ⅰ等，工程規(guī)模為大（1）型。
壩址區(qū)出露地層為白堊系下統(tǒng)蒼溪組（K1C）砂巖、粉砂巖、粘土巖，總厚度約427～500m，為軟硬相間不等厚的層狀巖層。主要的砂巖層位有K1C6-1、K1C4-2、K1C3-2、K1C2-3、K1C2-1等5層，除K1C4-2層為長(zhǎng)石石英砂巖結(jié)構(gòu)較疏松，為軟巖外，其余4層均為較堅(jiān)硬的砂巖，其中河床壩基下K1C2-1層砂巖厚23～28m。壩區(qū)第四系分布較廣，主要為河流沖積與崩滑堆積。河床沖積砂礫石厚6～13.50m；左岸崩滑體厚度一般20～40m，最大厚度63m。厚層砂巖（K1C2-1、K1C2-3以及K1C3-2）中共分布軟巖31層，河床部位控制性軟巖為NS2-1-5、NS2-1-8、NS2-1-9和K1C2-2層。軟巖中軟弱夾層共有31條。
亭子口水利樞紐由大壩、泄洪建筑物、電站、通航建筑物及灌溉渠首等組成。大壩為混凝土重力壩，壩軸線總長(zhǎng)995.4m，壩頂高程465.0m，最大壩高116m。樞紐布置方式：河床中間布置8個(gè)表孔、5個(gè)底孔及消能建筑物，底孔（兼作排砂孔）布置在表孔左側(cè)，河床左側(cè)布置壩后式電站廠房，河床右側(cè)布置垂直升船機(jī)，兩岸布置非溢流壩段。永久建筑物主體工程量：土石方明挖812.0萬(wàn)m3，砼522.6萬(wàn)m3，鋼筋69088t，鋼材39766t。工程總工期81個(gè)月，從施工準(zhǔn)備開(kāi)始到第一臺(tái)機(jī)組發(fā)電工期為72個(gè)月。工程靜態(tài)總投資153.74億元，總投資168.53億元。
二、工程設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)難題
1 、大壩深層抗滑穩(wěn)定
壩基巖體由軟巖與中硬巖互層組成，巖層內(nèi)均存在緩傾下游的軟弱夾層，大壩建基巖體中分布的軟弱夾層或軟巖可構(gòu)成對(duì)大壩抗滑穩(wěn)定不利的滑面。按現(xiàn)行規(guī)范需進(jìn)行深層抗滑穩(wěn)定分析。
從國(guó)內(nèi)外在紅層壩基礎(chǔ)巖體上建壩出現(xiàn)的事件來(lái)看，首要的問(wèn)題是壩基中的軟弱夾層問(wèn)題。亭子口水利樞紐在壩基內(nèi)普遍存在的軟弱夾層，其抗剪強(qiáng)度低，構(gòu)成了壩基穩(wěn)定的主控因素。由于軟弱夾層力學(xué)參數(shù)的不確定性，巖體結(jié)構(gòu)條件及巖性等的差異導(dǎo)致壩基深層滑移模式的復(fù)雜性，給重力壩壩基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及工程處理措施的確定等帶來(lái)一系列的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。本工程共有50壩段，根據(jù)各壩段夾層分布高程及壩體下游是否相應(yīng)存在抗力巖體，分別采取雙斜滑面法、單滑面法計(jì)算。
深層抗滑穩(wěn)定基礎(chǔ)處理措施一般有壩踵設(shè)混凝土齒槽切斷夾層面、壩前加防滲板降低揚(yáng)壓力、壩基設(shè)排水洞降低滲透壓力、壩趾加固增加抗力體抗力等方法，經(jīng)綜合比較，采用在壩踵以下設(shè)混凝土齒槽的方案投資較省、施工方便、安全可靠，因此，推薦采用此方案。為保證混凝土齒槽發(fā)揮作用，將混凝土齒槽深入夾層以下2.5m。
2、 高水頭底孔體型
底孔的主要任務(wù)是泄洪、排沙，并兼做施工期導(dǎo)流底孔。亭子口水利樞紐設(shè)有5個(gè)底孔，底孔采用底流消能型式。底孔弧形工作閘門設(shè)計(jì)條件下運(yùn)行水頭為87.8m，校核條件下的運(yùn)行水頭為89.54m。底孔設(shè)計(jì)流量為9800m3/s，入消力池流速為45m/s。流量大、孔數(shù)多及孔口尺寸大是亭子口底孔設(shè)計(jì)中的一大特點(diǎn)。另外，在高水頭及高含砂的運(yùn)用條件下，其空蝕和沖蝕問(wèn)題是亭子口工程設(shè)計(jì)中的又一關(guān)鍵技術(shù)難題。
底孔作為永久主要泄洪建筑物，其閘門開(kāi)啟頻繁，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，為解決閘墩下游立軸旋渦空化空蝕及消力池底板沖蝕問(wèn)題，根據(jù)高水頭運(yùn)用條件下的弧形閘門止水要求，在底孔有壓段出口采用突擴(kuò)、突跌體型和充壓伸縮式止水方式，消力池采用跌坎式方案。
3 、泥沙淤積問(wèn)題
亭子口水利樞紐位于多沙河流，樞紐建成運(yùn)行后，將不同程度的改變水流泥沙運(yùn)行規(guī)律，勢(shì)必對(duì)上、下游河勢(shì)產(chǎn)生長(zhǎng)遠(yuǎn)影響。因此認(rèn)真研究庫(kù)區(qū)泥沙淤積發(fā)展趨勢(shì)、壩前淤積形態(tài)和分析泥沙淤積對(duì)壩區(qū)河勢(shì)及樞紐建筑物的影響，提出相應(yīng)的工程措施，確保工程安全運(yùn)行和綜合效益的發(fā)揮，這是亭子口工程設(shè)計(jì)的又一關(guān)鍵技術(shù)難題。
4、 三期截流落差大
三期截流戧堤布置在明渠上游進(jìn)口段，截流時(shí)水流僅能從壩體底孔下泄。三期截流安排在第5年11月進(jìn)行，預(yù)進(jìn)占流量和截流流量均為11月10％頻率月平均流量641m3/s。經(jīng)計(jì)算，截流閉氣總落差為7.78m，龍口最大平均流速為8.89m/s。如此大的截流落差，在丘陵地區(qū)的大江大河上屬悍見(jiàn)。同時(shí)由于導(dǎo)流明渠底板平整光滑，不利于截流拋投材料穩(wěn)定，截流相當(dāng)困難。因此研究單戧堤和雙戧堤截流方案，分析研究截流龍口水力特性和截流拋石粒徑等截流要素，提出安全、經(jīng)濟(jì)的截流措施，也成為亭子口工程設(shè)計(jì)的一大關(guān)鍵技術(shù)難題。
三、工程進(jìn)展
亭子口水利樞紐工程于2009年11月正式開(kāi)工，2010年1月23日大江成功截流。截止2010年1月左、右岸進(jìn)場(chǎng)及場(chǎng)內(nèi)公路均已具備通車條件并投入使用，水廠、砂石加工系統(tǒng)和混凝土系統(tǒng)運(yùn)行基本正常，右岸導(dǎo)流明渠前期工程已經(jīng)完工，左岸非溢流壩段開(kāi)挖也基本完成，準(zhǔn)備開(kāi)始澆筑砼，左岸大園包崩滑體治理預(yù)計(jì)在2010年汛前完成施工，大壩工程已經(jīng)開(kāi)始基礎(chǔ)混凝土澆筑。 2011年8月14日首臺(tái)機(jī)組座環(huán)開(kāi)始安裝，標(biāo)志著亭子口樞紐機(jī)電安裝正式拉開(kāi)了帷幕。2012年9月4日，亭子口一號(hào)機(jī)組定子開(kāi)始安裝，10月16日三期截流通過(guò)水規(guī)總院安全鑒定。2013年6月18日底孔成功下閘蓄水，首臺(tái)機(jī)組2013年8月12日發(fā)電投入商業(yè)運(yùn)行、8月30日第二臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。2014年5月1日第四臺(tái)機(jī)組發(fā)電，標(biāo)志著亭子口水電站4臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電，比原計(jì)劃提前4個(gè)月。5月24日，亭子口水利樞紐正常蓄水位順利通過(guò)安全鑒定。2019年6月29日，亭子口水利樞紐升船機(jī)正式啟用。