光照水电站枢纽布置设计

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方案 3 虽为地面厂房布置 , 但厂房位于 4 号冲 沟处 , 存在陡冲沟水流及泥石流直冲厂房的隐患 , 且尾水受大坝泄洪的影响较大 , 投资也是较多的 。
方案 4 采用坝后式厂房 , 虽然布置较紧凑 , 但 厂房基础的开挖对大坝基础产生切脚 , 对大坝稳定 不利 , 且尾水受 4 号和 5 号冲沟洪积物的影响较 大 , 坝体泄洪也会带来影响 ; 另外 , 对大坝的施工 干扰较大 , 特别是对大坝转为碾压混凝土坝后的施 工更为不利 , 首台机发电也要晚半年 , 工程投资较 方案 1 、方案 2 要高 , 与方案 3 相当 。
2 坝址 、坝线及坝型选择
211 坝址选择 在北 盘 江 中 游 虎 跳 峡 出 口 至 光 照 小 河 口 长 约
5km 的河段上 , 从上游至下游分别拟定了佐格、半 坡和光照3个坝址进行比选 ,坝址相距118和016
① 收稿日期 : 2004208202 作者简介 : 陈能平 (19612) , 男 , 贵州省遵义市人 , 高级工程 师 (教授级) , 国家一级注册结构师 , 在职硕士研究 生 , 从事水电工程设计及技术管理工作 。
认为 : 两坝线地质条件相当 、各有利弊 , 上坝线除 远景的通航建筑物不如下坝线外 , 上坝线河谷较狭 窄 、完整性较好 、优势突出 , 使得在坝体工程量 、 施工工期和工程投资方面明显少于下坝线 , 故而选 择上坝线 。 213 坝型选择
选定上坝线后 , 可行性研究设计阶段拟定了面 板堆石坝 、重力坝 、拱坝 3 大类坝型 , 其中 : 在重 力坝类中拟定了碾压混凝土重力坝 、常态混凝土重 力坝 ; 在拱坝类中拟定了混凝土拱坝 、重力拱坝 。 从材料上又分为堆石坝 、碾压混凝土坝和常态混凝 土坝 3 大类 。综合比较情况见表 1 。
·33 ·
第 18 卷第 5 期 贵州水力发电 2004 年 10 月
km , 区间无支流汇入 。3 个坝址的优缺点如下 :
标 、施工工期 、工程投资等方面均不如光照坝址 ,
(1) 从地形地质角度分析 , 佐格坝址宜建心墙 最后选择光照坝址 。
光照枢纽为 Ⅰ等大 (1) 型工程 , 主要建筑物为 1 级建筑物 。
该工程建成后 , 可较大幅度地提高北盘江干流 的径流调节能力 , 近期可改善航运条件 , 增加下游 马马崖和董箐 2 个梯级电站的保证出力 , 还可拦截 上游大量泥沙 , 提高灌溉 、供水条件及能力 , 发展 库区养殖业 、旅游业和航运业 。
枢纽河段两岸山体雄厚 , 分水岭高远 , 河谷横 断面呈“V”型 , 两岸各发育有 3 条冲沟 , 其中Ⅱ号 与 Ⅲ号冲沟、Ⅳ号与 Ⅴ号冲沟基本呈对称发育 , Ⅱ号、 Ⅲ号冲沟常年有水 , 其余冲沟则只有雨季才形成表 流。河段进口处地形宽缓 , 进入峡谷后逐渐变窄陡 , 两岸基本对称 , 自然坡度为 40°~50°, 枯期河水面 宽 50~85 m , 水深 015~2 m。两岸基岩裸露 , 覆盖 层零星分布 , 河床覆盖层厚 4~2618 m。
地质条件方面 , 两坝线坝基的岩性及构造条件
理难度大等诸多不利问题 。因此 , 首先将半坡坝址 放弃 。
基本相当 。 从枢纽布置的格局上分析 , 上 、下坝线没有本
(3) 对于佐格和光照坝址而言 , 2 个坝址河段 相距 214 km , 但光照坝址在基本不增加耕地淹没 的情况下 , 比佐格坝址可多获得 412 m 水头 、2 亿 m3 库 容 , 可 增 加 保 证 出 力 819 MW 、年 发 电 量 0178 亿 kW·h 。

18
卷第
5

GU
贵州水力发电 IZHOU WA TER POW
ER
2004

10

光照水电站枢纽布置设计
陈能平
(武汉大学 , 湖北 武汉 430072)
摘 要 : 光照水电站是北盘江干流 11 个规划梯级水电站中最大的水电站 , 是贵州省 “西电东送”第二批建设项 目中又一大型水电工程 。光照枢纽工程由河床混凝土挡水及泄水建筑物 、右岸引水发电系统和左岸通航建筑物 三大部分组成 。工程可行性研究设计阶段大坝选择混凝土重力坝 , 为时机成熟时最终转为 200 m 级碾压混凝土 重力坝作了充分准备 。目前 , 将坝型转为碾压混凝土重力坝的科研设计工作已全面展开 。 关键词 : 水工结构 ; 坝线坝型 ; 枢纽布置 ; 方案设计 ; 光照水电站 中图分类号 : TV222 文献标识码 : B 文章编号 : 100720133 (2004) 0520033204
表 1 光照水电站坝型比选综合分析汇总
坝 型
比较条件
混凝土 碾压混凝 常态混凝 面板堆石坝 土重力坝 土重力坝
常态混凝 土拱坝
常态混凝土 重力拱坝
地形条件
建溢洪道不利
工程地质条件 防渗较不利
枢纽布置条件 较不利
有利 有利 有利
有利 有利 有利
坝肩上部地形单薄 , 不利 岩性较复杂 、软硬相间 ; 防渗较不利 稍不利
碾压混凝土重力坝在适应地形地质条件 、枢纽 布置 、施工工期 、工程投资等方面在混凝土坝型中
优势突出 , 但鉴于该坝型坝高近 200 m , 已属当今 国内外高碾压混凝土坝之一 , 还有待进一步的分析 研究 。
在常态混凝土坝中 , 重力坝除在工程投资方面 稍逊于拱坝和重力拱坝外 , 在适应地形地质条件 、 枢纽布置 、施工条件方面均具有优势 , 且工程施工
(5) 佐格坝址地形开阔 , 枢纽建筑物可分散布 置 , 并可充分利用天然垭口布置溢洪道 , 且开挖边 坡较低 , 施工干扰小 , 运行条件好 。但因河谷较光 照坝址开阔 , 坝体工程量大 , 按同类坝型投资相 比 , 光照坝址的投资较佐格坝址要少数亿元 。
基于佐格坝址除在地形条件 、枢纽布置和防渗 规模方面具有优势外 , 在工程地质条件 、水能指
坝肩上部地形单薄 , 不利 与常态混凝土拱坝相同 有利
枢纽运行条件 较差


稍差

施工条件

较好
较好
较差
较差
施工总工期 相当
来自百度文库
短一年 相当
相当
相当
工程投资
较多
较少
居中
居中
居中
面板堆石坝除地基承载能力及变形因要求不高 有富余外 , 在地质条件 、地形条件 、枢纽布置 、运 行安全性 、施工条件 、施工工期和工程投资等方面 与混凝土坝相比均无优势 。
北盘 江 洪 水 主 要 由 暴 雨 形 成 , 1 % , 011 % , 012 %的洪峰流量分别为 8 010 , 10 400 和 11 900 m3/ s。
北盘江的泥沙以悬移质为主要特征 , 多年平均 含沙量 21085 kg/ m3 , 多年平均输沙量 1 700 万 t 。
枢纽河段从半坡至光照小河口长约 115 km , 河流由 S25°W 流入坝址峡谷河段 , 出峡谷后转向 S10°E , 经过急滩后流出枢纽河段 。
方案 2 虽然需要设置调压井 , 但技术上可行 , 在地形地质条件 、枢纽布置 、水力学条件及施工和 运行等条件方面优势突出 , 在工期与投资方面也较 优 ; 此外厂房的施工对大坝的影响较小 , 下一步若 大坝转为碾压混凝土坝也有利于大坝的快速施工 。 故综合比较最终选择方案 2 为光照水电站的枢纽布 置 , 其主要格局 (见图 1) 是 : 河床挡水及泄水建筑 物 , 左岸通航建筑物 , 右岸引水系统和 2 号冲沟口 地面厂房 。

0 概述
光照水电站位于北盘江干流中游 , 坝址左 、右 岸分别是贵州省关岭县和晴隆县 。电站距贵阳 162 km 。
光照水电站是以发电为主 , 兼顾航运 、灌溉 、 供水及其他综合效益的水利枢纽 , 采用堤坝式开 发 。水库正常蓄水位 745 m 时相应库容 31135 亿 m3 , 为不完全多年调节水库 。电站装机 4 台 , 总 容量 1 040 MW , 保证出力 18012 MW , 年发电量 27154 亿 kW·h 。电站在电力系统中主要承担调峰 、 调频 、事故及负荷备用 。
(1) 方案 1 : 右岸引水系统 + 右岸地下厂房 ; (2) 方案 2 : 右岸引水系统 + 右岸地面厂房 (2 号冲沟处) ; (3) 方案 3 : 右岸引水系统 + 右岸地面厂房 (4 号冲沟处) ; (4) 方案 4 : 坝后式厂房 。
从各方案的综合比较得出 : 方案 1 采用地下厂 房 , 运行条件不如地面厂房 , 虽然与大坝的施工干 扰小 , 但地下工程的不确定因素较地面厂房多 。
3 枢纽布置方案设计
在坝线坝型比较的基础上 , 根据地形地质条件 及枢纽建筑物布置的适宜性 , 确定了枢纽布置格 局 , 即挡水建筑物占据河床 , 发电厂房与引水系统 占据右岸或河床 (坝后式厂房) , 通航建筑物占据左 岸 , 相互有联系 , 但也相对独立 。
在坝型选定的前提下 , 因通航建筑物设计在左 岸 , 不会构成对枢纽布置格局的影响 , 故枢纽布置 方案比选的主要不同点在于引水发电系统的布置格 局上 , 考虑了 4 个引水发电系统代表方案 :
枢纽区从上游至下游出露地层由老到新为三叠 系下统飞仙关组 、永宁镇组及中统关岭组 , 第四系 地层零星分布 。
枢纽区内断层数量不多 , 对工程建筑物有影响 的主要为 F1 , F2 两条规模不大的断层 。
大坝坐落在 T1yn1 岩层上 , T1yn1 灰岩的岩性均 一 、岩体完整 、力学强度较高 。坝基抗滑稳定分析 表明 , 坝基深层滑动不是控制条件 , 主要是沿地基 接触面的浅层滑动起控制作用 。
质区别 , 但上坝线建坝的地形条件较下坝线好 , 河 谷狭窄 , 按同类坝型相比 , 上坝线坝体工程量及投 资明显少于下坝线 , 且相应施工工期可少 1 年 。
通过对 2 条坝线的地形地质条件 、枢纽布置和 施工条件 、施工工期和工程投资等方面的综合比较
(4) 佐格坝址的地形条件较光照坝址优越 , 但 坝址茅口灰岩 P1m 的岩溶十分发育 , 不仅溶洞众 多 , 而且河边有大岩溶泉及地下暗河分布 , 水文地 质条件复杂 。而光照坝址的工程地质和岩溶水文地 质条件较佐格坝址优越 。
212 坝线选择 选定光照坝址后 , 在 T1yn1 和 T1yn3 地层中分
别选取了上 、下 2 条坝线进行比较 。两坝线相距 200~300 m 。
从地形条件方面 , 两坝线河谷横断面基本呈对 称的 “V”型横向谷 , 但下坝线河谷较上坝线宽 , 两岸地形在 750 m 高程以上因下游临空山体变得单 薄 , 坝基稳定条件不如上坝线 。
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陈能平 : 光照水电站枢纽布置设计 2004 年第 5 期
技术难度相对简单 , 不利因素引起工程投资和工期 增加的风险相对较小 , 一个更有利的条件是待时机 成熟时向碾压混凝土坝转化最为方便 , 枢纽布置和 大坝外形可以基本不变 , 故选择常态混凝土重力坝 作为可研阶段的代表坝型 。
光照水电站是贵州省 “西电东送”第二批建设 项目中又一大型水电工程 , 可行性研究报告 (等同 初步设计) 已于 2003 年 8 月通过了由水电水利规划 设计总院会同贵州省计委主持的审查 。
1 自然条件
北盘江流域属亚热带高原季风气候区 , 流域多 年平均降雨量为 1 17818 mm。电站坝址以上流域面 积为 13 548 km2 , 多年平均径流量 8111 亿 m3 。坝址 区气候温和 , 多年平均气温为 18 ℃, 多年平均水温 为 1719 ℃, 多年平均相对湿度为 82 % , 多年平均蒸 发量为 98011 mm , 实测最大风速为 20 m/ s。
堆石坝或混凝土重力坝 ; 半坡坝址宜建堆石坝 ; 光 照坝址宜建堆石坝 、重力坝或重力拱坝 。
(2) 3 个坝址相比 , 半坡坝址明显较差 。首 先 , 从建坝地形而言与光照坝址接近 , 不如佐格坝 址那样有河弯及垭口地形优势 ; 其次 , 坝址地层岩 性软弱 , 风化深 , 只局限于建堆石坝 , 不如另 2 个 坝址选择论证余地大 , 且右坝肩存在较大滑坡体 ; 再次 , 主体建筑物工程量大 , 在工程技术方面存在 溢洪道高边坡稳定 、地下工程成洞条件差及工程处
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