大峽水電站工程壩址比選淺析

許方盛 熊毅 李雙霞 鄒巖 丁舜

(孝感市水利勘測設(shè)計(jì)院,湖北孝感 432000)

大峽水電站工程壩址比選淺析

許方盛 熊毅 李雙霞 鄒巖 丁舜

(孝感市水利勘測設(shè)計(jì)院,湖北孝感 432000)

大峽水電站是泉河流域水電梯級(jí)開發(fā)的第三級(jí),工程河段兩岸陡峻、河谷深切,兩岸山高體厚,出露巖層為寒武～奧陶系洞河群,適宜修建重力壩。根據(jù)流域水能梯級(jí)開發(fā)規(guī)劃,壩址初選在大峽以下至小峽之間的1.25km河段。本文對(duì)比分析上、下壩址在工程地形、地質(zhì)、施工條件以及工程造價(jià)、效益等各方面的優(yōu)缺點(diǎn)后,權(quán)衡利弊,推薦下壩址方案。

大峽水電站 重力壩 壩址比選

1 工程概況

泉河位于湖北省竹溪縣境內(nèi)，為堵河西支泗河上游的一級(jí)支流，源于竹溪縣大巴山南，河流全長82.2km，流域面積894.6km，干流天然落差1697m，理論水能蘊(yùn)藏量9.61萬kW，規(guī)劃分五級(jí)梯級(jí)開發(fā)。大峽水電站是泉河流域水電梯級(jí)開發(fā)的第三級(jí)，正常蓄水位565.00m，裝機(jī)2×10MW。根據(jù)流域梯級(jí)規(guī)劃，壩址在大峽以下至小峽之間1.25km的河段選擇。

2 壩址比選

2.1 大峽壩址(下壩址)及樞紐布置

下壩址位于大峽下段狹窄形河谷出口以上0.4km，正常蓄水位壩軸線長約187.0～152.5m，兩岸陡峻，呈典型不對(duì)稱“V”型峽谷，出露地層主要為寒武系～奧陶系洞河群，薄層片狀，炭質(zhì)板巖、千枚巖、硅質(zhì)炭夾灰?guī)r及薄層灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r夾泥質(zhì)條帶灰?guī)r及白云巖，巖層傾向下游偏左岸，傾角13～24°，為半堅(jiān)硬～次堅(jiān)硬巖類，飽和抗壓強(qiáng)度一般為38～76Mpa，抗剪強(qiáng)度0.6～0.65，兩岸山頂高程500～800m，山體寬厚，適宜修建重力壩。

工程樞紐由擋水壩段、溢流壩段、發(fā)電引水建筑物、廠房和變電站等組成。大壩采用整體式砼重力壩設(shè)計(jì)，通過接縫灌漿連成整體，壩高88m，壩軸線長159.51m，壩頂高程568.8.0m，防浪墻頂高程570.0m，壩頂寬6m，壩體最大斷面底寬66.34m。泄水建筑物采用壩頂溢流式，堰頂高程555m，凈寬12m，二孔，挑流消能。發(fā)電輸水系統(tǒng)布置在右岸，由進(jìn)口建筑物、壓力隧洞、廠房及變電站組成，廠房及變電站布置在壩下游河灣折點(diǎn)處寬緩的階地上。

2.2 小峽壩址(上壩址)及樞紐布置

上壩址位于北西25°向南東60°轉(zhuǎn)拆的狹窄漏斗地形河段，該河段為左陡右緩的不對(duì)稱峽谷，河谷深切狹窄，谷底寬10～22m，寬高比1：1，兩岸山體雄厚險(xiǎn)峻，相對(duì)高差1000m左右，為修建重力壩的較理想地形，壩基出露巖層為寒武～奧陶系洞河群下部，主要為炭質(zhì)硅質(zhì)板巖、鈣質(zhì)硅質(zhì)巖，夾灰?guī)r，白云巖。橫向谷段，傾向下游偏左岸、傾角20～30°，半堅(jiān)硬～次堅(jiān)硬巖類，飽和抗壓強(qiáng)度30～50Mpa，抗剪強(qiáng)度0.6～0.7。兩岸山體寬厚，但不對(duì)稱；巖體強(qiáng)度高，力學(xué)性能好，兩岸緩傾角結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，下游無明顯橫向結(jié)構(gòu)面切割，壩肩穩(wěn)定性好。

工程樞紐由擋水壩段、溢流壩段、發(fā)電引水建筑物、廠房和變電站等組成。大壩體型同下壩址，壩頂高程570m，最低建基面高程476m，最大壩高94m，最大斷面底寬76.2m，壩軸線長172.6m。泄水建筑物型式同下壩址。發(fā)電輸水系統(tǒng)與下壩址不同的是壓力隧洞增長約1250m，其余同下壩址發(fā)電引水系統(tǒng)。

2.3 上、下壩址比較

兩個(gè)壩址永久建筑物工程量比較，上、下壩址主要工程量比較：比較項(xiàng)目：明挖土石方(萬m3)下壩址：19.12上壩址：21.03比較項(xiàng)目：洞挖石方(m3)下壩址：978.0上壩址：2045比較項(xiàng)目：混凝土(萬m3)下壩址：17.3 上壩址：22.89比較項(xiàng)目：年發(fā)電量(億kW·h 下壩址：0.532)上壩址：0.486上、下壩址比較：

(1)從工程量及發(fā)電效益看：上壩址工程量明顯比下壩址大，年電能和庫容比下壩址少，單位電能投資較下壩址大。(2)從地質(zhì)方面來看：上壩址為寒武～奧陶系洞河群下部，為橫向谷段，傾向下游偏左岸、傾角20～30°，巖體飽和抗壓強(qiáng)度30～50Mpa、抗剪強(qiáng)度0.6～0.7，兩岸山體寬厚不對(duì)稱；下壩址為寒武系～奧陶系洞河群，巖體呈薄層片狀，橫向谷段，傾向下游偏左岸，傾角13～24°，仍為半堅(jiān)硬～次堅(jiān)硬巖類，飽和抗壓強(qiáng)度38～76Mpa，抗剪強(qiáng)度0.6～65，兩岸山體寬厚，不對(duì)稱。上壩址巖體強(qiáng)度底線僅過軟巖標(biāo)準(zhǔn)，下壩址地質(zhì)條件略優(yōu)于上壩址。(3)從施工方面來看：下壩址峽谷出口河漫灘砂礫石及粘土料較為豐富；小峽以上河段岸坡陡峻，地形狹窄，施工道路及施工場地布置等條件很差；而在大峽峽谷建壩，發(fā)電廠房設(shè)在泉河左岸河漫灘處，發(fā)電引水隧洞比上壩址短1250m，洞挖量劇減，水頭損失也大大減少，施工難度降低，電站建成后的運(yùn)行管理也較方便。(4)水工建筑物布置方案；上壩址大壩、廠房、施工場地略窄狹，開關(guān)站場地窄狹，“V”形河谷庫容甚小，調(diào)節(jié)性能差；基巖裸露，進(jìn)廠公路穿越峽谷，不便；而下壩址軸線以下地形開闊，便于布設(shè)大壩、廠房和開關(guān)站，有一定的庫盆地形形成庫容，水庫調(diào)節(jié)性較好。

3 結(jié)語

上、下壩址均具備建壩的工程地質(zhì)條件，各有利弊。從地形、地質(zhì)條件而論：下壩址明顯優(yōu)于上壩址，尤其是在同等正常高水位時(shí)，具有一定的庫盆地形條件，有一定庫容蓄水能力，可供調(diào)節(jié)，有較好的電能指標(biāo)，且施工場地開闊，易于布置，進(jìn)廠公路方便；下壩址發(fā)電引水系統(tǒng)置于寬闊臺(tái)地，便于施工場地與廠房布置，比上壩址多約7m的水頭。權(quán)衡利弊，下壩址明顯優(yōu)于上壩址，推薦下壩址方案。

[1]孝感市水利勘測設(shè)計(jì)院.湖北省竹溪縣大峽水電站工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告.2007(3).

[2]張麗艷.戈蘭灘水電站壩址比選[J].水利水電工程設(shè)計(jì),2007(3).

[3]陳章淼,代彬.過水灣水庫工程壩址及壩型比選[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2014(1):21-23.