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        獅子坪水電站泄水建筑物的布置特點(diǎn)

        2015-02-01 02:00:30年,
        四川水力發(fā)電 2015年2期
        關(guān)鍵詞:導(dǎo)流洞泄洪洞

        周 躍 年, 童 建 文

        (中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,四川 成都 610072)

        獅子坪水電站泄水建筑物的布置特點(diǎn)

        周 躍 年,童 建 文

        (中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司,四川 成都610072)

        摘要:介紹了獅子坪水電站泄水建筑物的布置特點(diǎn),將放空洞、導(dǎo)流洞和泄洪洞進(jìn)行了整合,采用三洞合一的布置型式,解決了三條隧洞同岸布置、相互影響的難題,節(jié)省了工期和投資,實(shí)踐驗(yàn)證了其可行性和合理性,對(duì)類似工程具有一定的參考價(jià)值。

        關(guān)鍵詞:泄洪洞;放空洞;導(dǎo)流洞;閘門(mén)豎井;旋流豎井;獅子坪水電站;布置特點(diǎn)

        1工程概述

        雜谷腦河為岷江上游的一條支流,發(fā)源于鷓鴣山南麓,于汶川縣威州鎮(zhèn)匯入岷江,全長(zhǎng)168 km,河道平均坡降為18.4‰,全流域面積4 632 km2。獅子坪水電站為雜谷腦河流域水電開(kāi)發(fā)的龍頭水庫(kù)電站工程,壩址位于理縣沙壩鄉(xiāng)小丘地,攔河大壩為礫石土心墻堆石壩,廠址位于樸頭鄉(xiāng)新店子附近。

        獅子坪水電站水庫(kù)正常蓄水位高程為2 540 m,死水位高程為2 460 m,正常蓄水位以下庫(kù)容為1.33億m3,調(diào)節(jié)庫(kù)容為1.19億m3,具有年調(diào)節(jié)性能。該電站最大水頭為451.7 m,最小水頭為344 m,額定水頭390 m。總裝機(jī)容量195 MW,多年平均年發(fā)電量8.761億kW·h。

        獅子坪水電站工程為二等大(2)型工程,主要建筑物有攔河大壩、左岸泄洪洞和放空洞(初期作為導(dǎo)流洞)以及右岸引水發(fā)電建筑物。

        2泄水建筑物布置優(yōu)化過(guò)程

        可研階段,設(shè)計(jì)人員根據(jù)壩區(qū)樞紐布置需要,將泄洪洞、導(dǎo)流洞和放空洞均布置于左岸,采用導(dǎo)流洞先期導(dǎo)流、后期通過(guò)龍?zhí)ь^改建為放空洞、開(kāi)敞式進(jìn)口泄洪洞通過(guò)旋流豎井與放空洞中后段結(jié)合的設(shè)計(jì)方案。導(dǎo)流洞進(jìn)口底板高程為2 418 m,放空洞進(jìn)口底板高程為2 446 m,經(jīng)長(zhǎng)約465 m的有壓上平段和長(zhǎng)約76 m的龍?zhí)ь^段與導(dǎo)流洞結(jié)合,再經(jīng)長(zhǎng)約223 m的無(wú)壓洞段至隧洞出口,放空洞總長(zhǎng)度為782.06 m。放空洞設(shè)事故平板閘門(mén)和工作平板閘門(mén)各一扇,分開(kāi)布置,相距186 m;事故閘門(mén)布置在露天閘門(mén)豎井內(nèi),通過(guò)道路與壩頂交通連接;工作閘門(mén)布置在地下工作閘門(mén)室內(nèi),通過(guò)一條長(zhǎng)度為333.21 m的交通洞與外部連接。泄洪洞進(jìn)口開(kāi)敞式閘室底板高程為2 532 m,閘后接長(zhǎng)約147 m的引水道洞段與旋流豎井渦室相接,通過(guò)高度約112 m的豎井后出水洞段在放空洞龍?zhí)ь^末端下游48.5 m處與放空洞結(jié)合。

        技施設(shè)計(jì)階段,由于放空洞龍?zhí)ь^段后期改建施工工期緊、施工難度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高等情況,通過(guò)設(shè)計(jì)優(yōu)化和復(fù)核,將放空洞和導(dǎo)流洞完全結(jié)合布置,取消了龍?zhí)ь^連接,將進(jìn)口底板高程統(tǒng)一調(diào)整為2 418 m,并將事故(檢修)閘門(mén)和工作閘門(mén)置于同一閘門(mén)豎井中,豎井頂高程為2 549 m,通過(guò)道路與壩頂交通連接。將工作閘門(mén)改為弧形門(mén),平板事故門(mén)及弧形工作門(mén)孔口尺寸分別為4 m×6 m和4 m×5 m,放空洞總長(zhǎng)約768 m。泄洪洞布置不變,下游洞段與放空洞結(jié)合。

        3泄水建筑物所處的工程地質(zhì)條件

        獅子坪水電站放空(導(dǎo)流)洞圍巖由變質(zhì)砂巖與千枚狀板巖組成,巖層走向與洞軸線總體呈大角度相交,裂隙一般延伸程度為中等或短小,面多平直粗糙。開(kāi)挖后地質(zhì)素描顯示,放空(導(dǎo)流)洞圍巖中Ⅲ類、Ⅳ類占85.8%,進(jìn)出口洞段局部為Ⅴ類。

        泄洪洞全長(zhǎng)546.155 m,洞室垂直埋深為50~150 m,洞線穿過(guò)的地層為侏倭組T3zh變質(zhì)砂巖與千枚狀板巖互層,與隧洞呈大角度相交,巖體內(nèi)未見(jiàn)大的斷層通過(guò)。開(kāi)挖后地質(zhì)素描顯示,泄洪洞隧洞段中的圍巖Ⅲ類、Ⅳ類占80.5%,靠近進(jìn)、出口局部洞段的圍巖為Ⅴ類。

        4泄水建筑物的總體布置情況

        獅子坪水電站壩區(qū)樞紐泄水建筑物主要由開(kāi)敞式進(jìn)口旋流豎井消能泄洪洞和有壓接無(wú)壓放空洞組成,布置于壩區(qū)左岸。根據(jù)地形及地質(zhì)條件、壩區(qū)樞紐建筑物布置格局、泄水建筑物布置條件和水力要求等綜合考慮,放空洞軸線在平面上呈彎道布置;泄洪洞下平段與放空(導(dǎo)流)洞軸線的平面交角為21°59'46.980";結(jié)合洞段出口采用擴(kuò)散型明渠與消力池相接。泄水建筑物平面布置形式見(jiàn)圖1。

        圖1 泄水建筑物平面布置圖

        圖2 泄洪洞縱剖面圖

        無(wú)壓泄洪洞采用旋流豎井+出口消力池聯(lián)合 消能型式,當(dāng)為校核洪水位高程2 541.09 m時(shí),泄洪洞最大泄流量為268.8 m3/s。在泄洪洞開(kāi)敞式進(jìn)水閘室內(nèi)設(shè)一道弧形工作閘門(mén),閘室孔口尺寸為6 m×10 m(寬×高),底板高程為2 532 m;泄洪洞上平段為長(zhǎng)147 m、6 m×8.2 m寬×高的圓拱直墻型無(wú)壓洞,底坡i=0.05,后接旋流消能豎井,消能豎井由渦室段、漸變豎井段、豎井段和底部水墊池段組成,總高度為131.1 m。渦室內(nèi)徑為10 m,高度為19.52 m;連接渦室和豎井的漸變段高度為6 m,內(nèi)徑由10 m漸變到6.5 m;消能豎井高度為97.58 m,內(nèi)徑為6.5 m;豎井底部水墊池段深度為8 m,內(nèi)徑為6.5 m。豎井后為泄洪洞下平段,此段至樁號(hào)泄0+308.725 m處與放空(導(dǎo)流)洞結(jié)合。泄洪洞縱剖面見(jiàn)圖1、2。放空(導(dǎo)流)洞由有壓隧洞段、豎井閘室段、無(wú)壓隧洞段和出口消力池組成,在正常蓄水位高程2 540 m時(shí),泄流量約為717.27 m3/s。放空洞進(jìn)口底板高程為2 418 m,有壓洞段長(zhǎng)約287 m,斷面型式為圓拱直墻型,洞寬為5 m,洞高7 m,底坡為i=0.003 5,其后為豎井閘室段,內(nèi)設(shè)平板事故門(mén)和弧形工作門(mén)各一道,孔口尺寸分別為4 m×6 m和4 m×5 m,閘室底高程為2 417 m,平板事故門(mén)由豎井上部卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)操作,弧形工作門(mén)由液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作。豎井閘室后接無(wú)壓隧洞,斷面型式為圓拱直墻型,斷面尺寸5 m×7 m,底坡i= 0.011,無(wú)壓洞段長(zhǎng)453.15 m,放空(導(dǎo)流)洞總長(zhǎng)約768 m。在放空(導(dǎo)流)洞樁號(hào)放(導(dǎo))0+602.25處與泄洪洞相結(jié)合。放空(導(dǎo)流)洞縱剖面見(jiàn)圖1、3。

        圖3 放空洞縱剖面圖

        5泄水建筑物運(yùn)行情況

        2004年12月28日大壩截流成功,導(dǎo)流洞開(kāi)始過(guò)水;2009年9月21日,獅子坪水電站下閘蓄水成功,標(biāo)志著導(dǎo)流洞順利完成任務(wù),以后完全可以作為放空洞使用。

        獅子坪水電站泄水建筑物自建成運(yùn)行至今,工作狀態(tài)良好;特別是其經(jīng)歷了“5.12”汶川大地震考驗(yàn),經(jīng)震后檢查并對(duì)監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行分析得知,泄水建筑物各部位結(jié)構(gòu)均未發(fā)現(xiàn)異常,完全能夠滿足長(zhǎng)期安全運(yùn)行要求。

        6結(jié)語(yǔ)

        受壩區(qū)樞紐建筑物布置條件和地形、地質(zhì)條件的限制,獅子坪水電站的泄洪洞、放空洞和導(dǎo)流洞均須布置于壩區(qū)左岸。如何在左岸有限的范圍內(nèi)將三大泄水建筑物協(xié)調(diào)布置是工程設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。為此,設(shè)計(jì)人員開(kāi)展了多方案的比較和優(yōu)化布置研究,結(jié)合水工模型試驗(yàn)驗(yàn)證,最終采用將泄洪洞、放空洞和導(dǎo)流洞三結(jié)合的布置格局,將放空洞和導(dǎo)流洞完全結(jié)合,使樞紐布置更為緊湊、合理,充分滿足了大壩施工期導(dǎo)流、運(yùn)行期泄洪消能和水庫(kù)放空等多種功能要求。同時(shí),節(jié)約了工程投資,縮短了施工工期,具有較好的經(jīng)濟(jì)效益,值得類似工程推廣應(yīng)用。

        周躍年(1959-),女,江蘇江陰人,高級(jí)工程師,從事水工建筑物設(shè)計(jì)工作;

        童建文(1965-),男,四川崇州人,教授級(jí)高級(jí)工程師,學(xué)士,從事水工建筑物設(shè)計(jì)工作.

        (責(zé)任編輯:李燕輝)

        阿根廷最大的水電工程開(kāi)工

        阿根廷基什內(nèi)爾-塞佩里克水電站項(xiàng)目開(kāi)工令簽署及視頻開(kāi)工儀式日前在京舉行。該項(xiàng)目是阿根廷最大的水電站,也是中國(guó)企業(yè)在海外承攬的金額最大電力項(xiàng)目,由一家中國(guó)企業(yè)與阿根廷EISA公司組成聯(lián)營(yíng)體實(shí)施。基什內(nèi)爾-塞佩里克水電站是阿根廷最大的水電工程項(xiàng)目,也是阿根廷歷史上最大的工程項(xiàng)目。1975年,該項(xiàng)目啟動(dòng)規(guī)劃,經(jīng)過(guò)不懈努力,工程從夢(mèng)想即將變成現(xiàn)實(shí)?;矁?nèi)爾-塞佩里克水電站項(xiàng)目位于阿根廷最大的河流——圣克魯斯省的圣克魯斯河上,由兩座總裝機(jī)174萬(wàn)千瓦的水電站構(gòu)成,其中基什內(nèi)爾水電站裝機(jī)114萬(wàn)千瓦,塞佩里克水電站裝機(jī)60萬(wàn)千瓦,合同金額55.6億美元。

        收稿日期:2014-12-11

        文章編號(hào):1001-2184(2015)02-0082-03

        文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

        中圖分類號(hào):TV7;TV222;TV65

        作者簡(jiǎn)介:

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