索風(fēng)營水電站樞紐布置及主要建筑物

索風(fēng)營水電站樞紐布置及主要建筑物鄭治韋曉明（貴陽勘測設(shè)計(jì)研究院，貴州貴陽550002）關(guān)鍵詞：樞紐布置水工建筑物索風(fēng)營水電站摘要：索風(fēng)營水電站建設(shè)是國家“十五”重點(diǎn)工程項(xiàng)目之一，是烏江干流上的第三個梯級電站，工程以發(fā)電為主，還承擔(dān)調(diào)峰、調(diào)頻、事故備用等任務(wù)。該工程投資少、移民少、淹沒少、工期短、交通方便，電站樞紐采用碾壓混凝土重力壩，壩右岸地下廠房，左岸導(dǎo)流洞（渠）的布置方案，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)越。當(dāng)前需要加快前期準(zhǔn)備工作，進(jìn)行科學(xué)管理、精心設(shè)計(jì)和施工，以適應(yīng)“西電東送”戰(zhàn)略的要求。1工程概況索風(fēng)營水電站位于貴州省修文、黔西兩縣交界的烏江中游六廣河段上，是烏江干流開發(fā)的第三級水電站，電站距上游東風(fēng)水電站35.5km，距下游烏江渡水電站74.9km，距貴陽直線距離為54km。該工程地處黔中腹地省負(fù)荷中心，壩址控制流域面積21862km2，占全流域面積的24.9%，流域內(nèi)雨量豐沛，多年平均降雨量1102mm，多年平均流量395m3/s，年徑流量124.6億m3；多年平均輸沙量61.4萬t（區(qū)間），多年平均含沙量0.609kg/m3。壩址區(qū)地震基本烈度為6°。工程主要任務(wù)為發(fā)電，兼有灌溉、養(yǎng)殖、旅游等效益。索風(fēng)營水庫總庫容2.012億m3,正常蓄水位837m，死水位822m，電站裝機(jī)容量600MW，保證出力160.4MW，年平均發(fā)電量20.11億kW?h，百年一遇設(shè)計(jì)洪水流量12500m3/s，千年一遇校核洪水流量16300m3/s。壩址位于白馬灘尾峽谷河段，長約800m，水流落差約4.0m。壩址處河谷呈基本對稱的“U”形，谷寬50?70m，兩岸陡壁，地形完整，無埡口。壩址附近分布有多個崩塌堆積體，其中大壩左岸下游300m處I號堆積體450萬m3,右壩肩上游100m處為III號堆積體150萬m3,左壩肩上游50m處有W號堆積體30萬m3。壩址上游600m處，左岸W號堆積體600萬m3,右岸V號堆積體300萬m3。堆積體由碎、塊石夾粘土組成，石塊含量占50%?70%。塊徑較大，有2?5m的大弧石。壩基巖體為三疊系下統(tǒng)夜郎組玉龍山灰?guī)r，巖性堅(jiān)硬完整，巖層走向橫穿河谷傾向上游，傾角約30°。壩址距上游F1大關(guān)斷層750多m，距下游F13、F25斷層約500m，壩區(qū)構(gòu)造不發(fā)育，僅有小f2和f3,河床無順河向斷裂發(fā)育。樞紐區(qū)地應(yīng)力受區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力（EW向）和自重應(yīng)力聯(lián)合作用，空間主應(yīng)力。1為14.0MPa左右，a2為8.0MPa左右Q3為5.0MPa左右。2樞紐布置在過去3年的勘測設(shè)計(jì)研究過程中，對樞紐布置進(jìn)行了多方案組合的比較，主要有以下5種方案。即：方案（一），碾壓混凝土重力壩+右岸地下廠房+左岸導(dǎo)流洞（渠）；方案（二），碾壓混凝土重力壩+左岸地面廠房+右岸導(dǎo)流洞；方案（三），碾壓混凝土重力拱壩+右岸地下廠房+左岸導(dǎo)流洞（渠）；方案（四），混凝土雙曲拱壩+左岸溢洪道+左岸泄洪洞+右岸地下廠房+左岸導(dǎo)流洞（渠）；方案（五），碾壓混凝土重力壩+右岸地下廠房+尾水調(diào)壓井+長尾水隧洞+左岸導(dǎo)流洞（渠）。對各方案從地形地質(zhì)條件的適應(yīng)性、技術(shù)可靠性、可實(shí)施性、工期保障性、經(jīng)濟(jì)性等方面的綜合比較，以方案（一）為最優(yōu)。該方案不僅可充分利用壩址的地形、地質(zhì)條件，技術(shù)可靠，無重大不可解決的技術(shù)難題，而且施工條件相對較好，有利于快速施工，工程投資最省。其樞紐布置見圖1。3主要建筑物根據(jù)國標(biāo)《GB50201-94防洪標(biāo)準(zhǔn)》，索風(fēng)營水電站屬II等大（二）型工程，大壩及泄洪系統(tǒng)、引水發(fā)電系統(tǒng)等為2級建筑物，按100年一遇洪水設(shè)計(jì)，大壩及泄洪系統(tǒng)按1000年一遇洪水校核，引水發(fā)電系統(tǒng)按500年一遇洪水校核，下游消能防沖按50年一遇洪水設(shè)計(jì)。3.1大壩及泄水建筑物3.1.1攔河壩大壩為碾壓混凝土重力壩，壩頂全長178m，由溢流壩段和非溢流壩段組成。河床中部為溢流壩段，長82m，最大壩高121.8m，壩頂寬8m，壩底最大寬度98.76m，壩體采用二級配碾壓混凝土自身防滲。壩基防滲帷幕為懸掛式，最大孔深125m，左、右岸端點(diǎn)接龍?zhí)睹合档貙?，防滲帷幕長2.42km，防滲面積約30萬m2,分3層灌漿廊道注漿。3.1.2泄洪建筑物泄洪建筑物采用壩頂開敞式表孔泄洪，寬尾墩+臺階壩面+戽式消力池的聯(lián)合消能形式。表孔共5孔，單孔寬13m，溢流面采用WES曲線。堰頂上游設(shè)13mX19.5m共用平板檢修門，堰頂下游側(cè)設(shè)13mX19.5m的弧形工作門。寬尾墩為下部留缺口的“X”形，使下部水流沿臺階壩面下泄。臺階壩面利用壩體混凝土碾壓形成，寬0.84m，高1.20m，以加快施工進(jìn)度，適應(yīng)中小洪水流量下的消能。消力池底寬77m，長110m，池底高于壩基15m。根據(jù)水力學(xué)試驗(yàn)成果，水流通過寬尾墩時(shí)分為上、下兩層。下層水流無收縮，沿臺階壩面下泄；上層水流經(jīng)寬尾墩收縮交匯碰撞后掠過臺階壩面進(jìn)入消力池，使戽池內(nèi)水流充分摻氣呈乳白色，相互擴(kuò)散、碰撞并激烈旋滾，消能充分，河道沖刷輕微，1號堆積體上游側(cè)有霧化現(xiàn)象，但不嚴(yán)重。3.2引水發(fā)電系統(tǒng)索風(fēng)營水電站單機(jī)引用流量331.5m3/s，轉(zhuǎn)輪直徑6.10m，隧洞直徑大（9.9m），不宜設(shè)置岔管，采用三洞三機(jī)單元式引水和尾水系統(tǒng)布置。3.2.1引水系統(tǒng)由塔式進(jìn)水口、引水隧洞、壓力鋼管段等組成，進(jìn)水口段長26m，設(shè)攔污柵（3.4mX23.5m，15扇）和事故檢修門（8mX9.9m）。引水隧洞長171.24?215.48m，洞徑9.9m，洞內(nèi)流速為4.37m/s。壓力鋼管長75.22?33.19m，內(nèi)徑8.4m，管內(nèi)流速6.07m/s，內(nèi)襯32mm厚的16Mn鋼板。3.2.2地下廠房地下廠房位于右壩肩下游約50m的厚層塊狀灰?guī)r中，圍巖穩(wěn)定性好；主廠房下游60m為主變洞，圍巖為中厚層夾薄層灰?guī)r，穩(wěn)定性較好。主廠房長133.2m，寬26m，高57.72m，安裝3臺200MW水輪發(fā)電機(jī)組，進(jìn)口閥采用筒形閥，圍巖以噴錨支護(hù)為主，以巖錨吊車梁作為橋機(jī)行走支承，布置2X350/50t橋機(jī)。由下游進(jìn)廠交通洞將主變洞和安裝間相連，廠壩間設(shè)電梯井。主變洞長75m,寬15m，高24.76m，分上下兩層，下層布置3臺主變壓器，上層布置GIS開關(guān)站，頂部設(shè)小噸位橋機(jī)，用以裝卸、檢修GIS等設(shè)備，圍巖采用噴錨支護(hù)，以巖錨梁作為橋機(jī)行走支承。出線平臺擬用窯洞式。3.2.3尾水系統(tǒng)尾水系統(tǒng)由窄高形尾水管、尾水隧洞、閘門井、尾水渠等組成。洞軸線相^I24m，尾水出口位于消力池下游30m，圍巖為薄層灰?guī)r，軸線與巖層走向夾角大于60°，圍巖主要為III類，基本穩(wěn)定。尾水管長44.5m，接10mX16.13m城門洞形隧洞，洞長85.35?125.55m。尾水閘門井順陡壁布置，啟閉平臺與隧洞斜交，設(shè)共用10mX14.5m平板檢修門1扇，尾水渠寬64.8m，以1：3反坡與河道銜接。4導(dǎo)流工程綜合地形地質(zhì)條件、工程樞紐布置、施工條件、工期等因素，采用左岸導(dǎo)流洞導(dǎo)流，其中隧洞段長為570m，明渠段長為305m；導(dǎo)流建筑物按4級設(shè)計(jì)，如果需要改建為排沙洞，其利用部份按3級設(shè)計(jì)，隧洞為12mX14m城門洞形，明渠為直角梯形（無蓋）。上下游采用過水土石圍堰，11月6日至次年5月10日為枯水期導(dǎo)流時(shí)段，相應(yīng)流量為1350m3/s，汛期按10年一遇洪水，相應(yīng)流量為8260m3/s。在第三個汛期壩體澆筑到833m高程以上時(shí)，庫容已超過1.0億m3,則按5年一遇洪水9550m3/s進(jìn)行后期導(dǎo)流設(shè)計(jì)，壩體可全年施工。5結(jié)語索風(fēng)營水電站水庫淹沒耕地約104hm2,施工臨時(shí)用地和建設(shè)單位營地約占191hm2，遷移安置人口2100余人，淹沒和施工用地的補(bǔ)償甚少，這在國內(nèi)已建大型電站中還是極少見的；同時(shí)，該工