四川綽斯甲水電站工程布置方案

□袁志剛 □吳建軍 □申相水（黃河勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司）

□高紅星（中國(guó)水電四局）

一、工程概況

綽斯甲水電站位于四川省阿壩州壤塘縣和金川縣境內(nèi)，是綽斯甲河梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第三級(jí)，為閘壩引水式電站。水庫(kù)正常蓄水位2788.0m，水庫(kù)總庫(kù)容116.2萬(wàn)m3，其中調(diào)節(jié)庫(kù)容47.9萬(wàn)m3，初擬裝機(jī)容量375MW。為單一發(fā)電工程，無(wú)灌溉、防洪等要求。

根據(jù)《水電樞紐工程等級(jí)劃分及設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)》（DL5180－2003），按照裝機(jī)容量，綽斯甲電站為Ⅱ等大（2）型工程，擋水、泄洪、引水及發(fā)電等永久性主要建筑物為2級(jí)建筑物，次要建筑物為3級(jí)，臨時(shí)性建筑物為4級(jí)。工程擋水、泄水建筑物的設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為100年，校核洪水重現(xiàn)期為1000年；泄水建筑物消能防沖洪水重現(xiàn)期按50年設(shè)計(jì)；廠房建筑物設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為100年，校核洪水重現(xiàn)期為500年。綽斯甲水電站閘壩區(qū)50年超越概率10%，一般場(chǎng)地條件的地震動(dòng)峰值加速度為0.1g，相應(yīng)的地震基本烈度為Ⅶ度。采用基本烈度作為設(shè)計(jì)烈度。

二、地形地質(zhì)

綽斯甲水電站工程區(qū)在地貌單元上位于青藏高原東南部，川西北丘狀高原南緣山原地帶，為橫斷山系北段的深切割高山峽谷，北為巴顏喀拉山脈南東段，東靠邛崍山脈北段，西依大雪山山脈，山峰主峰高程均超過(guò)4300m，嶺谷高差達(dá)1200～1800m，主要山脊多呈北西～南東方向展布，地勢(shì)西北高、東南低。主干河總體上由北西流向南東，支流基本垂直或斜交主干河流方向發(fā)育。

綽斯甲河干流總長(zhǎng)400.5km，流域面積15935km3，其中四川境內(nèi)長(zhǎng)約221km，天然落差1278m，河道平均比降5.78‰。綽斯甲水電站所處河段，平均比降為9.2‰，為干流最陡河段。

閘（壩）址兩岸出露基巖地層為三疊系上統(tǒng)雜谷腦組上段（T3z2）深灰色中厚～厚層變質(zhì)石英砂巖夾少量變質(zhì)鈣質(zhì)粉砂巖、砂質(zhì)絹云板巖，局部為不夾板巖的砂巖段，由于受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)及風(fēng)化卸荷作用影響，產(chǎn)狀變化較大。左岸總體產(chǎn)狀為：N70～85°W/NE∠45～50°，巖層傾向山體內(nèi)，為逆向坡，天然岸坡穩(wěn)定性較好；右岸巖層總體產(chǎn)狀則為：N25～80°W/NE∠50～65°，巖層斜傾向山體外，為斜向或順向坡，岸坡整體穩(wěn)定較好，但局部具有變形現(xiàn)象。

第四系松散堆積物（Q）主要有沖積、洪積、坡積等。坡積層主要分布在閘（壩）址兩岸的下部，組成物質(zhì)主要為塊碎石土，厚度變化較大，總體看左岸相對(duì)較薄，右岸相對(duì)較厚。在右岸閘（壩）壩軸線上沖溝底部分布坡積、洪積的塊碎石夾土，厚度為20m左右。閘（壩）址處河床覆蓋層為沖洪積（Q4al）的孤漂卵石與塊碎石夾泥砂，主要以粗顆粒為主，滲透性強(qiáng)。據(jù)勘探揭露，閘（壩）址河床覆蓋層厚43.10m，自下而上（由老到新）5層分別為含漂砂卵礫石層、礫質(zhì)砂、砂層、黃色砂卵礫石層、含漂砂卵礫石層。

閘（壩）址枯水期河水面高程為2771.2m，寬45m，正常蓄水位2788m時(shí)，水面寬約100m，河谷斷面呈對(duì)稱(chēng)的“V”型。

三、主要工程布置

（一）首部樞紐布置

閘址位于河道彎道的下游直段上，防沙布置較簡(jiǎn)單；水庫(kù)為日調(diào)節(jié)庫(kù)容，運(yùn)行時(shí)設(shè)有汛期運(yùn)行水位，樞紐運(yùn)行靈活、方便，引水防沙效果好。

閘址兩岸巖體主要為砂板巖出露，較堅(jiān)硬完整，地質(zhì)構(gòu)造及不良地質(zhì)體不發(fā)育，邊坡整體較穩(wěn)定，不需要進(jìn)行大規(guī)模的邊坡保護(hù)和支護(hù)。閘壩覆蓋層基礎(chǔ)防滲采用混凝土防滲墻，兩岸巖基部分采用帷幕灌漿，混凝土防滲墻同兩岸連接壩段的帷幕相連，形成封閉的防滲系統(tǒng)。

比較了上線閘壩布置，上線位于現(xiàn)閘壩上游約0.6km處，二者地形地質(zhì)情況相似，但現(xiàn)閘址調(diào)節(jié)庫(kù)容較大，水能利用充分，靜態(tài)投資較省，故采用現(xiàn)布置方案。

閘址首部樞紐由泄洪閘、沖沙閘、排污閘、左右岸連接壩段及取水口等建筑物組成。壩頂全長(zhǎng)137.99m，正常蓄水位2788.00m，汛期運(yùn)行水位（死水位）為2784.00m，閘壩頂高程2790.00m，最大高度26.00m。

在主河槽布置3孔泄洪閘、1孔沖沙閘、1孔排污閘。泄洪閘每孔孔口尺寸為10.0m×8.0m（寬×高），設(shè)一扇平板檢修閘門(mén)和一扇弧形工作閘門(mén)，閘底板頂高程為2768.00m，閘室順?biāo)飨蜷L(zhǎng)度為40.00m。閘上游設(shè)鋼筋混凝土鋪蓋，頂面高程為2768.00m，長(zhǎng)度為15.00m；閘下游設(shè)鋼筋混凝土護(hù)坦，坡度1：20，起點(diǎn)高程2768.00m，長(zhǎng)度為60.00m，護(hù)坦后接柔性混凝土海曼，長(zhǎng)度25.00m，防沖槽段長(zhǎng)15.00m左右。

排污閘靠近電站進(jìn)水口布置，采取側(cè)向進(jìn)流方式，孔口尺寸為4.0m×4.0m（寬×高），其閘室長(zhǎng)度、閘上下游布置同泄洪閘。排污閘過(guò)流斷面為WES曲線型實(shí)用堰，堰頂高程為2785.00m，設(shè)一道平板檢修閘門(mén)和一道平板工作閘門(mén)。在泄洪、排污閘兩側(cè)分別設(shè)有混凝土重力壩段。

沖沙閘設(shè)于排污閘與泄洪閘之間，孔口尺寸為6.0m×7.0m（寬×高），閘底板高程為2768.00m，閘上游設(shè)鋼筋混凝土鋪蓋，頂面高程為2768.00m，長(zhǎng)度為40.0～60.0m。閘下游其他布置均與泄洪閘相同。

在閘前河床左岸側(cè)向布置取水口，取水口為3孔，孔口凈寬8.00m，為胸墻式取水口，取水口底板高程2772.00m。在攔污柵閘中設(shè)一套機(jī)械清污系統(tǒng)，取水口后布置漸變段和引水隧洞進(jìn)水閘。

（二）長(zhǎng)引水隧洞布置

因右岸存在較大地質(zhì)斷層構(gòu)造及鈮鉭礦，故放棄右岸，選擇左岸布線。

引水隧洞布置于綽斯甲河左岸山體中，沿河邊公路布置，在滿(mǎn)足樞紐總體布置要求的條件下，洞線盡量短直，在平面上共設(shè)置9個(gè)轉(zhuǎn)點(diǎn)，轉(zhuǎn)角均不＞60度，轉(zhuǎn)彎半徑為100m。局部距綽斯甲河岸較遠(yuǎn)，是為了避開(kāi)鈮鉭礦分布范圍。洞線布置時(shí)，盡量避開(kāi)地表水強(qiáng)補(bǔ)給的沖溝，在滿(mǎn)足隧洞垂直及側(cè)向覆蓋厚度的前提下，盡量靠近河邊公路布置，以縮短施工支洞長(zhǎng)度。為滿(mǎn)足施工要求，設(shè)9條施工支洞與主洞交匯；為了保證調(diào)壓井上部側(cè)向有一定覆蓋厚度，布置在小山嘴處的調(diào)壓井，適當(dāng)內(nèi)靠。

引水隧洞進(jìn)口底板高程2767.00m，高于天然河床沖淤平衡高程，保證在上游最低運(yùn)行水位時(shí)仍有足夠的淹沒(méi)深度，調(diào)壓井底板高程為2717.00m，隧洞縱坡i=2.384‰。

引水隧洞進(jìn)水口按獨(dú)立、有壓式布置設(shè)計(jì)，設(shè)有防沙、防污措施，避免推移質(zhì)進(jìn)入引水系統(tǒng)。根據(jù)《水利水電工程進(jìn)水口設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL285-2003），為防止產(chǎn)生貫通式漏斗漩渦，計(jì)算得最小淹沒(méi)深度為7.42m，水庫(kù)死水位2784m，進(jìn)水口底板高程為2767.00m,設(shè)計(jì)淹沒(méi)深度大于最小淹沒(méi)深度。

取水口緊鄰沖沙閘布置于左岸，與閘軸線交角為105°，以形成“正向泄洪、沖沙，側(cè)向取水”的布置型式。根據(jù)水力計(jì)算，考慮結(jié)構(gòu)布置的要求，設(shè)置為三孔取水口，單孔孔口尺寸為8.00m×13.00m（寬×高），前緣坎頂高程2772.50m，比沖沙閘底板高4.50m。中邊墩厚均為2.00m。取水口上設(shè)兩道攔污柵槽和二道胸墻，胸墻底高程2782.50m，胸墻高7.5m，其后接長(zhǎng)10.00m、底坡1:2、凈寬32.00～13.00m的漸變引渠，與隧洞進(jìn)水閘連接。

引水隧洞總長(zhǎng)2.10萬(wàn)m，設(shè)計(jì)引用流量216.0m3/s。引水隧洞斷面為圓形。引水隧洞混凝土襯砌糙率值采用0.014，計(jì)算沿程水頭損失16.66m，另計(jì)入進(jìn)水口段、漸變段、隧洞轉(zhuǎn)彎段、調(diào)壓室底部連接段及壓力鋼管段等局部水頭損失2.00m，求得引水隧洞的總水頭損失為18.66m。

隧洞斷面為圓形，內(nèi)徑8.90m，發(fā)電引用流量Q=216.0m3/s時(shí)，洞內(nèi)設(shè)計(jì)流速V=3.43m/s，隧洞斷面全線均采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土襯砌。Ⅲ類(lèi)圍巖洞段襯砌厚40cm，Ⅳ類(lèi)圍巖洞段襯砌厚50cm，Ⅴ類(lèi)圍巖洞段襯砌厚80cm。

引水隧洞沿線承受內(nèi)水壓力為0.125～1.29MPa，最大上覆巖土厚度1263m，過(guò)溝處最小上覆巖土厚度88m。Ⅲ類(lèi)圍巖洞段只頂拱進(jìn)行回填灌漿，巖掛網(wǎng)φ6＠20cm，噴混凝土100mm，錨桿φ22，L＝3m，間距1.5m×1.5m；Ⅳ、Ⅴ類(lèi)圍巖洞段頂拱進(jìn)行回填灌漿，周邊固結(jié)灌漿，巖掛網(wǎng)φ8＠15cm，噴混凝土150mm，錨桿φ22，L＝4m，間距1.5m×1.5m。

引水隧洞總長(zhǎng)2.10萬(wàn)m，最大引用流量216.0m3/s。由于引用流量較大，引水道較長(zhǎng)，設(shè)計(jì)水頭中等，“托馬”穩(wěn)定面積大，為充分利用大井內(nèi)的水體，調(diào)壓井的型式采用開(kāi)敞阻抗式。井身斷面為圓形，內(nèi)徑22m，最高庫(kù)水位下三臺(tái)機(jī)全甩負(fù)荷時(shí)調(diào)壓井涌浪最高，最高涌浪2847.97m，頂高程2851.00m，最低庫(kù)水位下三臺(tái)機(jī)全甩負(fù)荷時(shí)第二振幅，最低涌浪2741.03m，井高134.00m，底部采用阻抗孔與引水隧洞相連，阻抗孔直徑4.00m。調(diào)壓井內(nèi)設(shè)壓力管道檢修閘門(mén)，以滿(mǎn)足壓力管道檢修需要，頂部設(shè)啟閉設(shè)備。井身采用鋼筋混凝土襯砌，襯厚1.80m，周邊固結(jié)灌漿。

因引水線路隧洞較長(zhǎng)，還研究了適合隧道掘進(jìn)機(jī)施工的布置方案，經(jīng)濟(jì)性較優(yōu)，但設(shè)備一次性投資較高。

四、結(jié)論

經(jīng)過(guò)方案比較，四川綽斯甲水電站，以混凝土閘壩為代表壩型，以左岸引水系統(tǒng)、下廠址地面廠房為代表性布置，工程主要由首部樞紐、引水系統(tǒng)、調(diào)壓室、廠房等建筑物組成。首部樞紐布置緊湊，輸水線路順公路走，施工方便，方案經(jīng)濟(jì)性較優(yōu)。