溫泉水電站工程總體布置設(shè)計(jì)

張 偉

(新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊 830000)

溫泉水電站工程總體布置設(shè)計(jì)

張 偉

(新疆水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，烏魯木齊 830000)

溫泉水電站工程總體布置較好地結(jié)合了工程區(qū)的水文、氣象、地形地質(zhì)條件，攔河壩采用混凝土面板堆石壩，有效利用當(dāng)?shù)夭牧现?。利用河灣凸?右岸)布置泄洪和發(fā)電引水系統(tǒng)，布置緊湊，洞室長(zhǎng)度短。通過(guò)工程的初步運(yùn)行，情況良好，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。文章介紹了總體布置形式。

工程總體布置；混凝土面板堆石壩；泄洪系統(tǒng)；引水發(fā)電系統(tǒng)；溫泉水電站

1 工程概況

水力發(fā)電是溫泉水電站工程的主要任務(wù)，電站裝機(jī)規(guī)模為3×45MW，水庫(kù)總庫(kù)容2.07億 m3。工程等別為二等，規(guī)模為大(Ⅱ)型。由混凝土面板堆石壩、表孔溢洪道、深孔泄洪洞、引水發(fā)電系統(tǒng)及地面廠房等建筑物組成。攔河大壩為一級(jí)建筑物，最大壩高102m；其他主要建筑物為二級(jí)建筑物。擋水及泄洪建筑物按P=0.2%設(shè)計(jì)，相應(yīng)洪峰流量Q=1965.1m3/s；按P=0.02%校核，相應(yīng)洪峰流量Q=2244.0m3/s。發(fā)電引水系統(tǒng)及電站廠房按P=0.5%設(shè)計(jì)，相應(yīng)洪峰流量Q=1523m3/s；按P=0.2%校核，相應(yīng)洪峰流量Q=1965.1m3/s。

2 總體布置

攔河大壩布置在河灣處上游較順直的河段上，導(dǎo)流泄洪和發(fā)電引水洞室布置河灣凸岸(右岸)，從河邊往岸里方向依次布置表孔溢洪洞、深孔泄洪洞、發(fā)電引水洞、導(dǎo)流洞。表孔溢洪洞進(jìn)口布置在右壩肩上游處，發(fā)電洞進(jìn)口及深孔泄洪洞進(jìn)口聯(lián)合布置在表孔溢洪洞的上游約150m處。導(dǎo)流洞從發(fā)電洞底部穿過(guò)與深孔采用“龍?zhí)ь^”的形式結(jié)合布置，后期導(dǎo)流洞將被封堵廢棄。地面廠房布置在下游右岸4#溝口[1]。

3 混凝土面板堆石壩

壩址處河谷呈“V”型，河流縱坡6.9‰。河谷底海拔約870m，兩岸山頂海拔1182～1600m。左岸岸坡相對(duì)平緩，右岸岸坡相對(duì)較陡，大多在70°～80°，局部近直立。壩址分布下石炭統(tǒng)東圖精河組和第四系地層，巖體呈厚層狀～塊狀。壩址基巖強(qiáng)風(fēng)化層厚2～5m，弱風(fēng)化層厚10～15m。左岸卸荷帶水平寬度3～15m，順河長(zhǎng)95m，垂直深度約65m；右岸卸荷帶水平寬度2～5m。壩址區(qū)右岸<3Lu的界線在基巖面以下35.9～63.2m，河床為14.8～20.5m，左岸為20～50m。

擋水建筑物為混凝土面板堆石壩，最大壩高為102m，壩頂寬度為10m，壩頂長(zhǎng)度為306m。防浪墻高度為4.2m，防浪墻采用“L”形結(jié)構(gòu)，防浪墻底部與面板相接處設(shè)沉降縫。大壩上游壩坡為1∶1.5，下游壩坡(上壩公路間)底部為1∶1.3，頂部為1∶1∶5，在下游坡設(shè)縱坡為8%、寬度為10m的“之”字形上壩公路，下游綜合壩坡為1∶1.67，下游壩坡采用漿砌塊石護(hù)坡[2]。

混凝土面板頂部厚度為0.3m，底部厚度為0.66m。采用二級(jí)配C30W10F300鋼筋混凝土，單層雙向配筋，其豎向配筋率為0.5%，水平向配筋率為0.4%。河床部位受壓區(qū)面板寬12m，共16塊；岸坡部位受拉區(qū)面板寬6m，左岸10塊，右岸6塊。

趾板布置型式采用水平趾板。趾板寬度分成8m、6m、4m，相對(duì)應(yīng)厚度為80cm、60cm。在距趾板頂面15cm處布置一層雙向鋼筋，含鋼率為0.4%。趾板內(nèi)設(shè)置錨筋，將趾板錨固在基巖上，錨筋直徑30mm，間排距均為1.2m，伸入基巖4m，與基礎(chǔ)巖石通過(guò)固結(jié)灌漿、帷幕灌漿連成整體，封閉了地面以下的滲漏通道，形成一個(gè)完整的防滲體系。右岸趾板邊坡較陡，為減少開(kāi)挖及邊坡支護(hù)的工程量，采用4～6m寬的窄趾板加內(nèi)趾板的結(jié)構(gòu)型式，內(nèi)趾板為趾板壩內(nèi)坡的混凝土護(hù)坡，厚20cm，長(zhǎng)20m，掛網(wǎng)噴混凝土設(shè)計(jì)指標(biāo)為C30W10，與巖石黏接力≥1MPa。

4 表孔溢洪洞

表孔溢洪洞進(jìn)口布置在右壩肩上游處，距壩軸線約70m，洞線順直，出口距下游壩腳約130m，分為進(jìn)口控制段、洞身段、出口挑流鼻坎。進(jìn)口為開(kāi)敞式結(jié)構(gòu)，WES堰型，進(jìn)口底板高程940.5m，堰頂高程946.5m，設(shè)一道檢修閘門(mén)12m×10.5m，設(shè)一道12×10.5m平板工作門(mén)，控制段頂高程960m。洞身段全長(zhǎng)181m，邊墻鋼筋混凝土襯，頂拱掛網(wǎng)噴護(hù)混凝土。前部設(shè)25m的漸變段，由12×12m方形斷面漸變?yōu)?×11m的120°城門(mén)洞型斷面，樁號(hào)0+010.069～樁號(hào)0+021.54m為反弧段，通過(guò)反弧與平洞段相連接，反弧末端底板高程為935.735m。平洞段長(zhǎng)147.2m，底板縱坡i=7/100，樁號(hào)0+168.718m～樁號(hào)0+217.781m為渥奇曲線段，出口底板高程為921.030m，斷面為8×11.8m城門(mén)洞型。出口采用平鼻坎挑流消能，挑坎長(zhǎng)度24.5m，挑坎高程912.463m。表孔溢洪洞采用無(wú)壓泄流方式，最大泄量947.39m3/s，最大流速28.167m/s，最大調(diào)距132.77m，最大沖坑深度29.7m[3]。

5 深孔泄洪洞

深孔泄洪洞進(jìn)口布置在表孔溢洪洞上游，和發(fā)電洞進(jìn)口聯(lián)合布置。深孔泄洪洞軸線與發(fā)電洞上平洞段的軸線平行，與發(fā)電洞水平距離37.28m，根據(jù)排沙要求確定其進(jìn)口底板高程902m，低于發(fā)電洞底板高程15m，以便形成排沙漏斗。深孔泄洪洞進(jìn)口底板高程902m，閘井平臺(tái)高程960m。設(shè)有一道4.5m×6.5m平板事故門(mén)和一道4.5m×5.0m的弧形工作門(mén)。洞身段全長(zhǎng)523.31m，全斷面鋼筋混凝土襯砌，城門(mén)洞型，拱頂圓心角為120°。樁號(hào)0+000.000m～樁號(hào)0+010.000m為漸變段，漸變段由4.5m×6.75m方形斷面漸變?yōu)?.5m×7.5m的城門(mén)洞型斷面。樁號(hào)0+010.000m～樁號(hào)0+134.476m為龍?zhí)ь^段，末端高程873.449m；其中在樁號(hào)0+085.996m設(shè)置一道跌坎摻氣槽，坎深0.578m。樁號(hào)0+134.476m～樁號(hào)0+165.012m為改建段，坡度i=0.01；樁號(hào)0+165.01m～0+523.31m為與導(dǎo)流洞結(jié)合段。出口采用“一”字形擴(kuò)散型平鼻坎挑流消能。深孔泄洪洞為無(wú)壓泄流方式，設(shè)計(jì)泄量620.585m3/s，校核泄量632.122m3/s，最大調(diào)距45.7m，最大沖坑深度18.9m。

6 引水發(fā)電系統(tǒng)

6.1 進(jìn)水口布置

發(fā)電洞進(jìn)水閘井為井筒岸塔式結(jié)構(gòu)。進(jìn)水塔底板高程917m，閘頂平臺(tái)高程960m，塔高43m。進(jìn)水塔后右側(cè)回填至960m作為永久交通。進(jìn)水塔由攔污柵擋水門(mén)閘井和事故門(mén)閘井兩部分組成。進(jìn)水塔攔污柵段分4孔，每孔孔口尺寸b×h=5m×10.5m。攔污柵后設(shè)置一道擋水門(mén)，孔口尺寸為b×h=5m×9.5m。事故閘井段設(shè)事故檢修門(mén)一道，孔口尺寸為b×h=7m×7.5m，956m高程設(shè)置檢修平臺(tái)。攔污柵段長(zhǎng)17.1m，寬30m。事故門(mén)井段長(zhǎng)7.4m，930m高程以下寬13m，以上寬11m。

6.2 引水發(fā)電隧洞

上平洞段、斜井段、下平洞段及壓力鋼管段構(gòu)成發(fā)電洞洞身段。上平洞段長(zhǎng)399.669m，斷面為圓形，直徑D=7.5m，縱坡1‰。斜井段長(zhǎng)102.06m，坡度45°，高差為59.515m，斜井洞徑為D=7.0m。下平洞段長(zhǎng)為34.446m，縱坡均為1‰，洞內(nèi)徑D=7.0m。洞內(nèi)混凝土襯砌厚度均為70cm，上平洞段及斜井上半段均采用C25鋼筋混凝土襯砌。斜井下半段及下平洞段除鋼襯外，還采用C20混凝土襯砌。洞室圍巖均進(jìn)行固結(jié)灌漿處理。

6.3 洞外壓力鋼管段

洞外壓力鋼管管長(zhǎng)為40m(出洞口至主廠房上游側(cè))，內(nèi)徑D=7.0m，采用鋼襯，外包C25鋼筋混凝土，厚度1.2m。岔管采用內(nèi)加強(qiáng)月牙肋卜型岔管，將一根主管通過(guò)兩次分岔，分為三根支管接入主廠房?jī)?nèi)。岔管外包鋼筋混凝土厚度分別為1.8m和1.5m，3個(gè)支管管徑均為3.6m，外包鋼筋混凝土，厚度0.8m。

7 發(fā)電廠房及開(kāi)關(guān)站

7.1 廠區(qū)布置

廠房采用地面廠房型式，由主廠房和副廠房構(gòu)成。主廠房由主機(jī)間和安裝間組成，安裝間位于主機(jī)間的北側(cè)；副廠房布置于主廠房上游側(cè)，與主廠房等長(zhǎng)；主變壓器布置于副廠房上游側(cè)；戶(hù)內(nèi)式GIS布置在副廠房?jī)?nèi)；廠房尾水經(jīng)河道整治可順暢出流。尾水平臺(tái)高程為873.00m，與廠區(qū)平臺(tái)高程同高。廠區(qū)周邊邊坡底部設(shè)排水溝。廠房四周均有交通、消防通道。通過(guò)進(jìn)廠公路，由廠房北端進(jìn)入安裝間。

7.2 發(fā)電廠房

主機(jī)間里布置有3臺(tái)HLA883—LJ—252型水輪機(jī)和3臺(tái)SF45—22/600水輪發(fā)電機(jī)及其附屬設(shè)備，機(jī)組間距為16.05m，機(jī)組段長(zhǎng)度為52.115m，主機(jī)間總寬度20.98m，主機(jī)間各層依次為：發(fā)電機(jī)層高程873.00m，發(fā)電機(jī)層上面布置有180/50/10t橋機(jī)，橋機(jī)軌面高程為883.40m，可滿(mǎn)足吊運(yùn)發(fā)電機(jī)聯(lián)軸轉(zhuǎn)子、水輪機(jī)聯(lián)軸轉(zhuǎn)輪等要求。水輪機(jī)夾層高程為867.00m，水輪機(jī)層高程為862.80m，蝸殼層高程為856.60m。主機(jī)間上游側(cè)共分5層：①發(fā)電機(jī)層；②水輪機(jī)夾層；③水輪機(jī)層；④蝸殼層；⑤尾水管層。下游側(cè)共分3層：①發(fā)電機(jī)層；②水輪機(jī)夾層；③水輪機(jī)層。

安裝間布置于主機(jī)間右側(cè)，與主機(jī)間同寬，安裝間尺寸23.5m×20.8m×29.75m(長(zhǎng)×寬×高)，安裝間底板高程為862.80m，與發(fā)電機(jī)層高差為10.20m，布置有油處理室、透平油庫(kù)、通風(fēng)機(jī)室、轉(zhuǎn)子檢修墩等，另外在安裝間右側(cè)設(shè)有進(jìn)廠大門(mén)。

副廠房布置在主廠房上游側(cè)，長(zhǎng)度為75.65m，寬度為12.0m，開(kāi)關(guān)站采用戶(hù)內(nèi)GIS，布置在副廠房上部。副廠房一次副廠房和二次副廠房構(gòu)成，一、二次副廠房均共分5層，基礎(chǔ)層為電纜層，高程為863.60m，與主機(jī)間水輪機(jī)層相通；高程867.00m層與水輪機(jī)夾層同高，此層布置有發(fā)電機(jī)出口電壓設(shè)備柜等；高程873.00m層與發(fā)電機(jī)層同高，此層布置有通風(fēng)機(jī)室、0.4kV低壓配電室、10kV高壓配電室、資料室、計(jì)算機(jī)室、男女衛(wèi)生間等。高程877.70m層為GIS電纜夾層；高程880.70m層為全封閉電氣組合層，即GIS層，主要布置GIS設(shè)備及一臺(tái)10t、跨度9.5m的電動(dòng)雙梁起重機(jī)。副廠房屋頂為出線場(chǎng)，高程為892.20m，布置避雷器、電容式電壓互感器、高頻阻波器、耦合電容器等，對(duì)應(yīng)一次副廠房框架柱頂設(shè)220kV出線架。

7.3 尾水建筑物

尾水平臺(tái)高程為873.00m，尾水閘孔口高3.391m，寬7.712m，中墩厚1.9m，共6孔。尾水管底板高程853.799m，尾水閘墩后接反坡段，反坡末段底板高程862.00m。尾水反坡段長(zhǎng)32.804m，后接原河道。

8 結(jié) 語(yǔ)

工程總體布置較好地結(jié)合了工程區(qū)的水文、氣象、地形地質(zhì)條件，攔河壩型采用混凝土面板堆石壩，有效利用當(dāng)?shù)夭牧现?。利用河灣凸?右岸)布置泄洪和發(fā)電引水系統(tǒng)，布置緊湊，洞室長(zhǎng)度短。通過(guò)整體水工模型試驗(yàn)的驗(yàn)證以及工程的初步運(yùn)行，情況良好，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

[1]國(guó)家電力公司水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.DL/T5016—1999混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)電力出版社，1999.

[2]蔣國(guó)澄，傅志安，風(fēng)家驥.混凝土面板壩工程[M].武漢：湖北科學(xué)技術(shù)出版社，1997.

[3]酈能惠.高混凝土面板堆石壩新技術(shù)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2007.

OverallLayoutDesignofWenquanHydropowerStation

Zhang Wei

(Xinjiang Water Conservancy & Hydropower Investigation and Design institute，Urumqi 830000，China)

The overall layout of Wenquan hydropower station is suitable for the hydrological，meteorological，topographic and geological conditions in the project area.The dam type is the concrete-faced rock fill dam (CFRD) and using local material for constructing dam.The convex band of river is used as arranging of flood discharge and diversion power generation system，so the layout is compact，and get short tunnel.The exploratory application of this project showed all kinds of specifications meet the requirement of design.

project overall layout，concrete-faced rockfill dam(CFRD)，flood discharge structure，diversion power generation system

1007-7596(2014)01-0039-03

2013-11-29

張偉(1970- )，男，新疆昌吉人，高級(jí)工程師，從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作。

TV641.43

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