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發(fā)的龍頭水庫電站工程，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，正常蓄水位以下庫容為1.33億m3，調(diào)節(jié)庫容為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?？傃b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、后期通過龍?zhí)ь^改建為放空洞、開敞式進(jìn)口泄洪洞通過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)長約465 m的有壓上平段和長約76 m的龍?zhí)ь^段與導(dǎo)流洞結(jié)合，再經(jīng)長約223 m的無壓洞段至隧洞出口，放空洞總長度為782.06 m。放空洞設(shè)事故平板閘門和工作平板閘門各一扇，分開布置，相距186 m；事故閘門布置在露天閘門豎井內(nèi)，通過道路與壩頂交通連接；工作閘門布置在地下工作閘門室內(nèi)，通過一條長度為333.21 m的交通洞與外部連接。泄洪洞進(jìn)口開敞式閘室底板高程為2 532 m，閘后接長約147 m的引水道洞段與旋流豎井渦室相接，通過高度約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)閘門和工作閘門置于同一閘門豎井中，豎井頂高程為2 549 m，通過道路與壩頂交通連接。將工作閘門改為弧形門，平板事故門及弧形工作門孔口尺寸分別為4 m×6 m和4 m×5 m，放空洞總長約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546.155 m，洞室垂直埋深為50～150 m，洞線穿過的地層為侏倭組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)未見大的斷層通過。開挖后地質(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敞式進(jìn)口旋流豎井消能泄洪洞和有壓接無壓放空洞組成，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圖1。

圖1　泄水建筑物平面布置圖

圖2　泄洪洞縱剖面圖

無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。在泄洪洞開敞式進(jìn)水閘室內(nèi)設(shè)一道弧形工作閘門，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147 m、6 m×8.2 m寬×高的圓拱直墻型無壓洞，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。泄洪洞縱剖面見圖1、2。放空(導(dǎo)流)洞由有壓隧洞段、豎井閘室段、無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)平板事故門和弧形工作門各一道，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，平板事故門由豎井上部卷揚(yáng)式啟閉機(jī)操作，弧形工作門由液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作。豎井閘室后接無壓隧洞，斷面型式為圓拱直墻型，斷面尺寸5 m×7 m，底坡i= 0.011，無壓洞段長453.15 m，放空(導(dǎo)流)洞總長約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)流洞開始過水；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，完全能夠滿足長期安全運(yùn)行要求。

6結(jié)語

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工

阿根廷基什內(nèi)爾-塞佩里克水電站項(xiàng)目開工令簽署及視頻開工儀式日前在京舉行。該項(xiàng)目是阿根廷最大的水電站，也是中國企業(yè)在海外承攬的金額最大電力項(xiàng)目，由一家中國企業(yè)與阿根廷EISA公司組成聯(lián)營體實(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)174萬千瓦的水電站構(gòu)成，其中基什內(nèi)爾水電站裝機(jī)114萬千瓦，塞佩里克水電站裝機(jī)60萬千瓦，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: