膋頭水電站工程地質問題及總體布置探討

趙瑞花

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

1 工程概況

膋頭水電站位于長治市平順縣北耽車鄉(xiāng)北耽車村上游約400 m的濁漳河干流上，控制流域面積10 458 km2。工程主要是控制上游水庫的棄水量和區(qū)間來水量，對上游來水量的時空分布進行適當調節(jié)，充分利用蓄水水頭，增加平順縣小水電的裝機容量，同時對下游14座已建徑流式電站進行補償調節(jié)。工程建成后，每年可向工業(yè)供水1 300萬m3，年均發(fā)電量437萬kW·h，電站裝機容量1 200 kW。

2 工程建設必要性

平順縣為貧困山區(qū)縣，近年來，由于干旱及地下水位下降，加之上游農(nóng)業(yè)引水等多種原因，干流徑流量較原設計徑流量10 m3/s差距較大。濁漳河沿岸各水電站均屬徑流式電站，沒有調節(jié)能力，水輪發(fā)電機組出力受徑流量的限制，來水量大小差額懸殊，發(fā)電負荷峰谷值相差大，供電得不到保證，使該縣濁漳河沿岸的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不能穩(wěn)定發(fā)展。

興建膋頭水電站，可對上游來水進行有效調節(jié)，利用天然水能進行發(fā)電，對下游電站運行、農(nóng)村電氣化建設以及沿岸的灌溉和人畜飲水都極為有利。

3 工程地質問題

3.1 庫區(qū)工程地質情況及應對措施

3.1.1 庫區(qū)滲漏

庫區(qū)地貌為剝蝕中山區(qū)和河谷區(qū)，濁漳河河谷區(qū)為典型的河流地貌單元。水庫正常蓄水后，庫區(qū)不存在沿兩岸向庫外永久滲漏的可能，但存在沿壩址左岸向下游河道滲漏的問題。

3.1.2 庫岸穩(wěn)定

土質岸坡主要位于庫區(qū)左岸，長度255 m，約占總庫岸的10%。地層巖性為第四系上更新統(tǒng)沖洪積低液限黏土和卵石混合土。但此類庫岸抗沖刷能力差，存在坍岸隱患。施工時應進行削坡、支護處理。

3.1.3 泥砂淤積

水庫上游及兩岸岸坡多為松散層，水土流失嚴重，河流泥砂量大，水庫淤積嚴重。施工時需做好水庫上游及庫兩岸的水土保持工作，同時還應設計排泥砂設施。

3.2 壩址工程地質情況及應對措施

3.2.1 壩基滲漏

壩基為低液限黏土層及卵石混合土層，卵石混合土層具有中等透水性，蓄水后存在壩基涌水問題。施工時可采用防滲墻進行防滲處理。

3.2.2 壩基滲透穩(wěn)定

壩基低液限黏土屬黏性土，滲透變形類型主要為流土；壩基卵石混合土層滲透變形類型主要為管涌，局部可能為流土或過渡型。可采取降低低液限黏土及卵石混合土允許水力比降的方法來減少壩基的滲透變形。

3.2.3 繞壩滲漏

壩肩繞壩滲漏主要是基巖巖溶裂隙滲漏。施工時應對兩壩肩巖層進行帷幕灌漿處理。

3.2.4 壩肩穩(wěn)定

為確保壩肩穩(wěn)定，應將壩肩覆蓋層、強風化層全部清除，壩肩坐落于弱風化層基礎上。同時，壩肩應進行削坡及噴護處理。

3.2.5 壩后沖刷

壩基地層上部為低液限黏土及卵石混合土層，抗沖刷能力差，存在閘后沖刷問題。施工時應在閘后增設消能抗沖設施。

3.2.6 壩基抗滑穩(wěn)定

壩基在主河床左岸主要坐于低液限黏土層，其強度低，承載力差，與混凝土接觸容易產(chǎn)生滑動。施工時應采用旋噴或其他有效措施進行加固處理，并擴大壩基尺寸。

4 工程總體布置

水電站樞紐工程位于北耽車村上游，主要建筑物由左右岸擋水壩段、水閘段和左岸壩后引水式電站組成。攔河壩壩型為漿砌石重力壩，壩軸線垂直河道布置，壩軸線長212 m，其中左岸擋水壩段長51 m，水閘段長136 m，右岸擋水壩段長25 m。共布置9孔水閘，其中左右兩端各為1孔底孔閘，孔口尺寸12 m×8 m（寬×高），邊墩厚2.0 m；中部為7孔表孔閘，孔口凈寬12.0 m，每2孔為一個結構單元，邊墩和縫墩厚均為2.0 m；順水流方向依次布置有混凝土防滲墻、閘室段、消力池段、海漫和防沖槽，其中混凝土防滲墻厚0.8 m，閘室段長32 m，消力池段長30.0 m，海漫長70 m，拋石防沖槽長12.5 m，寬度均為148 m。

底孔閘底板高程590.0 m，閘頂高程605.5 m；表孔閘堰頂高程592.0 m，閘頂高程605.5 m，堰面采用WES型曲線。底孔閘和表孔閘閘室內均布置有平板檢修閘門和弧形工作閘門，檢修閘門共設置9扇，通過設置在閘頂平臺的門機配合液壓自動抓梁進行啟閉；弧形工作閘門設置9扇，采用布置在閘頂兩側啟閉機室中的液壓啟閉機啟閉。閘室頂部的下游側設置8.0 m寬的交通橋，橋面高程605.5 m。

水電站進水口布置在左岸擋水壩段，進水口底高程592.5 m，設置1扇攔污柵和1扇檢修閘門，攔污柵孔口尺寸3.0 m×3.9 m，檢修閘門孔口尺寸3.0 m×3.0 m，啟閉均通過設置在壩頂?shù)拈T機進行。閘后通過漸變段和壓力鋼管相連，壓力鋼管直徑3.0 m，長263 m，其中10 m埋設在壩內，253 m埋設在河道左岸。

水電站主廠房布置在壓力鋼管末端，距大壩約280 m的河道下游左岸，為一壩后引水式電站。電站共設3臺機組，總裝機容量1 200 kW，引水流量12.0 m3/s，設計水頭14.0 m，主廠房長30.0 m，寬12.0 m，機組間距6.0 m。水輪機安裝高程590.0 m，安裝間高程597.9 m，廠外地坪高程597.7 m。電站下游設置尾水池，尾水池長4.0 m，寬17.6 m，通過尾水渠與下游河道相連。

電站副廠房布置在主廠房后619.0 m高程的臺地上，副廠房長27.6 m，寬8.1 m，為單層磚混結構，廠內地坪高程619.2 m，廠外地坪高程619.0 m，從左至右依次布置有高壓開關室、站變室、低壓開關室、中控室、電氣試驗室和值班室。355 kV開關站布置在副廠房上游，平面尺寸17.3 m×17.1 m。

5 結語

膋頭水電站是山西省的一項重點水利水電工程，該水電站的興建將為全省國民經(jīng)濟和社會發(fā)展作出重要貢獻，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。