水利樞紐壩址選擇建筑物布置研究

李貴良

摘 要：對于水利樞紐而言，壩址的選擇以及建筑物的布置對于其功能的發(fā)揮起到了重要的作用。本次研究筆者將以左江水利樞紐作為研究對象，以具體的案例來分析水利樞紐在壩址選擇過程中應(yīng)該注意的事項(xiàng)以及怎樣合理布置建筑物。為今后其他相似工程的開展提供理論借鑒。

關(guān)鍵詞：水利樞紐；壩址；建筑物布置；左江水利樞紐

水利樞紐在正式開展建設(shè)之前需要先完成相關(guān)的考察和核對工作，對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件、水土環(huán)境等進(jìn)行全面的勘察和分析，壩址的選擇關(guān)乎到之后水利樞紐整體功能的發(fā)揮情況[1]。另外，在建設(shè)水利樞紐時還需要對樞紐的相關(guān)建筑物開展合理的布置，為水利樞紐各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)起到輔助作用[2]。

一、左江水利樞紐情況概述

左江水電站坐落于廣西自治區(qū)的南部地區(qū)，左江中上游的崇左市，屬于左江干流的第一個梯級，與第二個梯級先鋒水利樞紐和山秀水電站（第三個梯級）距離分別相距6km和85km，和省會城市南寧市相距136km。該水利樞紐的主要功能是發(fā)電，另外還有水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游、灌溉和航運(yùn)等輔助功能。壩址以上可以控制的集雨面積超過了26172km2，水庫的正常水位為108m，屬于日調(diào)節(jié)水庫，每年平均發(fā)電量超過了3億kwh。

在左江水利樞紐當(dāng)中的擋水建筑物包含河床式廠房、接頭土壩（右岸、左岸）、混凝土重力壩（左岸）、下游側(cè)還包含工作橋和交通橋。

二、廣西左江水利樞紐的壩址選擇

該水電站的壩址選擇最早開始于上世紀(jì)70年代，當(dāng)時在輝村選擇了水利樞紐的壩址，開展樞紐布置和相關(guān)工程勘察工作。初步設(shè)計在1978年完成，當(dāng)時也通過了自治區(qū)相關(guān)部門的審核。重新立項(xiàng)是在1988年，之后便開始開展水電站的可行性研究。進(jìn)一步細(xì)化壩址的選擇地址，選擇了牛仔灘壩址和輝村壩址，前者在后者壩址位置下游6km的地方，火成巖是其基巖的主要構(gòu)成成分，河口的位置更加開闊，岸肩地質(zhì)條件更高，所獲得的水頭要比輝村高出4m左右，不管是從水力資源的利用效率還是地質(zhì)條件方面，牛仔灘壩址的優(yōu)越性更加顯著。但是在實(shí)際工程開展的過程中卻面臨了比較棘手的問題，第一，先鋒水輪泵站已經(jīng)在1966年建成，若把這個水輪泵站毀掉重新建設(shè)，那么會影響到2000多畝地的灌溉，而且還需要考慮到施工期和建成之后灌溉區(qū)域內(nèi)的灌溉問題，與地方利益息息相關(guān)，處理難度大。第二，在這個位置修建大壩將會對附近的鐵路線路產(chǎn)生影響，鐵路部門可以將這段鐵路進(jìn)行修改，但是會增加不必要的投資，而且這些投資則是需要由地方部門來承擔(dān)，地方財力無法承受。輝村壩址則是處于火成巖和灰?guī)r相互交接的地帶，右岸的地形坡度更加舒緩，有國家公路經(jīng)過這里，地方財力仍然可以承受，而且不涉及到地方比較大的利益問題，所以在綜合考量了各種影響因素之后，最終所選擇的壩址就是在輝村。

在可行性研究階段，制定了3條可供選擇的壩線，其中一條是之前留下的舊的壩線，還有兩條則是在下壩上游位置，其中第三條壩線由于彎度比較大，左岸河壁比較陡峭，在布置的過程中難度比較大，所以放棄。第二條線路可以避開鐵路，但是河寬比較窄，河床的巖溶比較發(fā)育，可能會存在滲漏通道，右岸的巖溶漏斗數(shù)量很多，防滲處理工程難度極大。在施工的過程中需要先對船閘進(jìn)行施工，再借助于其作用來實(shí)現(xiàn)明渠的倒流。廠房相關(guān)的建筑和大壩同時開展施工工作，資金集中度比較大，而且難度大，實(shí)現(xiàn)起來不容易。下壩線因?yàn)榫邆涫至己玫目绾犹烊桓羲琳?，可以借助這種地質(zhì)條件來使壩基防水工程量減少，河道的寬度要比上壩線寬度超出40m左右，借助于樞紐建筑物布置的方式，可以借助于地形的優(yōu)勢來減少大壩施工所帶來的干擾。

三、廣西左江水利樞紐的建筑物布置

（一）溢流閘壩相關(guān)建筑物的布置

這是屬于低水頭水利設(shè)施，所采用的布置形式是有閘控制，低堰大孔口的布置方式。在對已有的相關(guān)方案進(jìn)行比對之后，所選擇的閘孔為10孔，溢流前緣的長度共計為178m，屬于混凝土重力壩的形式，剖面為WES樣式，高程為94.0m。在溢流壩的內(nèi)部設(shè)置有專門的排水廊道，廊道是灌漿構(gòu)成，底部高程具體數(shù)值為83.3m，電站廠房和廊道、閘壩的兩端邊墩豎井采用樓梯的方式連接起來。左邊和右邊的邊墩的厚度為5m，而中間的邊墩厚度為3m（除了和施工縱向圍堰相銜接使用的邊墩），每一個閘孔都需要設(shè)置專門的露頂定輪工作閘門，同時還需要設(shè)置用于檢修的門。需要使用專門的啟閉機(jī)設(shè)備來完成工作閘門的啟閉，將其布置在工作橋上，而檢修門則是需要使用壩頂門機(jī)來完成啟閉工作，軌距為7m，重2×800kN。

（二）電站廠房建筑的布置

由于本次的水電樞紐屬于河床式電站，所以需要設(shè)置專門的浮筒式欄完成排污工作。在電站的廠房當(dāng)中設(shè)置了軸流轉(zhuǎn)漿式機(jī)組，設(shè)計的過程中，要求平均水頭應(yīng)當(dāng)達(dá)到14.12m。電站廠房的總體長度為83.5m，分為安裝間、主機(jī)間，長度分別為25m和58.5m。共有4個機(jī)組，不同的機(jī)組距離機(jī)組中心的距離也是不同的，1#、2#、3#和4#機(jī)組和機(jī)組中心距離分別為17m和19m。主機(jī)下游側(cè)尾水管頂部會布置副廠房，在這個房間當(dāng)中是用于電氣系統(tǒng)的布設(shè)，副廠房也分為兩個，另一個則是安裝在安裝間以下，用于對水系統(tǒng)、油氣系統(tǒng)等進(jìn)行布設(shè)。安裝場地面的高程比較高，高度達(dá)到了102m左右，設(shè)備進(jìn)場的方式是采用垂直進(jìn)入的，而工作人員進(jìn)入廠房時則需要進(jìn)入到廠樓的副廠房當(dāng)中，在進(jìn)入到內(nèi)部樓梯之后就可以進(jìn)入到不同的運(yùn)行層了。

（三）非溢流壩段相關(guān)建筑物的布置

非溢流壩段分為左岸和右岸，其中左岸所采用的類型屬于混凝土重力壩，壩段的長度為70m，壩高為35.3m，在壩體的中部設(shè)置了專門用于檢修的閘門，壩頂門機(jī)軌道一直延伸到壩段的末端位置，為了滿足今后可能會擴(kuò)建船閘的需要，同時在設(shè)計的過程中預(yù)留了船閘位置，中越120t的機(jī)動船隊(duì)位置。右岸采用框格填渣壩的方式。

（四）水坡相關(guān)建筑物的布置

該水利樞紐的通航建筑物在設(shè)計了眾多方案之后，通過對比和選擇最終使用的是水坡升船機(jī)的方式，按照120t船隊(duì)的標(biāo)準(zhǔn)，年貨運(yùn)量為50×104t的標(biāo)準(zhǔn)來開展具體的設(shè)計。在開展總體布置時，需要把水坡布置在左岸的山坳當(dāng)中，主要是為了減少大壩的施工量，也減少了土石開挖所帶來的時間和人力資源成本等。本次設(shè)計的水坡坡首分為了兩段，第一段的結(jié)構(gòu)為“U”型結(jié)構(gòu)，是由底板整體和側(cè)墻構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，是擋水建筑物的組成部分，而第二段則是由工作門和推進(jìn)機(jī)所構(gòu)成的船舶停泊區(qū)域，所采用的結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土塢式結(jié)構(gòu)。推進(jìn)機(jī)是水坡機(jī)電部分當(dāng)中最主要的設(shè)備，包含滑動擋水板和牽引機(jī)車。整個坡槽沿著縱向設(shè)置構(gòu)造縫，設(shè)置時每隔25m設(shè)置一道，為了給交通和工程檢修提供便利，坡槽的兩側(cè)需要布置相應(yīng)的交通便道。

四、結(jié)束語

在水利工程建設(shè)的過程中必須要在設(shè)計階段做好壩址的位置選擇[3]。在選擇壩址的具體位置時，所需要考慮的因素眾多，比如環(huán)境因素、經(jīng)濟(jì)因素，是否會對已有的設(shè)施產(chǎn)生不良影響等，綜合各種因素之后選擇更加合適的壩址，同時還需要對水利樞紐建設(shè)過程中的相關(guān)建筑物進(jìn)行合理的布置，促進(jìn)大壩功能的發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄭光俊，陳志康，徐靜，等. 拉洛水利樞紐瀝青混凝土心墻壩設(shè)計研究[J].中國水利， 2016（20）：39-41.

[2]趙景志，廖瑜，代長賢.都柳江紅巖水利樞紐工程布置方案研究[J].廣東水利水電， 2016（11）：5-10.

[3]蔡應(yīng)心.二甲溝水庫樞紐工程壩址布置方案研究[D].黑龍江大學(xué)， 2016.