引子渡水电站优化设计过程和体会

引子渡水电站优化设计过程和体会　　

1  工程概况　　

引子渡水电站位于乌江南源，平坝与织金两县交界的三岔河上，为乌江干流规划中的11个梯级电站之一。该工程以发电为主，兼顾其他，枢纽由混凝土面板堆石坝、左岸溢洪道、右岸引水系统、发电厂房和开关站等水工建筑物组成。最大坝高129.5 m，水库总库容5.31亿m³，库区淹没耕地8 590.44亩，移民5093人；
电站安装3台120 MW水轮机组，年均发电9.78亿km·h，工程总投资（动态）15.93亿元人民币。

引子渡水电站由贵州黔源电力股份有限公司筹资建设，国家电力公司贵阳勘测设计研究院设计，可行性研究报告于1999年10月通过国家经贸委会同贵州省计委审查，2000年4月国家计委批准立项，作为国家实施西部大开发战略中“西电东送”的首批开工项目，于2000年11月8日正式宣布开工。并于2001年10月16日一次截流成功，2002年5月混凝土面板堆石坝填至1 033 m高程，可挡50年一遇全年洪水，目前正朝着2003年5月首台机组发电而努力奋斗。

2  优化设计过程　　

2.1  规划设计阶段　　

为了合理利用和开发水利资源，引子渡至普定河段的开发方式从五十年代起就开始进行研究，1980年电力部水电总局正式给我院下达了乌江规划补充工作任务，1981年4月和11月先后提交了《乌江渡以上梯级复勘报告》和《三岔河引子渡水电站1/10000地质测绘报告》。于1982年12月提出了《贵州省乌江上游规划报告》。初选引子渡坝址。1985年5月水电部水利水电建设总局再次组织复查，确认我院初选坝址，该阶段初定水库正常蓄水位1 088 m（黄海高程），混凝土重力坝，坝后厂房装机4×40 MW。

1987年3月，我院会同长江流域规划办公室共同编制完成了《乌江干流规划报告》，正式将引子渡水电站纳入乌江干流规划11个梯级中的第二级。1988年8月由水利部、能源部、交通部等有关部门对该报告进了审查，1989年5月国家计委以计国土（1989）502号文对《乌江干流规划报告》的审查意见致函水利部，主要内容如下：

⑴乌江及沿岸地区综合开条件较好。将逐步建设成为西南地区重要的能源和原材料主产基地。

⑵乌江干流水资源开发以发电为主，其次航运。兼顾防洪、灌溉等任务。

⑶梯级开发方案可按普定、引子渡、洪家渡、东风、索风营、乌江渡、构皮滩、思林、沙砣、彭水10个梯级考虑，大溪口梯级待三峡水库正常蓄水确定后另行考虑。

⑷乌江渡坝址以下至河口航道远景暂按4级考虑，近期按5级考虑。

规划初步确定了开始方式、坝型及装机容量，为下步工作打下了基础。

2.2  预可行性研究阶段　　

1995年10月，受贵州省电力工业局委托，全面开展了引子渡水电站预可行性研究工作，对以下内容进行了重点研究：

⑴通过对引子渡渡口上、下游8 000 m河段进行仔细调查，综合工程地质、枢纽布置、施工导流、工程投资等方面因素对三个坝址、六条坝线进行比较，优选出了引子渡坝址，初步确定了引子渡峡谷河段上的上坝线。

⑵根据选定坝址的地形、地质条件，首先否定了规划阶段推荐的投资较高的混凝土重力坝方案，重点对技术先进、投资较省的碾压混凝土拱坝和混凝土面板堆石坝两种坝型进行比较。由于坝址处于不对称“V”型河谷，坝址无天然垭口可供利用，碾压混凝土拱坝可采用坝身孔口泄洪，大流量泄洪问题较易解决，工程投资比当时拟定的面板堆石坝方案少得多，将碾压混凝土拱坝作为该阶段的推荐坝型。

⑶结合坝型选择，对左岸岸边式、右岸岸边式、坝后式三种厂房布置型式组合成五个枢纽布置方案进行研究，由于左岸地质条件优于右岸，且受泄洪影响较小，将碾压混凝土拱坝+左岸岸 边式厂房+坝身孔口泄洪的枢纽布置方案作为该阶段推荐方案。

⑷通过水文、水能计算，结合库区淹没损失和动能经济分析，认为水库正常蓄水位1 086 m较合适，电站装机240 MW，年均发电8.8亿kw·h规模适中，上网电价较低，经济效益最优。

⑸通过对库区初步勘测，库区岸坡稳定，未发现临谷渗漏问题，工程地质对选定引子渡坝址作出如下初步评价：a、坝基（肩）地层为硬岩夹泥质软弱夹层，且小褶皱发育、风化后岩体比较破碎，岩体质量属于A_Ⅲ和B_Ⅲ类，允许承载力3.0~5.0 Mpa变形模量4～10 Gpa，属于经工程处理后可利用岩体。b坝址右岸为顺向坡，岩层中有炭质夹层，施工开挖过程中易产生滑坡，需进行处理。c、坝基（肩）地层属弱岩溶透水层，渗透系数小，易形成灌浆帷幕，大坝绕渗易于处理。

预可行性研究报告于1996年11月通过了电力工业部水电水利规划设计管理局会同贵州省计委的审查。电力工业部1997年以电水规（1997）140号文进行了批复。同意该电站正常蓄水位1 086 m，装机容量240 MW，碾压混凝土双曲拱坝+坝体表孔泄洪+左岸岸边厂房的枢纽布置方案。该方案淹没耕地（当时统计）6 360亩，移民3 983人，总工期（不含筹建期）4年零8个月，动态总投资（省标）14.227亿元人民币。

2.3  可行性研究阶段　　

1998年12月贵州黔源电力股份有限公司与我院签定《关于三岔河引子渡水电站勘测设计意向协议书》。为了提高工程质量，降低工工程造价，提高电站的整体经济效益及市场竞争能力，“协议书”中正式提出限额设计要求。根据预可审定方案（碾压混凝土双曲拱坝，移民3983人）和投资（14.227亿元），测算可行性研究阶段的限额目标为：在装机容量为240 MW情况下，工程动态总投资不得超过14亿元，装机容量扩至360 MW，其工程动态总投资不得超过16亿人民币。

引子渡坝区河段为不对称“V”形河谷，岩层倾向下游偏左岸，周边无天然垭口可供布置泄洪建筑物，在预可研阶段将碾压混凝土双曲拱坝作为推荐方案。随着对选定坝址勘探工作的深入，特别是平硐揭露，右岸50 m深处还发现有张裂隙存在，证实坝址右岸不仅有软弱夹层，而且岩体风化深度超过50 m，若采用碾压混凝土双曲拱坝，为满足应力要求，坝基需设11 m厚混凝土基础垫层，坝肩嵌深达30～55 m，坝基开挖量120万m³，为坝体混凝土总量的1.74倍。特别是右岸半顺向坡切脚50 m后，很难保持施工期稳定，右岸永久边坡处理难度远远超过原先预测，再加上水库移民从3 983人，增至5 093人，不只是工程投资大大突破限额目标，而且工程安全和工期难保证，不得不予放弃，重点转向面板堆石坝方案。

在预可研阶段也曾对混凝土面板堆石坝进行过研究，由于坝址河段无天然垭口可供利用，为了解决大流量泄洪问题，在右岸开设两条12×21.1 m大断面泄洪隧洞，大坝填筑料从坝址上游1.4 km的阉牛大坡开采，其投资超出原碾压混凝土双曲拱坝方案1.0亿元以上，无法满足“协议”中提出的限额目标。

为了降低工程投资，又能确保工程安全，设计人员在现场反复踏勘，结合地形，地质条件充分论证：发现左岸虽然地形陡峻，但地质条件较好，所有岩层均以30º左右倾角倾向山坡内侧，为中厚层灰岩或灰岩夹薄层页岩，岩石强度和质量可满足大坝填筑要求。无断层切割，开挖后形成120 m以上的高边坡也能保持稳定。因此提出了取消右岸阉牛大坡专用料场，左岸进行大开挖的方案：左岸大开挖形成溢洪道，解决大流量泄洪问题，大量开挖石碴（约270万m³）直接上坝填筑，又解决了填筑料源问题。由于取消右岸专用料场，省去料场占地征用费和料场专用公路修建费，从左岸开挖直接上坝，运距由原方案4~6 km缩短到1.0~2.0 km，工程投资大大降低。该方案于1999年7月提交专家咨询会上讨论，得到到会专家充分肯定，并提出了许多完善和改进意见。

本阶段在预可推荐左岸岸边厂房基础上，同时对右岸河岸式厂房、坝后式厂房、胡家大地地面厂房等布置方案进行了研究和比较。胡家大地地面厂房虽然工程量和投资均大于其他布置方案，但可多利用2.0 m左右水头，能充分利用水能资源，引水发电系统自成体系，厂房运行不受泄洪影响，运行稳定可靠。施工干扰少，有利于缩短工期。由于泄洪系统改用左岸大开挖方案节省工程投资较多，改用胡家大地地面厂房后，引子渡水电站工程总投资仍控制在“98协议”限额控制费用以内。工期缩短8个月。

该方案于1999年10月通过审查，审定方案为：混凝土面板堆石坝+左岸岸边溢洪道+右岸引水系统+胡家大地地面厂房，正常蓄水位1 086 m，坝顶高程1 092.5 m，最大坝高134.5 m，总库容5.31亿m³，装机240 MW，年均发电量9.06亿kw·h，淹没耕地8 590.44，迁移人口5 039人，工期4年，工程总投资（动态）13.95亿元。

在本阶段推荐面板堆石坝本身与预可研面板堆石坝方案相比（加泄洪系统）实际节省工程投资1.8亿元。

2.4  招标和施工图阶段　　

进入招标设计阶段后，根据贵州电力发展及市场需要，为提高电站调峰容量，贵州黔源电力股份有限公司以黔源建字[1999]33号《关于引子渡水电站增容至360 MW的通知的函》要求，在不改变枢纽总布置、不改变坝型及库容的情况下，将装机容量从240 MW扩至360 MW，一步到位建设。经过对方案实施的可行性、经济性、时间性等方面进行论证，认为：在原有基础上增扩一台120MW机组不影响大坝投资、不增加水库淹没指标、不影响施工总进度。总投资增加不多，容量效应十分显著。同步建设周期短、见效快、投资省，技术上可行、具有较好的经济效益和社会效益。2000年7月顺利通过原审批部门的复审。以水电顾水工[2000]0025号文进行了批复。在原有枢纽布置基础上。采用一洞三机的供水方式，将原引水隧洞洞径从9.5 m扩至10.5 m，电站厂房安装机组由2×120 MW增至3×120 MW，开关站由开敞式变为GIS，总工期4年不动，工程总投资（动态）15.934亿元。控制在“98协议”限额目标以内。本阶段除完成正常设计工作以外，重点作了下列设计优化工作。

　2.4.1　  导流方案的选择和优化　　

在可研阶段重点对全年和枯期两个导流方案进行比较。全年导流方案左右两岸各设置过水断为125.83 m²的平底马蹄形导流洞一条，设计流量为4 300 m³/s，土石不过水围堰，上游最大堰高50 m，下游最大堰高23.5 m。枯期导流方案为右岸设一条过水断面125.83 m²马蹄形导流洞，左岸设一条过水断面为83.72 m²的城门形隧洞，导流时段为先年11月6日至次年的5月5日，相应流量为702 m³/s，土石过水围堰，上游堰高22 m，下游堰高14.5 m。通过比较，前者投资比后者多1 300万元，为了节省投资，推荐枯期导流方案。招标阶段进行充分认证，认为全年导流方案和枯期导流方案都存在各自的优缺点。为了将两者的优点结合；
而将缺点去掉，用相当于枯期导流的钱来争取达到全年导流或更优的效果，提出了采用枯期围堰档水、汛期抢筑坝体临时断面挡水渡汛的综合导流方案。为了充分利用枯水时段，保证汛前有足够的时间开挖、抢筑坝体临时挡水断面，利用上游有普定水电站进行临时调蓄洪水的有利条件，将截流时间提前到2000年10月16日，流量由702 m³/s提高到1 170 m/s，尽量延长基坑施工时段，根据现场实际情况，右岸设一条9×11 m较小断面的导流洞保截流，左岸设一条12×14.5 m较大断面的导流洞保渡汛。优化后上游堰顶高程987 m，下游堰顶高程982 m。考虑到坝体临时断面拦蓄库容小于1.0亿m³，坝体度汛标准取50年一遇，相应流量为5 780 m³/s，两条导流洞下泄时，上游水位1 032.6 m，确定坝体临时挡水渡汛断面顶部高程不低于1 033.0 m。此时坝体最大填筑高度约70 m，比全年导流的上游围堰高出20 m推荐访问:水电站 引子 优化设计 体会 过程