关于水电站工程建筑物布置讨论

     　摘要： 水电站是利用水能资源发电的场所，是水、机、电的综合体。其中为了实现水力发电，用来控制水流的建筑物称为水电站建筑物，文章主要结合板桥河水电站的地质条件对水电站建筑物布置的选择进行了以下讨论，可为类似工程提供参考和借鉴 

　　关键词：水电站：建筑物;布置 

　　中图分类号: TV673 文献标识码:B 　　 

　　1、工程概况：板桥河水电站为引水式电站，主要由首部取水枢纽、发电引水系统和厂区枢纽三部分组成。设计引水流量1.62m3/s，设计水头374.28m，电站装机容量5MW，力1.119MW，多年平均发电量2420万kW・h。工程等别为V等，工程规模为小⑵型。 

　　2、地形地质条件。坝址河谷为不对称“V”型横向谷，两岸山体地形雄厚完整。河流走向约N88°E，河面高程约1576.8m。河床宽6.0～10.0m。河床及左岸坡脚被冲洪积砂卵石（Qpal）和崩塌堆积（Qcol）层覆盖，厚度5～10m，右岸正常高蓄水位附近基岩基本裸露，两岸强风化厚度约3m，河床强风化厚度约1m。 

　　3、坝址.厂址的选择 

　　3.1坝址的选择 

　　本电站为引水式电站，为了有效利用水量，将租咪扎河的水流纳入发电引用流量。坝址位置的选择集中在左侧支流租咪扎河汇入处板桥河上、下游200m范围内。经实地踏勘及仔细分析研究：板桥河在汇口上、下游附近均有适合建坝位置，若坝址布置在两河汇口上游较远的位置，则相对较缓的河床不会随距离增加而为电站增加相应的落差，反而使电站引水线路增长，而从汇口上游130m最窄处越往上游，河床越宽，坝体工程量增大显著，并且越往上游两河相距愈远，为了将租咪扎河的水流量纳入发电水流中，必须增加较长的引水线路。相反，若把坝址选择在汇口以下较远，则将丢弃较多的发电水头。根据山区河流引水式电站的特点，除了尽量利用有效流量之外，必须保证所利用发电水流的自然落差优势。结合地形地质条件和工程特点，为满足工程首部取水枢纽及发电引水线路的合理布置，本电站坝址宜布置在板桥河与租咪扎河汇口附近，这样既能有效将两河的流量合并利用，又能获得更多的发电水头，能达到充分利用水能资源的目的。 

　　3.2引水线路选择 

　　板桥河与其左侧支流租咪扎河交汇口以下在3.5km长的河道范围内河床较为陡峭，集中了约390m的自然落差。河道行至板桥河与右侧支流攀枝花箐交汇口处时河床又趋于平缓。 

　　经我院专业技术人员现场踏勘分析，坝址下游约2.5km处河道流基本上属于单面倾斜地形，因此，受限于地形条件因素，为充分利用有利的河谷地形，缩短引水线路长，所以电站发电引水线路只能考虑布置于河流右岸，河道右岸山体雄厚完成，自然边坡稳定，沿线无区域性构造破坏，地质条件较好，渠系沿线多为切～顺向坡，植被覆盖好，地形坡度20～50°，是发电引水线路的最佳选择。 

　　3.3 厂址的选择 

　　根据工程总体布置要求，结合坝址、渠线布置成果，为保证本电站能充分利用河道自然落差进行发电，提高投资效益，电站厂址宜选在板桥河与攀枝花箐汇口上游300m与下游300m之间的适宜河段。 

　　为了使引水线路布置相对简单，厂房的位置也宜布置在河流右岸。从水能与投资效益分析，工程总体布置力求引水线路最短，以不跨过攀枝花箐为宜。从地形上看，汇口上游的右岸山脊附近是布置压力钢管的最佳位置，因此厂址位置也宜尽量靠近汇口以使引水管线最短，该汇口对岸即有双柏县鄂嘉镇至西舍路乡四级公路通过，施工交通方便，无需修建太多的公路交通，可有效节约工程投资。 

　　根据工程总体布置要求、交通条件等情况，本次设计选定厂址位于西舍路乡西南侧、板桥河与右侧支流攀枝花箐的汇口附近500m范围的右岸河段，该交汇地带板桥河河床较为平直，且平缓而宽阔，河床高程约1194m，河流流向在此由N39°W转向S85°E，汇口处为一较缓台地，适宜厂区建筑物布置，汇口以上80m后坡为切向斜坡，坡度10～40 o，自然边坡稳定。汇口下游（即攀枝花箐右侧）为冲洪积小平原上，地形坡度约8～10°，自然边坡稳定。经地质勘探，基础开挖至设计机组安装高程后地基岩体为多为强风化岩体，满足承载力要求。 

　　4、坝型. 坝轴线及发电引水线路的选择 

　　4.1 坝型选择 

　　根据地形、地质条件和工程区天然建材的分布状况，基于河床覆盖深，河床宽高比大等特点，本电站拦河坝型适宜坝型有重力坝、土石坝和面板堆石坝等。 

　　经过对比分析并结合坝址位置地形地质条件，重力坝型是最佳的。坝体主材考虑浆砌石或混凝土等均较合适，从坝体工程投资角度看浆砌石坝稍优，但考虑到拦河坝体工程量较大，坝体施工要求在一个枯期内完工，工期较紧，而浆砌石坝施工机械化程度不高，施工质量难以控制，工期慢，对工程总工期影响大。综合分析确定本阶段拦河坝主体材料考虑采用埋石混凝土，坝型即为浆砌石重力坝。 

　　4.2 坝轴线选择 

　　结合适宜建坝河段地形、地质条件，本次设计于坝址位置选择上、下两条坝线进行比较，分别位于板桥河汇口上、下游的50～100m河段。 

　　根据分析，上、下坝线地质条件相似，但上坝线发电电能指标稍优，地形条件比较利于取水枢纽建筑物的布置，施工临时建筑物布置较简单，引水渠线上有利于沉沙池布置的地形条件，工程投资比下坝线省13.95万元，因此推荐上坝线进行本工程的取水枢纽建筑物布置，建坝位置在板桥河与左侧支流租咪扎河交汇口上游100m处。 

　　4.3 发电引水方案的选择 

　　（1）、引水渠系方案选择。结合引水线路区域内地形、地质条件，坝线引水渠系选择，引水线路从板桥河取水口接出，由3段渠道（渠首段、沉沙池至隧洞段和隧洞出口明渠段）、沉沙池和1条隧洞组成，总长2418.28m，其中渠道长655.20m，占引水线路总长的27%；隧洞长1709.00m，占引水线路总长的71%。 

　　（2）、压力管道方案选择 

　　根据压力前池和电站厂址的选定，压力管道走向也就基本确定，其线路选择也仅限于在压力前池与发电厂房之间的范围内进行。从压力前池和初拟厂房的布置位置以及两者之间的地形条件来看，若厂房布置采用汇口以下的下厂址，压力管道必须跨过攀枝花箐和其左、右的田地。 

　　根据，地形、地质条件较好，尽量避开地表建筑，对地表环境影响小，管线力求最短，水力条件较优，工程量省。的布线原则，确定发电水流自压力前池进水口出来，明管顺山脊敷设而下，至板桥河与右侧支流攀枝花箐的汇口以上110m左右的山脊底部，即攀枝花箐左岸的农田，经冲沟和田地部位支墩采用桩基支撑，主管到达岔管后，最终分流至两台发电机组发电。支墩基础采用桩基的方案方案有效的避免压力管道从汇口上、下游的农田经过对农业生产造成的破坏，同时也解决了管线横跨攀枝花箐的问题。按此布置方案，管线总长约1062.50m。 

　　5、厂区布置方案的选择 

　　我院各专业人员经过现场踏勘，对该河段地形、地质、水文及水工布置等方面作了详细的分析和对比之后，认为两河相交的汇口上、下游右岸的两个缓坡台地在选定的500m范围内属最开阔地带，该位置与上、下游临近河段相比均较缓较宽，均适合布置发电厂房。 

　　本次设计在进行厂区建筑物的布置时考虑了上厂址主、副厂房“一”字型布置与下厂址前后并排布置两个方案，主、副厂房“一”字型布置方案横向宽度20.98m，纵向长57.15m，厂房后坡高度为19.64m；前后并排布置方案横向宽度30.720m，纵向长46.54m，厂房后坡平均高度则降低到7.66m。由于厂址位置地形特征不同，两种厂区布置方案结构工程量虽然变化不大，但土石方开挖量差别则较大。 

　　经过分析，厂区布置应尽量降低开挖边坡，避免过多开挖带来严重的边坡稳定问题和增大管理难度。相比较而言，上厂址主、副厂房“一”字型布置工程量较下厂址大、投资比较高，且地形狭窄，运行管理复杂性加大；而下厂址地形开阔，利于厂区枢纽建筑物布置，且下厂址利用净水头高，电站运行后增加的水头带来长远的利润增额回报显著。因此，推荐厂区布置方案为下厂址主、副厂房沿河岸呈前后并排布置方案。 

　　(6)光照水电站坝高200・5m,是目前世界上已建最高的碾3d2d压混凝土重力坝,工程枢纽布置合理、施工方便、运行条件好,为今后峡谷地区建造200m级高碾压混凝土坝工程提供参考和借鉴。 

　　结语 

　　板桥河水电站的工程布置设计中，工程枢纽的合理布置让运行条件及施工更加方便。为工程按时保质保量完成，造福人民提供了基础条件。也为今后类似工程提供参考和借鉴。 

　　参考文献 

　　[1]《人民长江》. 2001年12期.徐一心. 

　　[2]《水力发电》. 2003年10期.夏宏良，蒋作范，李学政，陈卫红.