红花水电站枢纽布置和建筑物优化设计-中水珠江规划勘测设计有限公司.docVIP

红花水电站枢纽布置和建筑物优化设计 凌春海 （中水珠江规划勘测设计有限公司 广州 510610） [摘要] 低水头河床式电站的经济效益与枢纽布置、建筑物选型、优化等密切相关，而这些因素又影响到施工导流和施工期通航，通过红花水电站的设计实践，为同类工程的设计提供参考的经验。 [关健词] 水电站 河床式 低水头 枢纽布置 优化 气蚀 空化 柳江红花水电站位于广西壮族自治区柳江县境内，是广西柳江干流综合规划开发九个梯级的最下游一个电站，是以发电、航运为主，兼顾灌溉、旅游、养殖的综合利用工程。正常蓄水位77.5m，相应库容为5.7亿m３，坝址以上控制流域面积46770km2，电站总装机容量为228MW，工程等别为Ⅰ等，主要建筑物为2级，设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇，泄水建筑物消能防冲按50年一遇洪水设计，洪峰流量为29700 m３/s。工程概算总投资16.7亿元,总工期3年3个月,发电工期2年8个月。 红花水电站是一座典型的低水头河床式电站，低水头河床式电站的经济效益与枢纽布置、建筑物选型、优化等密切相关，而这些因素又影响到施工导流布置和施工期通航，红花水电站设计过程中结合施工导流的布置，对枢纽布置和建筑物优化选型进行了研究，取得一定的工程效果。 一、枢纽布置的优化 红花水电站坝址位于侵蚀溶蚀低山丘陵区，柳江在坝址处形成凹向左岸的微弯性河道。坝轴线处河面宽490m，河床高程57m～62m。河床左侧在覆盖层10～20m以下有一岩石滩地，长约200m～250m，宽约100m～140m，滩面高程60m～63m。河床右侧有一砂洲(莫窑洲)，洲长大于400m，宽约200m，高程为60m～62m。坝址左岸为岩石风化山包，山顶高程103.6m。右岸分布一、二、三级阶地，高程分别为70m～80m、85m～95m、100m～120m。 坝址河床覆盖层较薄，为含泥砂卵砾石层，下伏基岩为炭质灰岩夹硅质岩、灰岩及薄层炭质页岩。两岸覆盖层较厚，为碎石粘土、壤土组成的残坡积层及泥岩、粉砂岩夹硅质岩全风化层。 枢纽布置要考虑的因素很多：地形地质条件、水流条件、交通条件、施工导流和施工通航、施工工期、运行条件、工程量和投资等。通常情况下，由于通航水流条件较难满足，船闸位置应优先考虑，船闸宜临岸布置，不应布置在泄水闸与电站厂房之间。红花水电站枢纽布置时考虑以下原则： 坝址洪水峰高量大，为保证建筑物安全和对上游淹没的控制，泄水闸布置应 尽量维持原河道的河势，保证行洪安全顺畅。 2)柳江是柳州市重要交通水道，枢纽布置应考虑船闸的运行特点，要求上下游引航道与原有天然枯水航道相衔接。 3)施工导流设计必须同时满足泄洪和临时通航所要求的流量、水位及流速等条件。 4)坝址两岸有来宾～柳州～桂林的220kV过河高压线跨河通过，枢纽布置时建筑物开挖应尽量避免对跨河高压线塔基础带来影响。 5)在满足运行及建筑物安全的条件下枢纽投资尽量节省。 根据上述原则，枢纽布置比较了左船闸右厂房方案、右船闸左厂房方案和船闸、 厂房集中布置在左侧的三个方案。 左船闸右厂房方案（方案一），船闸布置在左岸凹岸边，上下游与航道深弘线衔接，利于通航；厂房布置于右岸基岩风化深槽上，石方开挖量较小；对外交通公路在右岸，利于厂房发电设备的进场安装及施工区布置；电站进水渠须避开220kV跨河高压线塔基础；右岸基岩风化深槽土方开挖量大，回填量也较大。主体工程静态总投资9.36亿元，总工期3年9个月，其中发电工期3年2个月。 左船闸左厂房方案（方案二），坝址处水面宽约490m(65m高程)，枢纽混凝土前缘长度约660m，该方案右岸泄水闸布置需深入右岸阶地100多米，工程量大；同时泄水闸将偏离原河床中弘线，河势改变较大，造成泄水闸下游岸坡的冲刷及行洪不畅，增加溢流前缘长度及护岸工程。主体工程静态总投资9.76亿元，总工期比方案一多5个月，发电工期比方案一多6个月。 右船闸左厂房方案（方案三），避开右岸基岩风化深槽，回填方量较少；左岸厂房正向进水，进水流态较好，但石方开挖量大；船闸位于右侧凸岸，不利于与上下游航道深弘线衔接。主体工程静态总投资9.37亿元，总工期比方案一多2个月，发电工期比方案一多3个月。 从上可见，左船闸右厂房方案投资最省，工期较短，泄洪顺畅，方便施工， 利于通航，枢纽布置选定左船闸右厂房方案。 左船闸右厂房方案即船闸位于左岸岸边，厂房布置右岸阶地，泄水闸居中 布置于河床中部，这种枢纽布置总格局是合理的。但枢纽因受地形、地物影响，电站厂房必须侧向进水，进口流态较差。为改善厂房进口流态，厂房应在条件许可的情况下，尽量向河中左移。考虑提前发电和尽量减少影响通航的要求,水工建筑物布置与施工导流方案相互配合组成优化的组合方案,采用左右岸同时修枯