大孤山水电站枢纽建筑物布置及优化设计.docx

设计与施工水利规划与设计2011年第4期

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大孤山水电站枢纽建筑物布置及优化设计

刘立昱

(甘肃省水利水电勘测设计研究院兰州730000)

【摘要】大孤山水电站是黑河干流上游大峡谷规划中的第5级电站，也是甘肃省内陆河长引水隧洞径流式水电站的典型代表性工程。首部枢纽由混凝土挡水坝段、泄洪冲沙闸和电站进水闸组成，通过设计优化，整个枢纽建筑物布置合理、结构新颖，既兼顾施工方便，又节省了工程投资。特别是针对多泥沙河流上的引水，采用主、副两套排沙系统，经实践证明，较好的解决了取水“门前清”的难题，并可供其他类似工程借鉴。

【关键词】大孤山水电站枢纽建筑物优化设计排漂排冰排沙系统

【中图分类号】TV61【文献标识码】B【文章编号】1672-2469(2011)04-0049-03

【DOI编码】10.3969/j.issn.1672-2469.2011.04.018

1工程概况

大孤山水电站位于黑河上游大峡谷中，甘肃省肃南裕固族自治县境内，厂房距张掖市112km,为黑河流域规划中的第5座梯级水电站，主要任务为发电，采用引水式开发。

电站坝闸址处多年平均流量43.4m3/s,设计引水流量105m3/s,设计水头74.5m,装机3台，为适应黑河峰贫流量变化大的特点，布置2台大机1台小机，总装机容量65MW,多年平均发电量2.12亿kW·h。由首部枢纽、引水系统、发电厂房及升压站等组成，属三等中型工程。电站总工期36个月，于2009年6月全部完工，7月首台机组发电，8月3台机组全部投产发电并网运行。

2枢纽布置选择

2.1闸坝址选择

大孤山水电站开发河段上接二子龙沟口的二龙山水电站厂房尾水(正常尾水位2145.50m),下至四大龙沟口下游的小孤山水电站枢纽(正常蓄水位2060.00m),开发河道长约12km,平均纵坡7.04%,可利用水头85.5m。

开发河段内河流多呈“S”型展布，谷宽变化较大，水流湍急，库区两岸岸坡高陡，大部分基岩裸露，右岸漫滩和河心滩发育，两岸断续分布有残

留的Ⅱ~V级阶地。根据现场条件，在满足建坝要求的基础上拟定了上、下两个坝址，进行坝址、坝型比较。以充分利用水头为基础，上坝址(二子龙坝址)采用低闸坝引水开发，下坝址(三子龙坝址)采用混合式开发。两方案特征水位相同，即正常蓄水位2144.00m,正常尾水位2061.00m。上坝址枢纽由挡水坝、泄洪冲沙闸及进水闸组成，最大闸高21m,右岸进水闸后接长7536m的引水发电隧洞至厂房。下坝址枢纽由混凝土面板堆石坝、排砂洞、溢洪道、导流洞及进水闸组成，左岸山梁布置泄洪建筑物，右岸山体布置排砂及引水发电系统，最大坝高69m,引水发电隧洞长3111m。

通过对两坝址地形地质条件、工程布置、施工交通条件、建设费用等方面进行综合比较，上坝址无论在建设条件、技术难度、水库淹没、环境影响等方面均明显优于下坝址，虽然年发电量比下坝址少613万kW·h,但节约投资约12000万元，故最终选定上坝址方案。

2.2枢纽建筑物布置

根据选定的二子龙坝址，可研阶段初步拟定枢纽采用闸坝方案，正向挡水、排沙、泄洪，侧向引水。闸坝基本垂直河道布置，从左到右依次为左岸

作者简介：刘立昱(1965年一),男，甘肃白银人，高级工程师，学士，主要从事水利水电工程规划设计。

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混凝土挡水坝、混凝土溢流坝、泄洪冲沙闸，进水

闸置于河道右岸，与泄洪冲沙闸轴线夹角41.5°。

2.2.1混凝土挡水坝段

混凝土挡水坝段长14.0m,坝顶高程2148.00m,最大坝高22.0m,坝顶宽8.0m,坝底宽17.0m

2.2.2混凝土溢流坝段

溢流坝段长30m,堰面型式采用WES实用堰，堰顶高程2144.00m,顺水流向长度17.0m,后接长16.5m的消力池，池深1.0m。

2.2.3泄洪冲沙闸

泄洪冲沙闸共3孔，采用带胸墙的水闸，孔口尺寸10m×9m(宽×高),闸室段垂直水流向总长43.5m,顺水流长40.0m,从左至右分为单孔及双孔两个结构分缝段。闸底板高程2129.00m,闸顶高程2148.00m,闸室总高度22.0m。闸后消力池长45.0m,