地理位置
王甫洲(zhou)水(shui)(shui)利樞紐(niu)屬于漢江中下游的大型(xing)水(shui)(shui)庫,位于湖(hu)北省老(lao)河(he)口市(shi)郊(jiao)。1995年(nian)2月(yue)基礎開挖工程開工,2000年(nian)5月(yue)第一臺機組發(fa)電,2003年(nian)11月(yue)通過(guo)工程竣工初步(bu)驗(yan)收(shou)。王甫洲(zhou)水(shui)(shui)利樞紐(niu)集水(shui)(shui)面(mian)積95886平方千(qian)米,控制60%的漢江流域面(mian)積。
水利樞紐特征
王甫洲水利樞紐校核(he)洪水位為89.3米(mi),設計洪水位88.11米(mi);總庫(ku)容為3.095億(yi)立(li)方(fang)米(mi),正常庫(ku)容1.495億(yi)立(li)方(fang)米(mi),相應水面(mian)面(mian)積42018平方(fang)千(qian)米(mi);死水位85.48米(mi),死庫(ku)容1.207億(yi)立(li)方(fang)米(mi),調(diao)節庫(ku)容0.28億(yi)立(li)方(fang)米(mi)。無調(diao)節洪水能(neng)力。
工程概況
樞紐(niu)主(zhu)要(yao)建筑物有右岸谷城土石壩(ba),船閘,重(zhong)力壩(ba),電站廠(chang)房和老河道左(zuo)、右岸土石壩(ba)。最大壩(ba)高33.9m。擋水前沿總長約19km。
泄水(shui)閘(zha)位于主河道左(zuo)岸(an)、王甫(fu)洲(zhou)右邊(bian)灘地上(shang),共23孔平底(di)閘(zha),閘(zha)孔凈寬14.5m,高15.17m,地基(ji)為砂礫石。在設計及校核水(shui)位條件下(xia),最大下(xia)泄流量(liang)分別(bie)為16870立方米(mi)/秒(miao)和20800立方米(mi)/秒(miao)。
電站(zhan)廠房位于老河(he)道出口約800m處。安裝(zhuang)4臺奧地利制造的燈泡貫流式(shi)機組,總裝(zhuang)機109MW,轉輪直徑7.2m。廠房尺寸(長×寬×高)為(wei)132.65×81.96×47.67m。建基(ji)面為(wei)粘土巖(yan)。
300t級(ji)船閘(zha)(zha)位于電站廠(chang)房右側,中間隔有(you)64.4m長(chang)(chang)的(de)混凝土(tu)重力壩。重力壩壩高33.9m。船閘(zha)(zha)閘(zha)(zha)室尺寸(長(chang)(chang)×寬×吃水深)為(wei)120×12×2.5m。地基為(wei)粘土(tu)巖。
樞紐工程(cheng)由水利部和湖北省合資興建。主體工程(cheng)于1995年(nian)2月開工,2000年(nian)11月首臺(tai)機(ji)組(zu)發電(dian)(dian),2001年(nian)12月最后一臺(tai)機(ji)組(zu)發電(dian)(dian)。總投資約20億元。
工程特點
王甫洲電(dian)(dian)站為逕流(liu)式電(dian)(dian)站,壩址位于(yu)平原河(he)谷,河(he)谷寬廣,地形復雜,上(shang)(shang)游有(you)建成的(de)(de)具(ju)有(you)巨(ju)大(da)調節庫容的(de)(de)丹江(jiang)口水(shui)利樞紐,為王甫洲水(shui)利工(gong)(gong)程(cheng)的(de)(de)興建創造了有(you)利條件;使得王甫洲洪峰流(liu)量(liang)(liang)大(da)為減少;增(zeng)加了電(dian)(dian)站的(de)(de)調節流(liu)量(liang)(liang)、裝機(ji)容量(liang)(liang)和(he)(he)發(fa)電(dian)(dian)量(liang)(liang);和(he)(he)基(ji)本不存(cun)在泥(ni)沙淤積對發(fa)電(dian)(dian)、航(hang)運影響的(de)(de)問題。但(dan)逕流(liu)式電(dian)(dian)站普(pu)遍存(cun)在單位裝機(ji)和(he)(he)單位電(dian)(dian)能的(de)(de)工(gong)(gong)程(cheng)量(liang)(liang)偏大(da)、造價(jia)較(jiao)高的(de)(de)缺點,王甫洲工(gong)(gong)程(cheng)尤(you)為突出。因此(ci),工(gong)(gong)程(cheng)要(yao)求(qiu)在安全(quan)的(de)(de)前提(ti)下盡量(liang)(liang)降低造價(jia)。此(ci)外,老河(he)口市城區(qu)位于(yu)壩址上(shang)(shang)游約3km處,如何減免水(shui)庫蓄(xu)水(shui)后給城區(qu)帶來的(de)(de)淹沒(mei)和(he)(he)浸(jin)沒(mei),也是需要(yao)解決的(de)(de)問題。
別具一(yi)格(ge)的(de)(de)(de)(de)樞(shu)紐(niu)(niu)布(bu)(bu)置(zhi)(zhi) 王(wang)(wang)甫(fu)洲(zhou)水(shui)利樞(shu)紐(niu)(niu)壩(ba)址位于(yu)平原河(he)谷,地(di)形(xing)復雜(za)(za),河(he)道(dao)在(zai)此分叉為主河(he)道(dao)和老(lao)河(he)道(dao)兩(liang)支(zhi),中間為王(wang)(wang)甫(fu)洲(zhou),洲(zhou)長約(yue)(yue)7km,寬(kuan)約(yue)(yue)3km。枯水(shui)期(qi)老(lao)河(he)道(dao)不過水(shui)。因此,樞(shu)紐(niu)(niu)布(bu)(bu)置(zhi)(zhi)格(ge)外復雜(za)(za)。樞(shu)紐(niu)(niu)布(bu)(bu)置(zhi)(zhi)考(kao)慮的(de)(de)(de)(de)主要(yao)(yao)因素是:最大限度地(di)滿足(zu)發電和通航(hang)要(yao)(yao)求;少(shao)淹河(he)谷灘(tan)地(di)和王(wang)(wang)甫(fu)洲(zhou)灘(tan)地(di);便(bian)于(yu)施工(gong);從而達到(dao)滿足(zu)工(gong)程任務要(yao)(yao)求和降低(di)造價(jia)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)。在(zai)樞(shu)紐(niu)(niu)布(bu)(bu)置(zhi)(zhi)工(gong)作中,設計(ji)做了大量(liang)的(de)(de)(de)(de)工(gong)作,包括選(xuan)壩(ba)線和建筑物選(xuan)型。通常所(suo)見到(dao)的(de)(de)(de)(de)樞(shu)紐(niu)(niu)布(bu)(bu)置(zhi)(zhi),其壩(ba)軸(zhou)線較(jiao)短,建筑物布(bu)(bu)置(zhi)(zhi)在(zai)一(yi)直線上,以達到(dao)工(gong)程量(liang)最少(shao)的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)。但王(wang)(wang)甫(fu)洲(zhou)樞(shu)紐(niu)(niu)最終選(xuan)用的(de)(de)(de)(de)樞(shu)紐(niu)(niu)布(bu)(bu)置(zhi)(zhi)為“口袋式”。其壩(ba)軸(zhou)線較(jiao)通常的(de)(de)(de)(de)長了約(yue)(yue)10余(yu)km,這(zhe)種奇特的(de)(de)(de)(de)樞(shu)紐(niu)(niu)布(bu)(bu)置(zhi)(zhi)是適應自(zi)然條件的(de)(de)(de)(de)結果(guo)。
對低(di)水(shui)(shui)(shui)頭大流量的水(shui)(shui)(shui)電站(zhan)而言(yan),其水(shui)(shui)(shui)頭顯得十分寶貴。王甫洲(zhou)樞紐(niu)在(zai)泄(xie)(xie)洪(hong)情況下(xia)(xia),上下(xia)(xia)游水(shui)(shui)(shui)位(wei)差小,造成泄(xie)(xie)洪(hong)時難以發電。為(wei)此,在(zai)樞紐(niu)布(bu)置中利(li)用了壩址區(qu)老(lao)(lao)河(he)道(dao)的地形條件,將擋水(shui)(shui)(shui)壩和(he)泄(xie)(xie)水(shui)(shui)(shui)閘(zha)布(bu)置在(zai)靠王甫洲(zhou)洲(zhou)頭的主河(he)道(dao)上,將電站(zhan)廠房(fang)和(he)船閘(zha)布(bu)置在(zai)靠王甫洲(zhou)洲(zhou)尾的老(lao)(lao)河(he)道(dao)上,兩者相距約7km,沿老(lao)(lao)河(he)道(dao)兩岸用低(di)土石壩(圍(wei)堤)連接。這(zhe)種布(bu)置雖然(ran)延(yan)長了壩軸線10余公里,但(dan)有以下(xia)(xia)優點:
⑴ 利用(yong)這段河道天然落差提高(gao)了電站水(shui)頭(tou)2.5m,占提高(gao)后的設(she)計水(shui)頭(tou)7.5m的1/3,在(zai)宣(xuan)泄(xie)各種頻(pin)率洪水(shui)時均能(neng)發電,大(da)大(da)提高(gao)了發電量。
⑵ 23孔泄水閘布(bu)置在(zai)主河道(dao)灘地(di)上(shang),簡化了施(shi)工(gong)導(dao)流工(gong)程,取消了主河床圍堰,縮短了工(gong)期,節約了工(gong)程投資(zi)。
⑶ 船閘布置在老河道上靠近電(dian)站(zhan)處,利用電(dian)站(zhan)下泄流量(liang)通航,船只進出便利,不(bu)受泄水(shui)閘泄洪(hong)影(ying)響。
⑷ 沿(yan)老河道(dao)兩岸的低(di)土石壩(ba)(圍(wei)堤),利用泄水閘(zha)開挖的棄料(砂礫料)填筑,不僅(jin)解決了棄料堆放問題,所修建的圍(wei)堤造價也(ye)低(di)。
采用先(xian)進技術,土石壩防(fang)滲(shen)(shen)材料選用復合土工膜(mo) 在1993年(nian)初步(bu)設(she)計(ji)中,經方案(an)比較后,確定老河道兩岸土石壩(圍(wei)堤(di))采用復合土工膜(mo)防(fang)滲(shen)(shen),經實施并(bing)運(yun)行后,取得(de)了良(liang)好效果,為我國土石壩防(fang)滲(shen)(shen)選材開(kai)創了一(yi)條新的道路。
老河道(dao)兩(liang)岸土(tu)(tu)(tu)石壩(圍堤(di)),長約(yue)(yue)13km,壩高7-9m,壩體為砂礫石,壩基為中細砂和(he)砂礫石,防(fang)(fang)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)型式(shi)采(cai)用(yong)(yong)復(fu)合(he)(he)土(tu)(tu)(tu)工(gong)膜斜墻加(jia)水(shui)(shui)平(ping)(ping)鋪(pu)蓋,其防(fang)(fang)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)面積約(yue)(yue)110萬平(ping)(ping)方(fang)米。1999年(nian)被水(shui)(shui)利部(bu)列為土(tu)(tu)(tu)工(gong)合(he)(he)成材料(liao)應用(yong)(yong)示范工(gong)程(cheng)。同年(nian)10月在老河口市由(you)水(shui)(shui)利部(bu)國際合(he)(he)作與科(ke)技(ji)(ji)司主持鑒定(ding)會,會議認(ren)為:“設計單位(wei)根據工(gong)程(cheng)具(ju)(ju)體條件,充分利用(yong)(yong)當地材料(liao),選(xuan)用(yong)(yong)了(le)復(fu)合(he)(he)土(tu)(tu)(tu)工(gong)膜防(fang)(fang)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)方(fang)案是適宜的(de)和(he)先(xian)(xian)進的(de),所進行的(de)復(fu)合(he)(he)土(tu)(tu)(tu)工(gong)膜的(de)選(xuan)型試驗、接(jie)(jie)縫方(fang)法研究、邊(bian)坡穩(wen)定(ding)和(he)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)流分析等工(gong)作,保證(zheng)了(le)方(fang)案的(de)技(ji)(ji)術可靠性和(he)經(jing)濟(ji)合(he)(he)理性”;“采(cai)用(yong)(yong)兩(liang)膠(jiao)三縫粘接(jie)(jie)方(fang)式(shi)解決了(le)PE和(he)PVC膜間(jian)連(lian)接(jie)(jie)的(de)難題,在國內(nei)尚無(wu)先(xian)(xian)例”;“經(jing)復(fu)核土(tu)(tu)(tu)工(gong)膜防(fang)(fang)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)工(gong)程(cheng)決算,與原設計粘土(tu)(tu)(tu)防(fang)(fang)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)心墻加(jia)水(shui)(shui)平(ping)(ping)鋪(pu)蓋方(fang)案比較,節省直接(jie)(jie)投資(zi)3300萬元,約(yue)(yue)占原防(fang)(fang)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)方(fang)案的(de)46%,此外,從減少(shao)料(liao)場(chang)臨時征地、運(yun)輸道(dao)路修建以及節約(yue)(yue)能源等方(fang)面,還(huan)具(ju)(ju)有(you)顯著的(de)間(jian)接(jie)(jie)經(jing)濟(ji)效益和(he)社會效益,同時縮短了(le)工(gong)期”;“復(fu)合(he)(he)土(tu)(tu)(tu)工(gong)膜在漢江王甫洲(zhou)水(shui)(shui)利樞(shu)紐(niu)圍堤(di)防(fang)(fang)滲(shen)(shen)(shen)(shen)(shen)工(gong)程(cheng)中的(de)應用(yong)(yong)成果總體上達(da)到(dao)了(le)國內(nei)領(ling)先(xian)(xian)水(shui)(shui)平(ping)(ping),具(ju)(ju)有(you)示范作用(yong)(yong)和(he)推廣價值”。
選用燈(deng)泡(pao)(pao)(pao)(pao)貫流(liu)式(shi)(shi)(shi)(shi)機(ji)組(zu) 王(wang)(wang)(wang)甫洲水(shui)電(dian)站水(shui)頭范圍為(wei)3.7-10.3m,適應此水(shui)頭段的(de)水(shui)輪(lun)機(ji)有軸流(liu)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)漿(jiang)(jiang)式(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)燈(deng)泡(pao)(pao)(pao)(pao)貫流(liu)式(shi)(shi)(shi)(shi)。以往燈(deng)泡(pao)(pao)(pao)(pao)貫流(liu)式(shi)(shi)(shi)(shi)機(ji)組(zu)在(zai)冷卻、通風、止水(shui)、軸承(cheng)(cheng)支承(cheng)(cheng)結構和(he)過渡過程的(de)反水(shui)錘(chui)等方面存在(zai)一系列復雜技術(shu)難題,隨著科技的(de)進(jin)步,上(shang)述問題已得到較好的(de)解決。在(zai)王(wang)(wang)(wang)甫洲電(dian)站機(ji)組(zu)選擇工作中,我們對燈(deng)泡(pao)(pao)(pao)(pao)貫流(liu)式(shi)(shi)(shi)(shi)機(ji)組(zu)與軸流(liu)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)漿(jiang)(jiang)式(shi)(shi)(shi)(shi)機(ji)組(zu)進(jin)行了(le)詳細(xi)的(de)技術(shu)經濟比較。與軸流(liu)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)漿(jiang)(jiang)式(shi)(shi)(shi)(shi)水(shui)輪(lun)機(ji)相比,燈(deng)泡(pao)(pao)(pao)(pao)貫流(liu)式(shi)(shi)(shi)(shi)比轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速高(gao)約40%;轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)輪(lun)直(zhi)徑小(xiao)18%;額定點(dian)效率高(gao)3%;機(ji)組(zu)總(zong)重量減(jian)少(shao)31%;廠(chang)房總(zong)長度減(jian)少(shao)37%;土石方開(kai)挖量減(jian)少(shao)35%;混凝土工程量減(jian)少(shao)31%。王(wang)(wang)(wang)甫洲燈(deng)泡(pao)(pao)(pao)(pao)貫流(liu)式(shi)(shi)(shi)(shi)機(ji)組(zu)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)輪(lun)直(zhi)徑為(wei)7.2m,單機(ji)容量27.25MW,這(zhe)在(zai)當時是我國(guo)最大(da)(da)的(de)。其(qi)單機(ji)最大(da)(da)過流(liu)能力為(wei)420立方米/秒。
船閘輸水系(xi)統采用集(ji)中(zhong)輸水倒(dao)(dao)(dao)口消(xiao)能不(bu)(bu)設(she)(she)鎮靜(jing)段的(de)布置型(xing)(xing)(xing)式(shi) 王甫(fu)洲船閘上下游水位(wei)差最(zui)大為10.3m。通常采用的(de)集(ji)中(zhong)輸水倒(dao)(dao)(dao)口消(xiao)能都要(yao)設(she)(she)置鎮靜(jing)段,因而增加了閘室長度和降低了輸水效(xiao)率(lv)。通過水工模型(xing)(xing)(xing)試驗,對(dui)集(ji)中(zhong)輸水倒(dao)(dao)(dao)口消(xiao)能的(de)多種(zhong)方案研究后,提(ti)供(gong)了一(yi)種(zhong)新的(de)倒(dao)(dao)(dao)口消(xiao)能型(xing)(xing)(xing)式(shi),它(ta)可以(yi)不(bu)(bu)設(she)(she)鎮靜(jing)段。與分散式(shi)輸水系(xi)統相(xiang)比,在閘室內不(bu)(bu)設(she)(she)廊道(dao),從而可抬高閘底(di)板建(jian)基面高程,節省(sheng)了基巖挖(wa)方和混凝(ning)土工程數量,閘室結構(gou)也簡(jian)單。
移民安置
王甫洲壩區(qu)(qu)用地(di)和庫(ku)區(qu)(qu)淹沒面積涉及老河口(kou)市、谷城縣的6個(ge)(ge)鄉鎮、23個(ge)(ge)行(xing)政(zheng)村(cun)、98個(ge)(ge)村(cun)民小(xiao)組(zu)。樞紐實(shi)際用地(di)1968.92公頃,其中耕地(di)581.31公頃,林地(di)285.2公頃。拆遷(qian)各類房(fang)屋面積7789.93平方米,進行(xing)生產安(an)置人口(kou)4866人,另外(wai)涉及兩縣市10個(ge)(ge)工礦企業(ye)、1個(ge)(ge)事業(ye)單(dan)位、28個(ge)(ge)村(cun)組(zu)副業(ye)。水庫(ku)淹沒區(qu)(qu)無文物古(gu)跡。