構(gou)皮灘水電站是(shi)國家“十五”計劃(hua)重(zhong)點工程、是(shi)貴州(zhou)(zhou)省(sheng)實施(shi)“西電東送”戰略的標志性工程,是(shi)貴州(zhou)(zhou)省(sheng)、中國華電集團(tuan)公司已建成最大的水電站。
構皮灘水電站位(wei)于貴州省(sheng)余慶縣境內,是烏江(jiang)流(liu)(liu)(liu)域(yu)梯級(ji)滾動開發的(de)第五(wu)級(ji),上距烏江(jiang)渡水電站137千米,下距河(he)口(kou)涪陵455千米,控制流(liu)(liu)(liu)域(yu)面積43250平(ping)方(fang)公(gong)里,占全流(liu)(liu)(liu)域(yu)的(de)49%,壩址(zhi)多年平(ping)均流(liu)(liu)(liu)量717立(li)方(fang)米每秒,壩址(zhi)多年平(ping)均徑流(liu)(liu)(liu)量226億立(li)方(fang)米。
電(dian)站主要任務是(shi)發(fa)(fa)電(dian),兼顧(gu)航(hang)運、防洪及其他綜合利用。水庫總庫容64.54億(yi)(yi)立方米,調節庫容29.02億(yi)(yi)立方米,正常蓄水位630米。地下電(dian)站裝(zhuang)機容量5×600兆(zhao)瓦(wa),保證出力(li)746.4兆(zhao)瓦(wa),設計多年平均發(fa)(fa)電(dian)量96.82億(yi)(yi)千瓦(wa)時(shi)。
工程概況
電(dian)站于(yu)2003年(nian)11月8日(ri)正(zheng)式開(kai)工(gong),2004年(nian)11月16日(ri)大(da)江截流(liu),2009年(nian)7月31日(ri)首臺機(ji)組(zu)(5#)投產(chan)發電(dian),2009年(nian)12年(nian)29日(ri)實現國(guo)產(chan)大(da)型機(ji)組(zu)一年(nian)五投的偉大(da)壯(zhuang)舉(ju)。
電站樞紐由高225m的混凝土雙曲(qu)拱壩(ba)(ba)、右(you)岸(an)(an)地下式廠房(fang)、壩(ba)(ba)身(shen)表(biao)中孔泄(xie)洪(hong)及左岸(an)(an)泄(xie)洪(hong)洞(dong)等建(jian)筑物組成(cheng)。導(dao)(dao)流(liu)工程(cheng)由左岸(an)(an)2條導(dao)(dao)流(liu)洞(dong)、右(you)岸(an)(an)1條導(dao)(dao)流(liu)洞(dong)組成(cheng)。工程(cheng)總投資138億元。電(dian)(dian)站由水(shui)利部(bu)長(chang)江(jiang)水(shui)利委員會長(chang)江(jiang)勘測(ce)規劃(hua)設計研究院設計。中國(guo)水(shui)利水(shui)電(dian)(dian)第八(ba)工程(cheng)局(ju)有(you)限公(gong)司和(he)中國(guo)水(shui)利水(shui)電(dian)(dian)第九工程(cheng)局(ju)組成(cheng)的八(ba)、九聯營體承擔攔(lan)河大(da)壩(ba)(ba)施工任務(wu)。
烏江
貴州第一大江(jiang),為長江(jiang)上游南岸(an)最(zui)大支流,發源(yuan)于烏蒙山東麓。她是一條歷史(shi)的江(jiang),她是一條紅色的江(jiang),她在中國革命的歷史(shi)上寫曾(ceng)經留下過(guo)輝煌的一頁。
烏江(jiang)全長1037公(gong)(gong)里,橫貫貴(gui)州(zhou)中(zhong)(zhong)(zhong)部(bu) ,在貴(gui)州(zhou)東北部(bu)出境(jing),入重慶(qing)市,于涪陵區(qu)匯入長江(jiang)。其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong),貴(gui)州(zhou)境(jing)內802公(gong)(gong)里,貴(gui)州(zhou)、重慶(qing)界河段(duan)72 公(gong)(gong)里,重慶(qing)境(jing)內163公(gong)(gong)里。干流(liu)總落(luo)差達到(dao)2124m,平均(jun)徑流(liu)量達到(dao)534億m3,接近黃河的(de)流(liu)量,是水能集中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)水電富礦,為我國(guo)十二大水電基地之一。
根據1989年國(guo)家批準的《烏(wu)江(jiang)(jiang)干(gan)流規劃(hua)報告》,烏(wu)江(jiang)(jiang)干(gan)流可興建(jian)11座大中型水(shui)電(dian)站,依(yi)次(ci)為北源六沖河(he)上(shang)的洪家渡(du)水(shui)電(dian)站,南(nan)源三岔河(he)上(shang)的普定、引(yin)子渡(du)水(shui)電(dian)站,干(gan)流上(shang)的東風、索(suo)風營、烏(wu)江(jiang)(jiang)渡(du)、構皮灘、思林、沙沱、彭水(shui)、大溪(xi)口等水(shui)電(dian)站。除彭水(shui)和大溪(xi)口(三峽電(dian)站興建(jian)后(hou)取消(xiao))外,其于電(dian)站均在貴州境內。
工程設計特點
構皮灘(tan)水(shui)電(dian)站(zhan)是貴州省西電(dian)東送(song)的(de)標志性(xing)工(gong)程,在(zai)峽谷地區、巖(yan)溶(rong)系(xi)統(tong)、高(gao)200m以上(shang)薄拱(gong)壩,大流量泄洪消能設計,大型地下(xia)廠房洞(dong)室群(qun),穿過軟巖(yan)的(de)大口經(jing)導流隧洞(dong)以及高(gao)70多m的(de)RCC圍堰(yan)等方面頗具(ju)挑戰性(xing)。
構(gou)皮(pi)灘拱壩(ba)(ba)(ba)(ba)壩(ba)(ba)(ba)(ba)基主要地質缺陷為壩(ba)(ba)(ba)(ba)基和壩(ba)(ba)(ba)(ba)肩(jian)(jian)分(fen)布有(you)(you)與巖層走(zou)向基本平行的(de)層間錯(cuo)動、溶蝕(shi)帶,以(yi)及一些喀斯(si)特溶洞,壩(ba)(ba)(ba)(ba)肩(jian)(jian)巖體壓縮變(bian)形條件差(cha)。為此(ci),在拱壩(ba)(ba)(ba)(ba)持(chi)力范圍內將對(dui)拱壩(ba)(ba)(ba)(ba)應力、變(bian)形及滲控要求有(you)(you)較大(da)影響的(de)巖溶洞穴進(jin)行回(hui)填混凝土處理,對(dui)層間錯(cuo)動帶采用平洞與斜井交叉設置(zhi)(zhi)的(de)格(ge)構(gou)狀置(zhi)(zhi)換處理方案,從而使壩(ba)(ba)(ba)(ba)體應力基本呈對(dui)稱分(fen)布,拱端應力趨(qu)于均勻,塑(su)性區改善,拱壩(ba)(ba)(ba)(ba)超載能力提高,整體安全(quan)度確有(you)(you)保(bao)障。
經過整體(ti)模型試驗、三維(wei)有(you)限元計(ji)算(suan)和(he)壩踵裂縫(feng)穩定性分析研究(jiu),對(dui)拱壩體(ti)形和(he)拱端嵌入巖體(ti)深度(du)作(zuo)了多次優化(hua),為適應地(di)形地(di)質(zhi)條件,便(bian)于泄洪建筑物(wu)的布(bu)置(zhi),拱壩選(xuan)定拋物(wu)線平面拱圈型式。壩頂部厚(hou)度(du)10.25m,拱冠梁(liang)底(di)厚(hou)50.28m,拱端最大厚(hou)度(du)58.62m,厚(hou)高比(bi)0.216,拱圈最大中心(xin)角88.070。壩體(ti)混凝土(tu)量316萬m3。
構皮灘(tan)水電站上、下游(you)最大水頭差150m,大壩設(she)(she)計、校核泄(xie)(xie)(xie)洪量分別達24016m3/s和28807m3/s,泄(xie)(xie)(xie)洪功率分別達34940MW和41690MW左(zuo)右,這在國(guo)內外均處(chu)于領先;加之河(he)谷狹窄,地(di)形(xing)地(di)質條件復雜(za),消(xiao)能區尾部及下游(you)兩岸與河(he)床為粘土巖等軟巖,泄(xie)(xie)(xie)洪與消(xiao)能防沖(chong)設(she)(she)計難度較大。通(tong)過對泄(xie)(xie)(xie)洪布置(zhi)、消(xiao)能效果(guo)及工程量等多方(fang)面綜合比較,確定采(cai)用6個表孔(kong)(kong)和7個中(zhong)孔(kong)(kong)泄(xie)(xie)(xie)洪,壩下設(she)(she)置(zhi)水墊(dian)塘消(xiao)能布置(zhi)方(fang)案(an)。
泄洪(hong)(hong)表孔(kong)(kong)堰頂高程617m,孔(kong)(kong)口尺(chi)寸(cun)12mX15m,裝設弧形閘門。泄洪(hong)(hong)中孔(kong)(kong)進、出口均為有壓流(liu)型(xing)式,為了分(fen)散入塘水流(liu)落點,出口分(fen)為上挑壓板型(xing)和平底(di)型(xing)兩種。孔(kong)(kong)口尺(chi)寸(cun)為6mX7m。
為(wei)增加泄洪的安全余度,在(zai)左岸設(she)一條輔助泄洪洞,分(fen)流(liu)最大(da)泄量為(wei)3100立(li)方米(mi)/秒,采用有壓(ya)進水口接明流(liu)隧洞型式直線布置,全長545m。隧洞斷面(mian)為(wei)城門洞型,尺寸為(wei)11mX17m--11mX13m,底板(ban)縱(zong)坡8%,洞內最大(da)流(liu)速約43m/s。
在大壩490m高程設置2孔放空底孔,孔口尺(chi)寸采用4mX6m。
水(shui)墊塘(tang)是(shi)壩身(shen)泄洪(hong)水(shui)流的主要(yao)消能區(qu),其底(di)板高(gao)(gao)程(cheng)412m,長(chang)(chang)303m,底(di)寬70m。為滿足抗浮要(yao)求,水(shui)墊塘(tang)底(di)板布置錨筋,兩側護坡也用(yong)錨筋錨固(gu)。設置二道壩的主要(yao)作(zuo)用(yong)是(shi)穩定水(shui)躍(yue)和阻(zu)擋回沙,并為水(shui)墊塘(tang)檢修提供一定條件,其頂(ding)高(gao)(gao)程(cheng)為441m。為充分(fen)保護水(shui)墊塘(tang)的安全,二道壩下游設置了長(chang)(chang)約70m的防(fang)沖護坦段(duan)。
地下(xia)廠房(fang)位于右岸地下(xia)洞(dong)室群(qun)內,主(zhu)廠房(fang)、主(zhu)變(bian)洞(dong)、調壓室3大(da)洞(dong)室平行(xing)布置(zhi)。電站(zhan)建(jian)筑(zhu)物穿越的地層中(zhong),二(er)迭系吳家(jia)(jia)坪組(zu)(zu)(P2w)、茅(mao)口組(zu)(zu)(P1m)、棲霞組(zu)(zu)(P1q)灰巖為I--II類(lei)圍巖,梁山組(zu)(zu)(P1L)、志(zhi)留系韓家(jia)(jia)店(dian)組(zu)(zu)(S2h)粘土(tu)巖為V類(lei)圍巖,其(qi)它為III--IV類(lei)圍巖。
主廠(chang)房(fang)洞室開挖尺寸:長(chang)230.45m,寬27m,高75.32m。廠(chang)房(fang)內布置5臺單(dan)(dan)機(ji)(ji)容量(liang)600MW的水輪發(fa)電機(ji)(ji)組。主變(bian)洞斷面型(xing)式(shi)為城(cheng)門洞型(xing),開挖尺寸:長(chang)178.27m,寬15.8m,高18.94m。洞室內裝有5臺單(dan)(dan)相雙卷(juan)強(qiang)油循環(huan)水冷(leng)升壓變(bian)壓器,額定容量(liang)為223MVA。
尾(wei)水(shui)隧(sui)洞(dong)(dong)(dong)由兩部分組(zu)成:在調壓(ya)室(shi)前采用一(yi)機(ji)(ji)一(yi)洞(dong)(dong)(dong)平行布置(zhi)形(xing)式(shi),斷面采用城(cheng)門(men)洞(dong)(dong)(dong)型,尺寸10X14.5m;調壓(ya)室(shi)后采用兩機(ji)(ji)一(yi)洞(dong)(dong)(dong)與一(yi)機(ji)(ji)一(yi)洞(dong)(dong)(dong)聯合布置(zhi)方式(shi),其中1#、2#機(ji)(ji)與3#、4#機(ji)(ji)分別共(gong)一(yi)尾(wei)水(shui)洞(dong)(dong)(dong),采用圓形(xing)斷面,直(zhi)經14.2m;5#機(ji)(ji)為(wei)單機(ji)(ji)單洞(dong)(dong)(dong),直(zhi)徑(jing)10m。尾(wei)水(shui)隧(sui)洞(dong)(dong)(dong)段布置(zhi)有調壓(ya)室(shi),在482m高(gao)(gao)程以(yi)下(xia)為(wei)三個(ge)相(xiang)互獨立的矩(ju)形(xing)調壓(ya)井以(yi)對應下(xia)游三條尾(wei)水(shui)洞(dong)(dong)(dong);在482m以(yi)上(shang)連通成為(wei)閘門(men)廊道,其頂高(gao)(gao)程514m,寬19.7m,長172.5m。
采用河床(chuang)圍堰(yan)一次斷(duan)(duan)流(liu)(liu),隧洞(dong)(dong)導(dao)流(liu)(liu),主(zhu)體建筑(zhu)物(wu)全年(nian)施工,導(dao)流(liu)(liu)標準為(wei)(wei)10年(nian)一遇,洪(hong)水(shui)流(liu)(liu)量13500 m3/s。利用構(gou)皮灘上游烏江渡等(deng)水(shui)電站在(zai)6--7月(yue)預留5.5億m3防洪(hong)庫(ku)容,可使(shi)頻率(lv)10%全年(nian)洪(hong)水(shui)降低(di)(di)(di)為(wei)(wei)10930 m3/s,從而降低(di)(di)(di)導(dao)流(liu)(liu)隧洞(dong)(dong)和(he)上下游圍堰(yan)的規模(mo)。導(dao)流(liu)(liu)隧洞(dong)(dong)在(zai)左(zuo)岸布置兩條(tiao)(tiao)(按高(gao)(gao)、低(di)(di)(di)洞(dong)(dong)布置),右岸布置一條(tiao)(tiao)(低(di)(di)(di)洞(dong)(dong)),進口(kou)底(di)板高(gao)(gao)程(cheng)分(fen)別為(wei)(wei)450m和(he)430m。斷(duan)(duan)面采用平底(di)馬蹄型(xing),尺寸為(wei)(wei)15.6mX17.7m,單條(tiao)(tiao)隧洞(dong)(dong)過流(liu)(liu)斷(duan)(duan)面凈(jing)面積235.5㎡。左(zuo)岸導(dao)流(liu)(liu)隧洞(dong)(dong)長度分(fen)別為(wei)(wei)888m(低(di)(di)(di)洞(dong)(dong))和(he)673m(高(gao)(gao)洞(dong)(dong)),右岸導(dao)流(liu)(liu)隧洞(dong)(dong)長度為(wei)(wei)918m。
上(shang)游RCC重力(li)式(shi)圍堰(yan)堰(yan)頂(ding)高程(cheng)484.6m,堰(yan)頂(ding)寬8.5m,最(zui)大堰(yan)高約(yue)72.6m,堰(yan)基巖(yan)體(ti)進行全(quan)線防滲帷(wei)幕(mu)(mu)灌漿處理,深度至巖(yan)體(ti)透水率(lv)小于5Lu處以下3m。下游RCC圍堰(yan)建于二道(dao)壩(ba)上(shang),堰(yan)頂(ding)高程(cheng)464.6m,頂(ding)寬8m,最(zui)大堰(yan)高56.6m,防滲帷(wei)幕(mu)(mu)與(yu)二道(dao)壩(ba)帷(wei)幕(mu)(mu)結(jie)合。
工程進展
2001年(nian)(nian)11月開始施(shi)工(gong)準備,2003年(nian)(nian)12月正(zheng)式開工(gong)。左(zuo)、右岸進(jin)(jin)場及(ji)場內公路均已具備通車條(tiao)件并投入(ru)使用,馬鞍山水(shui)廠、砂(sha)(sha)石(shi)加工(gong)系統和混凝土系統運行(xing)基本(ben)正(zheng)常,爛(lan)泥溝(gou)砂(sha)(sha)石(shi)系統場平(ping)和土建基本(ben)完(wan)成,觀景水(shui)廠正(zheng)在施(shi)工(gong);左(zuo)、右岸壩肩、水(shui)墊塘(tang)、電(dian)(dian)站進(jin)(jin)水(shui)口及(ji)泄洪(hong)洞(dong)進(jin)(jin)出口正(zheng)在開挖(wa),導流洞(dong)進(jin)(jin)出口、洞(dong)身開挖(wa)及(ji)支(zhi)護接(jie)近完(wan)成。擬于2004年(nian)(nian)10月實施(shi)截流。2001年(nian)(nian)10月30日(ri)進(jin)(jin)入(ru)四通一平(ping)前期工(gong)程建設(she),2002年(nian)(nian)7月開挖(wa)導流洞(dong),同(tong)年(nian)(nian)11月開挖(wa)壩肩,2003年(nian)(nian)電(dian)(dian)站工(gong)程正(zheng)式開工(gong)建設(she),2004年(nian)(nian)實現大(da)江截流,2009年(nian)(nian)首臺(tai)機組發電(dian)(dian),2011年(nian)(nian)完(wan)建。
工程重大作用
構皮灘(tan)電(dian)(dian)站(zhan)是貴州省歷史(shi)上最大(da)的(de)水電(dian)(dian)站(zhan),總(zong)裝(zhuang)機容量(liang)300萬KW,超過(guo)長江上的(de)葛洲壩電(dian)(dian)站(zhan)。具有多年水電(dian)(dian)開發經驗的(de)構皮灘(tan)電(dian)(dian)站(zhan)建設公司副總(zong)工(gong)程師雷(lei)輝光告訴記者:“這樣大(da)規(gui)模的(de)水電(dian)(dian)建設,在過(guo)去(qu)不引進國外的(de)先進設備,是難以想像的(de)。但構皮灘(tan)電(dian)(dian)站(zhan)卻實(shi)現了水電(dian)(dian)站(zhan)機組全部國產化。”
據了解(jie),構(gou)皮灘水(shui)電站機(ji)(ji)組是我(wo)國(guo)通過三峽工程建(jian)設引進(jin)、吸收(shou)國(guo)際先進(jin)發(fa)電機(ji)(ji)設備制造技術(shu)后(hou),自(zi)行設計、制造的(de)特大(da)型機(ji)(ji)組,每臺機(ji)(ji)組垂直(zhi)高度近25層(ceng)樓高,安裝各種(zhong)機(ji)(ji)械、電氣(qi)配(pei)件10萬件,重4000t,最大(da)的(de)配(pei)件———發(fa)電機(ji)(ji)轉輪(lun)1200t,各種(zhong)管道40000多m、電纜總數30000多m,其(qi)中(zhong)1號—5號水(shui)輪(lun)機(ji)(ji)由(you)哈(ha)爾濱電機(ji)(ji)廠(chang)有(you)(you)(you)限責任(ren)公司生(sheng)產,1號—3號發(fa)電機(ji)(ji)由(you)天津阿爾斯(si)通水(shui)電設備有(you)(you)(you)限公司生(sheng)產,4號、5號發(fa)電機(ji)(ji)由(you)東方電機(ji)(ji)股份有(you)(you)(you)限公司生(sheng)產。
電站從2003年11月8日(ri)正式開(kai)工,到(dao)2009年7月31日(ri)首(shou)臺(tai)機發(fa)電,建(jian)設時間之短令國外(wai)同行側目。雷(lei)輝(hui)光介紹,在如(ru)此短的時間內,用國產機組(zu)建(jian)這樣一座大壩,彰(zhang)顯的就是中(zhong)國力量。
據了解,貴(gui)州省電(dian)力總裝機(ji)容(rong)量將達到3000萬KW,相當于兩座三峽電(dian)站(zhan)。屆時,可(ke)形成向廣東(dong)輸送(song)5條交流、2條直送(song)電(dian)網路。
通航建筑物概況
構皮灘水電站通航建筑物為Ⅳ級建筑物,采用三級垂直升船機方案,主要由上(shang)下游引航道、三級垂(chui)直升船機和兩級中間渠道組成,線路總(zong)長2306m,年單(dan)(dan)向設計通(tong)過能力為(wei)142.1萬噸,工程(cheng)概算投資29.5億元。該工程(cheng)是(shi)當今世界通(tong)航水頭最高(gao)、單(dan)(dan)級提(ti)升高(gao)度最大、主提(ti)升設備規(gui)模最大的通(tong)航建筑物(wu)。