隔河岩水电站

Geheyan Hydropower Station


概  述

  隔河岩水电站位于中国湖北长阳县长江支流的清江干流上,下距清江河口62km,距长阳县城9km,混凝土重力拱坝,最大坝高151m。水库总库容34亿m3。水电站装机容量120万kW,保证出力18.7万kW。年发电量30.4亿kW·h。工程主要是发电,兼有防洪、航运等效益。水库留有5亿m3的防洪库容,既可以削减清江下游洪峰,也可错开与长江洪峰的遭遇,减少荆江分洪工程的使用机会和推迟分洪时间。1987年1月开工,1993年6月第一台机组发电,1995年竣工。
  坝址处两岸山顶高程在500m左右,枯水期河面宽110~120m,河谷下部50~60m岸坡陡立,河谷上部右陡左缓,为不对称峡谷。大坝基础为寒武系石龙洞灰岩,岩层走向与河流近乎正交,倾向上游,倾角25°~30°、岩层总厚142~175m;两岸坝肩上部为平善坝组灰岩、页岩互层。地震基本烈度为6度,设计烈度7度。
  坝址以上流域面积14430km2,多年平均流量403m3/s,平均年径流量127亿m3。实测最大洪峰流量18900m3/s,最枯流量29m3/s。多年平均含沙量为0.744kg/m3,年输沙量1020万t。工程按千年一遇洪水22800m3/s设计,相应库水位202.77m,按万年一遇洪水27800m3/s校核,相应库水位204.59m,相应库容37.7亿m3。正常蓄水位200m,相应库容34亿m3。死水位160m,兴利库容22亿m3。淹没耕地1138hm2,移民26086人。

枢纽布置
  枢纽建筑物由河床混凝土重力拱坝、泄水建筑物、右岸岸边式厂房、左岸垂直升船机组成。
  大坝坝顶高程206m,坝顶全长653.5m,坝型为"上重下拱"的重力拱坝,其封拱高程左岸为150m,河床为180m,右岸为160m,上游坝面采用铅直圆弧面,外半径为312m。下游坝坡:上部重力坝为1∶07;下部重力拱坝为1∶05,其间用铅直线联结。拱圈平面内弧采用三心圆,靠近拱冠部位采用定圆心大半径等厚圆拱,拱端部位采用变圆心小半径贴角加厚,坝坡随之渐变为1∶0.75。顶拱中心角80°。
  溢流段位于坝的中部,溢流前缘长度为188m。共设7个表孔,4个深孔和2个放空兼导流底孔。表孔堰顶高程181.8m,尺寸为12m×18.2m。深孔孔底高程134m,尺寸为4.5m×6.5m。底孔孔底高程95m,尺寸为4.5m×6.5m。各孔口均用弧形闸门控制操作,并在其上游设检修平板闸门。表孔在设计和校核条件下的泄洪能力分别为17060m3/s和19950m3/s。
  电站厂房位于右岸河滩阶地上,采用隧洞引水。进水口设在大坝上游右岸山体边坡上,底部高程142.5m。4条直径9.5m的隧洞接直径8m的压力钢管,单机单洞,分别接至4台30万kW水轮发电机组。引水道总长4×599m,电站主厂房全长142m,基础宽38.6m。水轮机为混流式,转轮直径5.74m,设计水头103m,最大水头121.5m,最小水头80.7m,额定转数136.4r/min,额定出力31万kW,最高效率95.3%,单机最大引用流量328m3/s。发电机为立轴三相同步半伞式,额定容量340MVA,额定功率因数0.9,额定电压18kV。副厂房紧靠主厂房上游侧,4台主变压器布置在厂房上游侧高程100m的平台上。出线为220kV和500kV各2回,高压侧均采用六氟化硫全封闭组合电器。
  300t级垂直升船机位于左岸岸边,总升程122m分为2级,年通过能力为340万t。第一级与左岸重力坝相交叉,成为大坝挡水前缘的一部分,升程40m,可适合库水位变幅40m的要求。第二级位于左岸下游河滩,升程82m,衔接中间错船渠和下游河道。中间错船渠长400m,宽30m。升船机采用全平衡钢丝卷扬系统,承船厢有效尺寸为42m×10.2m×1.7m,带水总重量1400t。
工程施工
  主体建筑物工程量:挖填土石方567万m3,浇筑混凝土328万m3(其中大坝混凝土265万m3),金属结构总重25300t。
  采取隧洞结合过水围堰方式导流。设计导流流量3000m3/s,可保证枯水期连续6个月的基坑施工期。导流隧洞位于左岸,长695m,断面尺寸13m×16m,喷锚钢筋混凝土衬砌,洞内流速达15~20m/s。上游碾压混凝土围堰最大高度40m,体积近13万m3,过水标准为12000m3/s。下游土石过水围堰,顶面用10m×15m×1.5m混凝土护面,最大过堰流量7360m3/s,隧洞在一年内打通,碾压混凝土围堰在87天内完成,实现了当年开工,当年截流的快速施工。
  布置高、低辐射式缆机各2台浇筑大坝混凝土,缆机固定端设在右岸,移动端设在左岸。低缆机月设计生产能力每台2.5万m3,高缆机月设计生产能力每台3.5万m3。206m高程以上的混凝土浇筑则用10t塔机或门机进行。由右岸高、低2个砂石系统和混凝土系统供应混凝土,2个系统的生产能力均为360m3/h。
  在土石方开挖中,大量使用光面预裂爆破,特别是在厂房软弱夹层和大坝底部、拱座等开挖部位,改进了工艺,取得了良好效果。在引水隧洞施工中,使用了针梁模板全断面混凝土衬砌,并在衬砌中成功地施加环向预应力。
其  他
  1.几个重大工程技术问题
  (1)坝址河谷岸坡陡峻,坝基灰岩呈弧形带状分布,坝址距页岩太近,采用上重下拱,上部封拱高程不同的重力拱坝,适合坝址地形、地质特点,改善了坝体内应力分布,与重力坝相比,可节省混凝土约70万m3
  (2)大坝最大下泄流量达23900m3/s,上下游水位差104.7m,入水单宽流量为191.2m2/s;并且还存在下游页岩抗冲能力低,拱坝泄洪引起的水流集中等问题。为适应上述特点,采用表孔、深孔和底孔的3层布置,以表孔为主、深孔为辅的泄洪方式。同时采用不对称宽尾墩结合"水垫池"的消能布置,取得了良好的消能效果。
  (3)厂房引水隧洞出口高边坡,施工期间最大坡高155~222m,永久坡高110~170m,上部为石灰岩,下部为软弱页岩,2种岩层之间还有软弱夹层,为了防止边坡失稳,采用分区、逐级下挖的施工方法,以及采用混凝土置换软弱夹层、系统锚杆结合喷混凝土、深层预应力锚索、排水系统等加固措施和加强监测的手段,使这一复杂问题得到了满意的解决。
  (4)坝基岩溶及顺河断裂构造发育,防渗帷幕线长达1.5km,帷幕灌浆总进尺达22万m,最大孔深达130m,最大月灌浆进尺达1万~2万m且灌浆工艺复杂,这一问题的解决,为岩溶地区帷幕灌浆施工提供了新的经验。

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