项目建议书报告(水工部分).docVIP

8 枢纽布置审 定： 核 定： 审 查： 编 写： 8. 枢纽布置8.1 工程等别和设计标准8.1.1 工程等别及主要建筑物级别大盈江三级水电站是以发电为主要任务的径流式电站，无防洪、灌溉等其他要求。坝址多年平均流量243m3/s，坝址控制流域面积5587km2，水库正常蓄水位以下库容131104m3，库容十分有限，仅能进行不完全日调节，初拟装机容量98MW，电站单独运行时，保证出力36.2MW，年发电量7.24108kWh。根据防洪标准（GB50201-94）规定，经综合考虑后确定：首部枢纽为小型工程，工程等别为等；引水发电系统为中型工程，工程等别为等。 电站主要建筑物：拦河坝、引水发电系统为4级建筑物，次要建筑物及临时建筑物为5级；厂区枢纽为3级建筑物，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。8.1.2 洪水标准及特征水位根据防洪标准（GB50201-94）规定，工程洪水标准及特征水位见表8-1。表8-1 洪水标准及特征水位项 目频 率 (%)流 量 (m3/s)水 位 (m)首部正常蓄水位692.00首部设计洪水位23630692.00首部校核洪水位0.54520692.50厂房正常尾水位150586.80厂房设计洪水位14070598.30厂房校核洪水位0.54520599.108.1.3 设计基本资料（1） 水文、气象大盈江流域属亚热带气候，主要受西南暖湿气流和西部干暖气流的影响，水汽充沛，年平均降雨量超过2000mm。流域内山脉纵横，地势高差明显，气候复杂多变。大盈江全长189.3km，平均比降10.1，国内流域面积6015km2，坝址控制流域面积5587km2，多年平均流量243m3/s。（2） 洪水大盈江洪水由暴雨形成，年最大洪峰多发生在610月，其中，7月最多，占44%。洪水起涨较快，最大流量与最小流量之比达120倍。其中，坝址200年一遇洪峰流量4520m3/s、100年一遇洪峰流量4070m3/s。（3） 泥沙大盈江水电站坝址悬移质多年平均输沙量328万吨，汛期（610月）占年总输沙量的89.3%，年平均含沙量0.408kg/m3。8.1.4 水能参数校核洪水位： 692.50m正常蓄水位： 692.00m死水位： 680.00m装机容量： 98MW（249MW）电站引用流量： 150m3/s单机引用流量： 75 m3/s电站最大水头： 106m电站最小水头： 74m电站额定水头： 80m8.1.5 地震设防烈度根据1990年国家地震局颁布的中国地震烈度区划图，工程区地震基本烈度为度。根据工程规模，参照水工建筑物抗震设计规范（SL203-97）的规定，本设计阶段暂按度进行工程抗震设防。8.1.6 主要地质参数的初步拟定（1） 坝址基岩力学参数首部基岩力学参数表基岩类别fC(MPa)E0(GPa)(MPa)强风化0.50.550.10.30.81.00.50.80.3弱风化0.80.90.50.757230.26微风化1.11.21.01.11520680.2（2） 开挖边坡首部及厂区开挖边坡基岩类别覆盖层强风化弱风化微风化开挖边坡1:1.21:1.01:0.51:0.38.2 工程枢纽总布置8.2.1 坝址及坝型选择大盈江三级水电站首部位于汇流电站下游约700m处。所处河段河谷较为狭窄，两岸均有基岩出露，坝址选择主要集中在该段河谷上。向上，则上游河谷较为开阔，选择作为坝址，不仅首部工程量大，而且距离汇流电站近，对本电站特征水位的选择不利，施工时也会对汇流电站的正常运行造成一定干扰，不宜选择作为坝址。向下，下游河谷亦相对开阔，左岸有帮中河汇入大盈江，冲沟较深，且该段河谷河床冲积层厚，同样不具备选择作为坝址的条件。坝址选择段河谷长约80m，河床冲积层平均厚度5m6m，岩性相对单一，主要为花岗质黑云混合片麻岩，从地形、地质条件看，均具备选择作为坝址的较好条件。经比较，右岸地质条件相对较好，基岩出露明显，而左岸存在一崩塌堆积体，厚约15m20m，主要集中在该段河谷中、下游部位，上游相对较薄，故拟定坝轴线在该河段偏上游部位。初拟坝型为常规混凝土重力坝。若选择当地材料坝型，则由于洪水流量过大（P=0.5%，Q=4520m3/s），泄洪建筑物难以布置，消能困难而导致枢纽布置复杂化，从而增加工程投资；而混凝土重力坝，采用表孔泄洪、底孔冲沙的布置方式，比较适于河谷相对狭窄，泄洪流量大，泥沙问题突出的山区河流。为结合施工导流布置，首部曾研究河中4孔泄洪闸泄洪，右岸导流洞后期改造为泄洪冲沙洞的布置方案，随着设计工作的深入，发现此方案进水口泥沙淤积问题难以解决。经比较，最后推荐表、底孔相结合，洪水期泄洪、枯期底孔冲沙的方案。8.2.2 引水线路选择大盈江三级电站拟开发河段，河道顺直，引水线路不具备裁弯取直的条件，只能顺河向布置。经比较：地形上，左岸存在两条大型冲沟，而右岸相对冲沟较小；地质上，盈江大断裂正好从左岸通过，而右岸目前尚未发现较大规模断层或地质破碎带，总体地质条件优于左岸；交通上，左岸有一条公路（中国至缅甸）可资利用，交通条件相对较好，右岸则无现有道路可以利用，需新建；此外，右岸有地形及地质条件均较好的台阶可以布置地面明厂房。综合分析认为：引水线路布置在右岸较为有利。8.2.3 厂址选择作为地面明厂房，厂址应选择地形开阔、平坦，地质条件较好的位置。大盈江三级电站拟开发河段，总体河谷狭窄、岸坡陡峻，在满足电站水头要求的前提下，能提供厂址选择的位置非常有限。目前选择的厂区枢纽位于大盈江右岸一台地上，地形相对开阔、平坦，河面宽阔，两岸有基岩出露，选择作为厂址是可行的。向上游，则不仅存在丢弃水头的问题，地形上也没有平地可供选择；向下游，已临近38#界桩（中缅国界），不宜作为厂址。故选择该位置作为电站厂址。8.2.4 工程枢纽总布置大盈江三级水电站位于德宏州盈江县大盈江上。电站所处河段水流湍急，落差集中。根据拟开发河段的地形及地质条件，电站首部主要的水工建筑物均布置在右岸,导流洞布置于左岸。其中，拦河坝位于该河段河谷较狭窄处，两岸基岩出露，岸坡陡峻。拦河坝为混凝土重力坝，坝顶高程694.00m，坝顶宽5m，长156m，无交通要求。拦河坝左右岸为非溢流坝段，河床中部为溢流坝段，上设3孔12 m12.5m（宽高）的泄洪闸及2孔6 m6m（宽高）的冲沙闸，满足洪水期泄洪及冲沙要求。电站进水口位于河床右岸一陡崖处，进水口底板高程672.00m，后接低压引水隧洞，引水隧洞为圆形断面，全长3531.119m，坡度0.5%。开挖洞径D=8.0m，采用50cm的混凝土及钢筋混凝土衬砌，衬砌后洞径D=7.0m。引水隧洞尽头设置一阻抗溢流式调压井，调压井底板高程659.80m，井口平台高程710.00m，大井内径D=18m。调压井工作时，机组甩负荷产生的弃水，通过左侧泄水道，弃入大盈江。调压井后接压力钢管，钢管内径D=5.5m，埋设于D=6.7 m的竖井内，竖井长42.3m，钢管采用变径管，材料选用16MnR钢板，最小壁厚=14mm，最大壁厚=20mm，竖井通过弯管后为平段，中心线高程583.00m，再通过岔管，分为两条支管（支管内径D=3.8m），分别接入主厂房。厂房为地面明厂房，其中，主厂房尺寸：59.1 m19.6 m34.7m（长宽高），装机为2台49MW的混流式水轮机组，装机高程583.00m，机组间距15.0m，发电机层高程594.20m。副厂房及主变布置于主厂房上游侧。开关站布置于厂房右侧，为地面开畅式，尺寸：100 m80m（长宽），分2台布置，地面高程分别为610.00m、605.00m。83主要建筑物设计8.3.1 挡水建筑物大盈江三级水电站首部位于该河段河谷较狭窄处。坝址处右岸地形较陡，左岸相对较缓。两岸均有基岩出露，主要为花岗质黑云混合片麻岩，河谷两岸地层分布基本一致。根据首部的地形及地质条件，主要的水工建筑物均布置在右岸,导流洞布置于左岸。由于目前暂无风速、吹程等基本气象资料，无法计算水库风浪高，坝顶高程暂按692.50 m（校核洪水位）加1.5m作为坝顶高程，待下阶段获得相关资料后，再最终确定坝顶高程。拦河坝为混凝土重力坝（坝体中心可采用埋石混凝土），位于该河段河谷较狭窄处。全长156m，最大坝高35.6m，下游坡比1:0.75，坝顶高程694.00m，坝顶宽5m，坝顶无交通要求。拦河坝左右岸为非溢流坝段，河床中部为溢流坝段及冲沙闸坝段。由于首部拦河坝最大坝高仅35.6m，属低坝，且坝基座落在弱风化基岩上，基础承载力高，大坝基础不再进行固结灌浆，仅进行基础防渗所需的帷幕灌浆，但河床中部存在一条顺河向小断层，需处理，拟开挖后采用浇筑常规混凝土塞的方法，进行封堵。根据地质提供的初步成果，对初拟坝坡1:0.75进行首部坝体稳定、应力计算后，其成果见下表：坝体稳定、应力计算成果表工 况安全系数应 力（KPa）计算值规范值坝 踵坝 趾正常蓄水位1.451.0543.9923.05校核洪水位6.311.0068.501.03正常蓄水位+地震1.071.0055.0212.03经计算，坝体稳定、应力满足规范要求。8.3.2 泄洪、冲沙建筑物泄洪、冲沙建筑物位于挡河坝中部，主河道位置。由3孔12 m12.5m（宽高）的泄洪闸及2孔6 m6m（宽高）的冲沙闸组成，采取表、底孔结合的方式，满足洪水期泄洪及冲沙要求。溢流坝段全长48m，闸孔宽36m，中墩厚4m，边墩2m，溢流堰顶高程680.00m（与电站死水位高程齐平，可避免闸门误操作导致引水隧洞进气），采用WES曲线作为泄流曲线，最大流量系数m=0.507。经计算，当发生校核洪水时，由于下游水位较高，产生远驱式水跃，设置消力池是不经济的；同时河床基岩风化浅，采用短护坦消能将是可行的。经初步分析计算，并参考已建工程（硕多岗河螺丝湾水电站）消能设计经验，本阶段初拟护坦长度为25m。冲沙闸为2孔6 m6m（宽高），布置于主河道右侧，紧靠引水隧洞，枯期主要起排沙作用，以保持引水隧洞进口门前清，洪期兼顾泄洪冲沙。冲沙闸底板高程668.00m，前设斜槽式引渠，后接斜坡式冲沙道，冲沙道长25m。当发生校核洪水时（Q=4520m3/s，692.50m），3孔溢流堰泄流量：3351m3/s；2孔冲沙闸泄流量：1190m3/s，合计：4541m3/s；满足泄洪要求。8.3.3 引水发电建筑物8.3.3.1 进水口及引水隧洞岸塔式进水口设置于引水隧洞前沿，位于冲沙道引渠右侧，进水口底板高程672.00m，与冲沙道底板高程（668.00m）相差4m，3m高的拦沙坎可满足洪期绝大部分泥沙不进洞，上设3扇拦污栅及2扇4m4m的检修门，后接8m长的渐变段（方变圆），进入引水隧洞。引水隧洞全长3531.119m，底坡0.5%，为低压引水隧洞，圆形断面，隧洞内径D=7.0m，开挖洞径D=8.0m，采用喷、锚加挂钢筋网的型式作为一次支护，其中，喷混凝土厚10cm，永久支护为40cm的混凝土及钢筋混凝土衬砌。施工过程中，可根据开挖后揭露的围岩地质情况，调整具体的衬砌型式。引水隧洞顺河流方向布置于右岸，平均埋深100 m150m，围岩大部分以、类为主，分别于桩号引1+066.359、引1+750.439、引2+644.427及引3+238.692各设置4个转弯段，在桩号引3+531.119处接调压井中心线。经初步计算，引水隧洞采用锚喷混凝土支护时，洞内流速3.1m（糙率系数n=0.028），水头损失11.2m；采用钢筋混凝土衬砌支护时，洞内流速3.9m（糙率系数n=0.015），水头损失5.7m。本阶段暂按钢筋混凝土衬砌支护进行设计，下阶段将结合隧洞地质条件，进行详细的洞径比较，以及采用锚喷混凝土支护，以降低投资，缩短工期的研究。8.3.3.2 调压井及钢管道调压井为阻抗溢流式调压井，设置于引水隧洞末端，大井内径D=18m，阻抗孔内径D=5m，高50.2m，井壁为1.5m厚的钢筋混凝土衬砌，后设1扇6m6m的快速事故闸门，调压井底板高程659.80m，井口平台高程710.00m。经初步计算，调压井最高涌浪19.53m，相应高程711.53m；最低涌浪-16.06m，相应高程663.94m；余压水深4.14m。为减小调压井的容量，在调压井左侧井壁上设置1个宽5m高3m的泄水口，将机组甩负荷产生的多余弃水，通过左侧泄水道，弃入大盈江。调压井后为压力竖井，压力竖井通过上、下弯段分别与调压井渐变段（方变圆）及钢管平段连接。其中，竖井高42.3m， 开挖洞径6.7m，钢管内径5.5m，钢管采用变径管，材料选用16MnR钢板，管壁厚度从14mm渐变至20mm，钢管外部回填0.6m厚的素混凝土；上、下弯段转弯半径R=15m，转角90，中心线弧长23.56m。下弯段后部接平段，平段长134.5m，开挖洞径和钢管内径与竖井相同，初拟钢管壁厚20mm，钢管中心线高程583.00m。平段末段与岔管相连，后接支管。支管内径3.8m，初拟壁厚16mm。由于本工程钢管道管径大（D5.5m），而水头不高（含水锤约130m），钢管壁厚主要受外压控制，最大壁厚与最小壁厚相差不大，若采用常规的加固围岩，钢管与围岩共同承担内水压力的方法来进行设计，显然是不经济的。故钢管道拟按明管设