福建水口水电站简介概要

水工建筑物工程简介福建水口水电站简介福建水口水电站是我国华东地区最大的常规水电站，总设备容量为140万KW。 水库位于福建省江干流中段，影响延平、古田、尤溪、福建省清四县(区) 16乡镇、89行政村。 水库正常蓄水位高65 m，围仓区周边长712.54 km，7.4万移民绕村分布，仓岸长65.82 km，以土质岸坡为主。 水库自1993年蓄水至1997年底5年间较为突出的坍塌岸部分共72处，累计达70.59 km，占库区周边长度的9.91%，主要分布于村镇水库水波作用强的土质岸坡。 这些移民村镇的建筑物和公共设施多面临仓库周围，其间没有确保足够宽的安全地带，水库蓄水后，由于地形和地质因素，很多地区崩溃的速度很快，威胁着仓库地区移民的生命财产安全和正常生产、生活秩序。 水口库区每年因塌陷直接和间接经济损失达数千万元。水口水电站位于福建省福建省福建县境内的福建江干流，上游距南平市94km，下游距福建省福建县14km，距福州市84km。 电站建成后，为华东电网和福建电网供电。水口水电站水库控制流域面积52438km 2，占福建省江全流域面积的86 %。 流域内雨量充沛，年平均降雨量达1758mm，水库场地年平均流量为1728m 3/s，年径流总量为545亿m 3，实测最大流量为30200m 3/s，最小流量为196m 3/s。 调查履历的最大洪峰流量为38500 41600m 3 /s。 水库所在地千年一度入库洪峰流量46700m 3/s，万年一度入库洪峰流量55400m 3/s。 坝址年平均沙含量为0 . 143kg /m 3，年平均悬浮质供沙量为718万t。 仓库地区周围均由不可溶岩浆岩、碎屑岩等组成，无永久渗漏问题，无重大仓库岸压曲现象。 坝址为中生代燕山期黑云母花岗岩，岩性坚固完整，平均湿压强度一般在100MPa以上。 坝区未发现大构造断裂，河床上有几条小断裂带、压碎带、风化破碎带，规模小、倾角陡、顺河奔流缓倾角节理，但发育不深，对工程影响不大。 坝址复盖层一般厚度为5 10m，河床上存在岩石深槽，冲积最厚达29m，深槽下岩石新鲜完整，未见结构破坏现象。 根据福建省地震局的鉴定，水库地区地震的基本震度是7度。 水库正常蓄水位65m时，库区淹没与福建省清、古田、尤溪3县和南平市有关。 按照20年一次洪水标准移民，需要移民63495人；按照20年一次洪水征用土地，需要征用耕地31394亩。水口水电站是以发电为主，兼顾航运效益的工程。 水库正常蓄水位65m，汛期(4 7月)运行限制水位61m。 本电站设备容量140万kW，功率26万kW，常年平均发电量49 . 5亿kWh，是华东地区最大的水电站。 其发电效果相当于100万kW的火力发电站及其附带的年约240万t的大型煤矿。 在与新安江、富春江水电站进行补偿调整后，系统的保证输出能够增加5万kW以上。 华东电网以火力发电为主，调试能力不足，水口水电站可承担100万kW高峰，充分发挥水电联合运行的经济效益。 水口至南平段河道长94km，航道狭窄弯曲，礁浅滩多，现已建成只能通航60 80t轮船的电站后，协助整治下游河道，可使500t级货船从马尾直达南平。 福建省江干流是按四级航道设计的，集线器设置有船门1座、升降机1座、年通行能力货物400万t、竹木200 250万m 3。水口水电站是一等工程。 枢纽由水库、现场、跨水库的建筑物和溢洪道组成。 主要建筑物是千年一遇的洪水设计，万年一遇的洪水验证。 大坝为混凝土重力坝，最大坝高100m，坝顶长783m。 跨坝建筑设置在右岸，溢洪道设置成河床式，有12个表孔，孔板尺寸(宽高)为15m的下孔2个，孔板尺寸(宽高)为5 8m。 水闸3级，各级水闸室长160m，宽12m，水深3 . 0m。 升降机位于闸门右侧，船舱有效尺寸为长124m，宽12m，水深2 . 5m。 现场配置在左岸，水库后式，单体容量20万kW的轴流水输送发电机组设置了7台。 电站的轮毂配置如图所示。水口水电站对外交通便利，外福铁路通过水库左岸，古田至福建省清的道路通过水库右岸，目前福建省江已经可以通航60 80t轮船。 施工导流采用明渠导流方式。 导流明渠位于右岸航运与水库建筑物永久性水底孔水库段，导流明渠底宽75m，进出口呈喇叭状明渠进口标高5 . 0m。 水口水电站业主是福建省电力局，设立水口工程建设公司管理该电站的建设。 工程设计由水电站华东勘测设计院负责。 经过国际招标，华田联营公司确定负责水口水电站建设工程。 该电站是世界银行贷款建设项目，1985年进入国家基本建设项目，开始施工前的准备工作。 主体工程于1987年3月9日开始。水口水电站混凝土重力坝高度为101m，三级船闸与升降机配置相结合，采用右岸大明渠导流。 上下游土石围堰设计隔水标准为年二十年一次，洪水流量28400m 3/s，五十年一次，洪水流量32200m 3/s。 工程开始后，上游围堰防洪库容量高达8亿m 3，考虑到下游有福建省清县和福州市等重要城镇，再将上游围堰防洪标准提高到百年一遇洪水不塌。 最近没有遇到大洪水。 封闭明渠迁至右岸船闸工程后，导流标准全年降至十年一遇的洪水，用碾压混凝土围堰截水，从溢流段的10个下洞引导导流。 但是，水闸工程第一年度的涨水期，遭遇了近50年的大洪水，坑被水淹没了，但围堰是完整的。 从降低风险的角度可以看出，水口工程提高上游土石库挡水标准，具有无患难的智慧。水口水电站位于闽江干流多年通航河段。 坝址河床宽约380m，水深约6 10m，复盖层一般为8 10m，最厚为20m以上。 枢纽工程从右岸向左岸是右岸升降机和闸门、河床溢洪坝、左岸引水坝和水库后的现场。 为了满足导航和通航的要求，结合枢纽布置，考虑河床水深大、霸盖层厚、不利于纵向围堰建设的特点，初步导航采用右岸大明渠方案。 明渠系统是在船闸和提升船的航运建筑物附近挖成山，底宽75m，长1170m，进出口适当扩大，水流条件得到改善。 排放设计洪水时，明渠单宽流量高达353m 3/s，水深24 38m，平均流速约为10 13m/s。 通航时流速为3 4m/s，流量约为300 2700m 3/s。 明渠沿线是新鲜坚硬的花岗岩，除闸门首层基础混凝土基础外，其馀处未加衬。 明渠内侧为高70 llOm的垂直斜面，每10m设置一个马尾辫，用预裂爆破成形，一般不支护，总挖掘量约为300万m 3。 明渠外侧为碾压混凝土导向壁，最大壁高48m，长581m，混凝土总量29万m 3，下图1。导流渠道于1989年9月关闭，1991年11月关闭，共26个月，其间实际发生最大洪水流量10750m 3/s，情况正常，船舶航行安全，通航保证率在88 %以上。 明渠堵塞后，从溢流段的10个跨度配置的8mXl 5m的大型导向下孔流出，从其中左侧的两个下孔通航。 1992年7月水库工地发生近50年一次、流量为31300m 3/s的洪水，经调整后，径流仍达到28700m 3/s，超过明渠上游碾压混凝土围堰十年一度洪水的设计堵水标准，三期基坑浸水，损失轻微。 该工程是我国国大设计流量明渠导流成功的例子之一。水口水电站采用明渠导流，明渠封闭后三期基坑内水闸施工时间长，围堰设计水闸标准为每年一次，洪水流量为25200m 3/s，因此在溢流区间确保10个8mX15m (宽x高)的大型导流底孔，三期导流曾遭遇过超过设计标准的洪水，但由于下坑水头较低，情况良好。水口水电站二期上游围堰高度为44.5m，堰顶长467m见下图2，上下游围堰总充填量为202万m 3，堰基砂砾石复盖层厚度为10 25m，底部有孤立石。 堰体的水中部分和霸盖层用混凝土防渗墙、壁厚0.8m、最大壁深44m、上下游壁总截面积17795m 2、液压抓斗和冲击挖掘沟洞。 墙体是由粘土和膨润土混合而成的塑料混凝土，能很好地适应围堰的变形。 围堰水上部连接“之”字形土工膜以防止渗透。 土工膜容易适应变形，与堰体填筑的干扰小，成本低，成功采用水口水电站后，被其他各项工程采用。 水口水电站于1989年9月下旬关闭，1990年2月上旬建成混凝土防渗墙，达到台日平均5.1m 2的高成壁效果。 2月中旬，积水后坑常排水量约为150m 3 /h (含施工用水)，防渗墙质量良好，渗漏量极少。 上下游银行建于1990年5月。工程概况水口水电站位于福建省福建省清县，是以发电为主、通航兼木通利的大型水利枢纽工程。 通航建筑物采用一线三级船闸和一线垂直升降机，集中配置在枢纽右岸。 水口三级船闸水垢为级航道，由500吨级二论船队设计，闸室有效水垢为135.0 12.0 3.0(m )，上下引水道的最小曲率半径为330m，通航空间为7.0m。 三级船闸下游导向墙在三期围堰内为实体框架形式的导向墙，下部为回填混凝土基础，围堰外采用独立的冲床，冲孔作为墙基础。 导墙外侧采用铺石，表面铺设保护面混凝土栅栏砌块，保护面混凝土为四面体。因为下游导向壁的大部分在三期围堰以外，所以导向壁设计方案：正在研究进行水下施工。 导航墙基础范围内复盖层的平均厚度为8m，最大厚度为15m。 岩盘面在水中约18m，最大在水中25m。 水下工程工作量大，施工困难，工期紧张。 因此，进行了清基方案、抛石基床方案和冲孔钻孔方案的研究。 通过技术经济论证，选用冲击钻混凝土墙和实体框架导向墙作为三级船闸下游导航墙的施工方案。冲击挖掘混凝土墙方案设计：整体布置三级船闸下游导向墙全长330m，整体：三期围堰内为实体框架导向墙，长约105.0m，围堰外为冲击挖掘混凝土墙隔脚，长约225.0m，隔脚框架隔壁和坝轴线为隔流墩由冲击钻混凝土墙、承台和窗框墙组成。 冲击钻混凝土墙顶高为10.0m，基础高为-5.50 -14.00m，最大高为24.0m，承台高为2.0m，窗框墙高为12.8m，顶高为23.8m，底高为11.0m，墙内填充有石块。 在两条隔流墩之间配置吃水为1.6m的钢铁浮式船，上部不设交通便桥，隔流墩上方设爬楼梯，便于上下交通，乘船选型设计。 堤坝和三期围堰施工结束后，拆除到海拔4.64m，混凝土墙之间的内侧面板打入海拔6.50m，水路外侧采用混凝土格子砌块，各砌块用钢丝连接，接近隔流脚外侧的边缘，混凝土四面体的一部分作为悬挂保护砌块投放隔流墩结构设计：设计标准水口电站工程属一等工程，主要建筑物为一级建筑物。 三级船闸下游导流墙标准为三级建筑物，按50a一次洪水标准设计，按100a一次洪水标准验证。 由于两次洪水都淹没了导航建筑物，力量受流速大小的控制，不受水位的控制。设计原则根据不同设计情况和水工模型试验成果决定设计组合。 运行状况(1)冲洗深度冲到岩盘；(2)运行水流按下游最高通航水位设计，其洪水频率为50%，水位为21.80 m；(3)作用流速为3.0m /s；作用方向垂直水库轴线(4)放水变动为2 h1=0.8m；(5)通航。特殊组合(1)假定冲洗到岩盘，(2)水位0.1%的洪水频率，水位33.39m (3)作用流速5.0m /s，作用方向垂直水库轴线(4)停航。 船行载重计50%； (5)地震强度。 设计荷载隔流脚承受的设计荷载有：混凝土的自重、水压、扬压力、船行荷载、波浪力、活荷载、地震力、水流力等。 设计通过隔流墩结构的稳定管理、基础应力计算、地震荷载作用下的结构扭转计算，表明：的结构主要受基础应力条件的控制冲击钻混凝土墙的保护尤为重要，运行时防止冲击钻混凝土墙露出，单壁独立承受水平荷载和上部荷载。 桩基墙应设有必要的防护。防护工程为防止发电厂泄洪引起的波浪、水流、水位升降等动力因素挖掘引导墙桩基，特别考虑了防护措施。 距离隔流墩外侧边界线约40.0m宽，距抛石坝顶约30.0m宽的范围内采用混凝土砌块和混凝土四面体保护面，保护桩基墙基，堤头采用丁坝和混凝土四面体保护抛石坝基。 防护采用抛石垫铺设，首先进行初平，其允许偏差为15cm。 防护块铺设范围为宽=27m 25