地理位置
王(wang)甫(fu)洲水利樞紐屬于漢(han)江(jiang)中下游的(de)(de)大型水庫,位(wei)于湖北省老河口(kou)市(shi)郊。1995年2月(yue)基礎開挖工程開工,2000年5月(yue)第一(yi)臺機組發電,2003年11月(yue)通過工程竣工初(chu)步驗(yan)收。王(wang)甫(fu)洲水利樞紐集水面積(ji)95886平(ping)方(fang)千米,控制60%的(de)(de)漢(han)江(jiang)流域面積(ji)。
水利樞紐特征
王甫洲水利樞(shu)紐校核洪(hong)水位為89.3米(mi)(mi)(mi),設計洪(hong)水位88.11米(mi)(mi)(mi);總庫(ku)(ku)容(rong)(rong)為3.095億立方米(mi)(mi)(mi),正(zheng)常庫(ku)(ku)容(rong)(rong)1.495億立方米(mi)(mi)(mi),相應水面面積42018平方千(qian)米(mi)(mi)(mi);死(si)水位85.48米(mi)(mi)(mi),死(si)庫(ku)(ku)容(rong)(rong)1.207億立方米(mi)(mi)(mi),調節庫(ku)(ku)容(rong)(rong)0.28億立方米(mi)(mi)(mi)。無調節洪(hong)水能力(li)。
工程概況
樞紐(niu)主要建筑(zhu)物有右(you)(you)岸(an)谷城(cheng)土石壩(ba)(ba),船閘,重力壩(ba)(ba),電(dian)站廠房(fang)和老河道(dao)左、右(you)(you)岸(an)土石壩(ba)(ba)。最(zui)大壩(ba)(ba)高33.9m。擋水前沿總(zong)長(chang)約(yue)19km。
泄(xie)水(shui)閘位于主河道左岸(an)、王(wang)甫洲右邊灘地上,共23孔(kong)平底閘,閘孔(kong)凈寬14.5m,高(gao)15.17m,地基為(wei)砂礫石。在設計及校核水(shui)位條(tiao)件下,最大下泄(xie)流量分別為(wei)16870立方米/秒和20800立方米/秒。
電(dian)站廠房(fang)(fang)位于老(lao)河道(dao)出(chu)口(kou)約(yue)800m處。安裝(zhuang)4臺奧(ao)地(di)利制(zhi)造的燈(deng)泡貫流式機(ji)組,總(zong)裝(zhuang)機(ji)109MW,轉輪直徑(jing)7.2m。廠房(fang)(fang)尺寸(長(chang)×寬×高)為132.65×81.96×47.67m。建基(ji)面(mian)為粘土巖(yan)。
300t級船閘位(wei)于電站廠房(fang)右側,中間隔(ge)有64.4m長的混凝(ning)土(tu)重(zhong)(zhong)力(li)壩。重(zhong)(zhong)力(li)壩壩高(gao)33.9m。船閘閘室尺寸(cun)(長×寬×吃水深)為120×12×2.5m。地基(ji)為粘(zhan)土(tu)巖。
樞紐工程(cheng)由水利(li)部和湖北省合(he)資興建。主體工程(cheng)于1995年(nian)2月(yue)(yue)開工,2000年(nian)11月(yue)(yue)首臺(tai)機組發電(dian),2001年(nian)12月(yue)(yue)最后一(yi)臺(tai)機組發電(dian)。總投資約20億(yi)元。
工程特點
王甫(fu)洲(zhou)(zhou)電(dian)站(zhan)為(wei)逕(jing)流式電(dian)站(zhan),壩址(zhi)位于(yu)平原(yuan)河谷,河谷寬廣,地形復雜,上游(you)有(you)建(jian)成的(de)(de)(de)具有(you)巨大調(diao)節(jie)庫(ku)(ku)容(rong)的(de)(de)(de)丹江(jiang)口(kou)水利(li)樞紐(niu),為(wei)王甫(fu)洲(zhou)(zhou)水利(li)工程(cheng)的(de)(de)(de)興建(jian)創造了有(you)利(li)條件;使得(de)王甫(fu)洲(zhou)(zhou)洪峰流量(liang)大為(wei)減少;增加(jia)了電(dian)站(zhan)的(de)(de)(de)調(diao)節(jie)流量(liang)、裝(zhuang)機容(rong)量(liang)和發電(dian)量(liang);和基本不存在泥沙淤積對發電(dian)、航運影響(xiang)的(de)(de)(de)問(wen)題。但(dan)逕(jing)流式電(dian)站(zhan)普遍(bian)存在單位裝(zhuang)機和單位電(dian)能的(de)(de)(de)工程(cheng)量(liang)偏(pian)大、造價較高(gao)的(de)(de)(de)缺點,王甫(fu)洲(zhou)(zhou)工程(cheng)尤為(wei)突出。因此,工程(cheng)要(yao)求在安全的(de)(de)(de)前提(ti)下盡量(liang)降(jiang)低(di)造價。此外(wai),老河口(kou)市城區(qu)位于(yu)壩址(zhi)上游(you)約3km處,如何減免水庫(ku)(ku)蓄(xu)水后給城區(qu)帶來(lai)的(de)(de)(de)淹沒和浸沒,也是需要(yao)解決的(de)(de)(de)問(wen)題。
別(bie)具(ju)一格(ge)的(de)(de)樞(shu)(shu)紐(niu)(niu)布(bu)置 王甫(fu)洲(zhou)(zhou)水利(li)樞(shu)(shu)紐(niu)(niu)壩(ba)址(zhi)位于平原河谷(gu),地形復雜(za),河道在(zai)此(ci)(ci)分叉(cha)為主(zhu)河道和(he)(he)老河道兩支(zhi),中間為王甫(fu)洲(zhou)(zhou),洲(zhou)(zhou)長(chang)約(yue)7km,寬約(yue)3km。枯水期老河道不過水。因此(ci)(ci),樞(shu)(shu)紐(niu)(niu)布(bu)置格(ge)外復雜(za)。樞(shu)(shu)紐(niu)(niu)布(bu)置考慮的(de)(de)主(zhu)要(yao)因素(su)是(shi)(shi):最大限(xian)度地滿足發電(dian)和(he)(he)通(tong)航(hang)要(yao)求;少淹(yan)河谷(gu)灘地和(he)(he)王甫(fu)洲(zhou)(zhou)灘地;便于施工(gong)(gong);從而達到滿足工(gong)(gong)程(cheng)任務要(yao)求和(he)(he)降低造(zao)價(jia)的(de)(de)目的(de)(de)。在(zai)樞(shu)(shu)紐(niu)(niu)布(bu)置工(gong)(gong)作(zuo)中,設計做了(le)大量的(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo),包括(kuo)選壩(ba)線和(he)(he)建筑(zhu)物選型。通(tong)常(chang)所見到的(de)(de)樞(shu)(shu)紐(niu)(niu)布(bu)置,其(qi)壩(ba)軸(zhou)線較短,建筑(zhu)物布(bu)置在(zai)一直線上(shang),以達到工(gong)(gong)程(cheng)量最少的(de)(de)目的(de)(de)。但王甫(fu)洲(zhou)(zhou)樞(shu)(shu)紐(niu)(niu)最終選用的(de)(de)樞(shu)(shu)紐(niu)(niu)布(bu)置為“口袋(dai)式(shi)”。其(qi)壩(ba)軸(zhou)線較通(tong)常(chang)的(de)(de)長(chang)了(le)約(yue)10余km,這種奇特的(de)(de)樞(shu)(shu)紐(niu)(niu)布(bu)置是(shi)(shi)適應自(zi)然條件的(de)(de)結果。
對低(di)水(shui)頭(tou)(tou)大流量(liang)的(de)水(shui)電(dian)站(zhan)而言,其水(shui)頭(tou)(tou)顯得十分(fen)寶貴。王(wang)甫洲(zhou)(zhou)(zhou)樞紐(niu)在(zai)(zai)泄(xie)洪情況下,上下游(you)水(shui)位(wei)差小,造成泄(xie)洪時(shi)難以發電(dian)。為此(ci),在(zai)(zai)樞紐(niu)布置(zhi)(zhi)中利(li)用(yong)了壩(ba)(ba)址區(qu)老河道的(de)地形條件(jian),將擋水(shui)壩(ba)(ba)和(he)泄(xie)水(shui)閘布置(zhi)(zhi)在(zai)(zai)靠(kao)王(wang)甫洲(zhou)(zhou)(zhou)洲(zhou)(zhou)(zhou)頭(tou)(tou)的(de)主(zhu)河道上,將電(dian)站(zhan)廠房(fang)和(he)船閘布置(zhi)(zhi)在(zai)(zai)靠(kao)王(wang)甫洲(zhou)(zhou)(zhou)洲(zhou)(zhou)(zhou)尾的(de)老河道上,兩者相距約7km,沿(yan)老河道兩岸用(yong)低(di)土(tu)石壩(ba)(ba)(圍堤)連(lian)接。這(zhe)種布置(zhi)(zhi)雖然(ran)延長了壩(ba)(ba)軸線10余(yu)公里,但有以下優點(dian):
⑴ 利(li)用這段河道天然落(luo)差提(ti)高了電站水頭(tou)2.5m,占提(ti)高后的(de)設計水頭(tou)7.5m的(de)1/3,在宣泄各種頻率洪(hong)水時(shi)均能發電,大大提(ti)高了發電量。
⑵ 23孔泄(xie)水閘布置在主(zhu)河(he)道(dao)灘地上,簡化了(le)(le)施工導流(liu)工程,取消了(le)(le)主(zhu)河(he)床(chuang)圍堰(yan),縮短了(le)(le)工期,節約了(le)(le)工程投資。
⑶ 船閘布置在老河(he)道(dao)上靠近(jin)電(dian)站處,利用電(dian)站下泄(xie)流量通航(hang),船只進出便利,不受泄(xie)水閘泄(xie)洪影(ying)響。
⑷ 沿老(lao)河(he)道兩岸的低(di)土(tu)石(shi)壩(ba)(圍(wei)堤),利(li)用(yong)泄水(shui)閘開挖的棄(qi)料(liao)(liao)(砂礫料(liao)(liao))填筑(zhu),不僅解決(jue)了棄(qi)料(liao)(liao)堆放問題,所修(xiu)建的圍(wei)堤造(zao)價(jia)也(ye)低(di)。
采用先進技術,土(tu)(tu)石壩(ba)防滲(shen)材料選(xuan)(xuan)用復合(he)土(tu)(tu)工膜(mo) 在1993年初(chu)步設(she)計中,經方案(an)比(bi)較后,確定(ding)老(lao)河道兩岸土(tu)(tu)石壩(ba)(圍堤)采用復合(he)土(tu)(tu)工膜(mo)防滲(shen),經實施并運行后,取得了(le)良(liang)好效果,為(wei)我(wo)國土(tu)(tu)石壩(ba)防滲(shen)選(xuan)(xuan)材開創了(le)一條新的道路。
老河道兩(liang)岸土(tu)石壩(ba)(ba)(圍(wei)堤),長約13km,壩(ba)(ba)高7-9m,壩(ba)(ba)體為(wei)(wei)砂礫(li)石,壩(ba)(ba)基為(wei)(wei)中細砂和(he)(he)(he)砂礫(li)石,防(fang)(fang)滲(shen)型式(shi)采(cai)用(yong)復合(he)(he)土(tu)工(gong)(gong)膜(mo)斜墻加(jia)水(shui)(shui)平(ping)(ping)鋪(pu)蓋(gai),其防(fang)(fang)滲(shen)面(mian)(mian)積約110萬(wan)平(ping)(ping)方(fang)(fang)米(mi)。1999年(nian)被(bei)水(shui)(shui)利(li)(li)部列為(wei)(wei)土(tu)工(gong)(gong)合(he)(he)成材(cai)料應用(yong)示范工(gong)(gong)程。同年(nian)10月在老河口(kou)市由(you)水(shui)(shui)利(li)(li)部國(guo)際合(he)(he)作(zuo)與(yu)科技司主持鑒定會(hui),會(hui)議認為(wei)(wei):“設(she)計單(dan)位根據工(gong)(gong)程具體條件,充分利(li)(li)用(yong)當(dang)地材(cai)料,選(xuan)用(yong)了(le)(le)復合(he)(he)土(tu)工(gong)(gong)膜(mo)防(fang)(fang)滲(shen)方(fang)(fang)案(an)是適宜(yi)的和(he)(he)(he)先進(jin)的,所進(jin)行的復合(he)(he)土(tu)工(gong)(gong)膜(mo)的選(xuan)型試驗、接(jie)縫(feng)方(fang)(fang)法研究、邊坡穩定和(he)(he)(he)滲(shen)流分析等工(gong)(gong)作(zuo),保證(zheng)了(le)(le)方(fang)(fang)案(an)的技術可靠性(xing)和(he)(he)(he)經濟合(he)(he)理性(xing)”;“采(cai)用(yong)兩(liang)膠三縫(feng)粘接(jie)方(fang)(fang)式(shi)解決(jue)了(le)(le)PE和(he)(he)(he)PVC膜(mo)間(jian)連接(jie)的難題,在國(guo)內尚無(wu)先例”;“經復核土(tu)工(gong)(gong)膜(mo)防(fang)(fang)滲(shen)工(gong)(gong)程決(jue)算,與(yu)原(yuan)(yuan)設(she)計粘土(tu)防(fang)(fang)滲(shen)心(xin)墻加(jia)水(shui)(shui)平(ping)(ping)鋪(pu)蓋(gai)方(fang)(fang)案(an)比較,節(jie)省直接(jie)投資3300萬(wan)元,約占原(yuan)(yuan)防(fang)(fang)滲(shen)方(fang)(fang)案(an)的46%,此外(wai),從減少料場臨時征地、運輸道路修建以及(ji)節(jie)約能源等方(fang)(fang)面(mian)(mian),還(huan)具有(you)顯著的間(jian)接(jie)經濟效益和(he)(he)(he)社會(hui)效益,同時縮(suo)短了(le)(le)工(gong)(gong)期”;“復合(he)(he)土(tu)工(gong)(gong)膜(mo)在漢江王甫洲水(shui)(shui)利(li)(li)樞紐圍(wei)堤防(fang)(fang)滲(shen)工(gong)(gong)程中的應用(yong)成果總體上(shang)達到了(le)(le)國(guo)內領(ling)先水(shui)(shui)平(ping)(ping),具有(you)示范作(zuo)用(yong)和(he)(he)(he)推廣(guang)價值”。
選用(yong)燈(deng)泡貫流(liu)(liu)(liu)式(shi)(shi)(shi)機(ji)(ji)組 王(wang)甫洲(zhou)水(shui)電(dian)站水(shui)頭范(fan)圍為(wei)3.7-10.3m,適應此水(shui)頭段的(de)(de)水(shui)輪(lun)機(ji)(ji)有軸(zhou)(zhou)流(liu)(liu)(liu)轉(zhuan)漿(jiang)式(shi)(shi)(shi)和燈(deng)泡貫流(liu)(liu)(liu)式(shi)(shi)(shi)。以往燈(deng)泡貫流(liu)(liu)(liu)式(shi)(shi)(shi)機(ji)(ji)組在(zai)冷卻、通風(feng)、止水(shui)、軸(zhou)(zhou)承支承結(jie)構和過渡過程的(de)(de)反水(shui)錘(chui)等方面存(cun)在(zai)一系列(lie)復雜技術(shu)難題,隨著(zhu)科技的(de)(de)進步(bu),上述問題已得到(dao)較好的(de)(de)解(jie)決。在(zai)王(wang)甫洲(zhou)電(dian)站機(ji)(ji)組選擇工(gong)作中,我們(men)對燈(deng)泡貫流(liu)(liu)(liu)式(shi)(shi)(shi)機(ji)(ji)組與軸(zhou)(zhou)流(liu)(liu)(liu)轉(zhuan)漿(jiang)式(shi)(shi)(shi)機(ji)(ji)組進行了詳細的(de)(de)技術(shu)經濟比較。與軸(zhou)(zhou)流(liu)(liu)(liu)轉(zhuan)漿(jiang)式(shi)(shi)(shi)水(shui)輪(lun)機(ji)(ji)相比,燈(deng)泡貫流(liu)(liu)(liu)式(shi)(shi)(shi)比轉(zhuan)速高約40%;轉(zhuan)輪(lun)直徑小18%;額定點效率高3%;機(ji)(ji)組總重量減(jian)少(shao)(shao)31%;廠(chang)房總長度減(jian)少(shao)(shao)37%;土(tu)石方開挖量減(jian)少(shao)(shao)35%;混凝土(tu)工(gong)程量減(jian)少(shao)(shao)31%。王(wang)甫洲(zhou)燈(deng)泡貫流(liu)(liu)(liu)式(shi)(shi)(shi)機(ji)(ji)組轉(zhuan)輪(lun)直徑為(wei)7.2m,單(dan)(dan)機(ji)(ji)容量27.25MW,這在(zai)當時是我國(guo)最大的(de)(de)。其(qi)單(dan)(dan)機(ji)(ji)最大過流(liu)(liu)(liu)能(neng)力為(wei)420立方米(mi)/秒。
船(chuan)閘輸水系(xi)(xi)統采用集中輸水倒(dao)口(kou)消(xiao)(xiao)能不(bu)設(she)鎮(zhen)靜(jing)(jing)段的(de)(de)布置型式 王甫(fu)洲(zhou)船(chuan)閘上(shang)下游水位(wei)差最大為10.3m。通常采用的(de)(de)集中輸水倒(dao)口(kou)消(xiao)(xiao)能都(dou)要(yao)設(she)置鎮(zhen)靜(jing)(jing)段,因(yin)而(er)增(zeng)加了(le)閘室長度和降低(di)了(le)輸水效率。通過(guo)水工模型試(shi)驗,對集中輸水倒(dao)口(kou)消(xiao)(xiao)能的(de)(de)多種方案研(yan)究后(hou),提供了(le)一(yi)種新的(de)(de)倒(dao)口(kou)消(xiao)(xiao)能型式,它可以(yi)不(bu)設(she)鎮(zhen)靜(jing)(jing)段。與分散式輸水系(xi)(xi)統相比,在(zai)閘室內(nei)不(bu)設(she)廊道,從(cong)而(er)可抬高(gao)閘底板建(jian)基面高(gao)程,節(jie)省了(le)基巖挖方和混凝(ning)土工程數量(liang),閘室結構(gou)也簡(jian)單。
移民安置
王甫洲壩(ba)區用(yong)地和庫(ku)區淹沒(mei)面(mian)積(ji)涉及老河口(kou)市、谷城(cheng)縣的6個鄉鎮、23個行政村、98個村民(min)小組。樞紐(niu)實際用(yong)地1968.92公(gong)頃(qing)(qing),其中(zhong)耕地581.31公(gong)頃(qing)(qing),林地285.2公(gong)頃(qing)(qing)。拆遷各(ge)類房屋面(mian)積(ji)7789.93平方(fang)米,進行生產安置(zhi)人口(kou)4866人,另外涉及兩縣市10個工礦企業、1個事業單位、28個村組副業。水庫(ku)淹沒(mei)區無文物古跡(ji)。