構皮灘水電(dian)站是國(guo)家“十五”計劃重點工程、是貴(gui)州省實施(shi)“西電(dian)東(dong)送(song)”戰略(lve)的(de)標志性工程,是貴(gui)州省、中國(guo)華電(dian)集團(tuan)公司已建成(cheng)最(zui)大的(de)水電(dian)站。
構(gou)皮(pi)灘水電站位(wei)于貴州省余慶(qing)縣(xian)境內(nei),是烏江流(liu)域(yu)梯級(ji)滾動(dong)開發(fa)的(de)第五級(ji),上距(ju)烏江渡水電站137千(qian)米(mi),下距(ju)河口(kou)涪陵455千(qian)米(mi),控制(zhi)流(liu)域(yu)面積43250平方(fang)公(gong)里,占(zhan)全流(liu)域(yu)的(de)49%,壩址多年平均流(liu)量717立方(fang)米(mi)每秒,壩址多年平均徑流(liu)量226億(yi)立方(fang)米(mi)。
電(dian)站(zhan)主(zhu)要任務是發電(dian),兼顧航運、防洪及其他綜合(he)利用。水庫(ku)總庫(ku)容64.54億立(li)方(fang)米(mi),調節庫(ku)容29.02億立(li)方(fang)米(mi),正常蓄水位630米(mi)。地下電(dian)站(zhan)裝機(ji)容量(liang)5×600兆(zhao)瓦(wa),保(bao)證(zheng)出力746.4兆(zhao)瓦(wa),設計多(duo)年平均發電(dian)量(liang)96.82億千瓦(wa)時。
工程概況
電(dian)站(zhan)于(yu)2003年(nian)(nian)(nian)11月8日正式開(kai)工,2004年(nian)(nian)(nian)11月16日大(da)(da)江截流,2009年(nian)(nian)(nian)7月31日首臺機(ji)組(zu)(5#)投產發電(dian),2009年(nian)(nian)(nian)12年(nian)(nian)(nian)29日實現國產大(da)(da)型(xing)機(ji)組(zu)一年(nian)(nian)(nian)五(wu)投的偉大(da)(da)壯舉。
電站樞紐由高225m的混凝(ning)土(tu)雙曲拱壩、右(you)岸(an)地下式廠房、壩身表中孔泄(xie)(xie)洪(hong)及左岸(an)泄(xie)(xie)洪(hong)洞等建筑物組(zu)(zu)成(cheng)。導流工程(cheng)由(you)左岸(an)2條導流洞、右(you)岸(an)1條導流洞組(zu)(zu)成(cheng)。工程(cheng)總(zong)投資(zi)138億元。電站由(you)水(shui)利(li)部長江水(shui)利(li)委員(yuan)會(hui)長江勘(kan)測規劃設(she)計(ji)研究院設(she)計(ji)。中國水(shui)利(li)水(shui)電第八(ba)工程(cheng)局有限公司和中國水(shui)利(li)水(shui)電第九工程(cheng)局組(zu)(zu)成(cheng)的八(ba)、九聯營體承擔攔河大壩施(shi)工任務。
烏江
貴(gui)州第一大(da)江,為長江上(shang)游南岸最(zui)大(da)支(zhi)流,發源于烏蒙山(shan)東麓。她是(shi)一條歷(li)史的(de)江,她是(shi)一條紅色的(de)江,她在中國革(ge)命的(de)歷(li)史上(shang)寫曾經(jing)留(liu)下過輝煌的(de)一頁。
烏江全長(chang)1037公里(li)(li),橫(heng)貫貴州中部(bu) ,在(zai)貴州東北(bei)部(bu)出境(jing),入重(zhong)慶(qing)市,于涪陵(ling)區匯入長(chang)江。其(qi)中,貴州境(jing)內802公里(li)(li),貴州、重(zhong)慶(qing)界河(he)段(duan)72 公里(li)(li),重(zhong)慶(qing)境(jing)內163公里(li)(li)。干流總落差(cha)達到2124m,平(ping)均徑(jing)流量(liang)達到534億m3,接近黃(huang)河(he)的流量(liang),是水能(neng)集中的水電富礦,為我國(guo)十二大水電基地之一。
根據(ju)1989年國家批(pi)準的《烏江(jiang)干流規劃報告》,烏江(jiang)干流可興建(jian)11座大中型(xing)水(shui)(shui)(shui)(shui)電(dian)(dian)站(zhan)(zhan),依次(ci)為北源(yuan)六沖河上的洪家渡水(shui)(shui)(shui)(shui)電(dian)(dian)站(zhan)(zhan),南源(yuan)三(san)岔河上的普定、引(yin)子渡水(shui)(shui)(shui)(shui)電(dian)(dian)站(zhan)(zhan),干流上的東風(feng)、索風(feng)營、烏江(jiang)渡、構皮(pi)灘、思林、沙沱(tuo)、彭水(shui)(shui)(shui)(shui)、大溪口等(deng)水(shui)(shui)(shui)(shui)電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)。除彭水(shui)(shui)(shui)(shui)和大溪口(三(san)峽電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)興建(jian)后(hou)取消)外(wai),其于電(dian)(dian)站(zhan)(zhan)均(jun)在貴州境內(nei)。
工程設計特點
構(gou)皮灘水電(dian)(dian)站(zhan)是(shi)貴州省西電(dian)(dian)東(dong)送(song)的標志性工程,在峽谷地區、巖溶系統(tong)、高200m以(yi)上薄拱壩,大(da)(da)流(liu)量泄洪(hong)消能設計,大(da)(da)型(xing)地下廠房洞(dong)室(shi)群,穿(chuan)過軟巖的大(da)(da)口經導流(liu)隧洞(dong)以(yi)及高70多m的RCC圍堰等方面頗具挑戰性。
構(gou)(gou)皮灘拱壩(ba)(ba)壩(ba)(ba)基主要地質缺陷為壩(ba)(ba)基和壩(ba)(ba)肩分(fen)布有與巖層走(zou)向基本平行(xing)(xing)的層間錯動、溶(rong)(rong)(rong)蝕(shi)帶,以及(ji)一(yi)些喀斯特(te)溶(rong)(rong)(rong)洞,壩(ba)(ba)肩巖體壓縮(suo)變形(xing)條件差(cha)。為此,在拱壩(ba)(ba)持力(li)范圍內(nei)將對(dui)(dui)拱壩(ba)(ba)應力(li)、變形(xing)及(ji)滲控要求有較大影響的巖溶(rong)(rong)(rong)洞穴(xue)進行(xing)(xing)回填混凝土處理(li),對(dui)(dui)層間錯動帶采用(yong)平洞與斜(xie)井交叉(cha)設置(zhi)的格(ge)構(gou)(gou)狀置(zhi)換處理(li)方案,從而使壩(ba)(ba)體應力(li)基本呈對(dui)(dui)稱分(fen)布,拱端應力(li)趨于(yu)均勻,塑(su)性區改善,拱壩(ba)(ba)超載能(neng)力(li)提高,整體安全度確(que)有保障。
經過整體(ti)模型試(shi)驗、三(san)維有限(xian)元計算和(he)壩(ba)(ba)(ba)踵(zhong)裂縫穩定性分析研究(jiu),對拱(gong)壩(ba)(ba)(ba)體(ti)形和(he)拱(gong)端嵌入巖體(ti)深度(du)作了(le)多次(ci)優化(hua),為適應地形地質條件,便于泄洪建筑(zhu)物的布置,拱(gong)壩(ba)(ba)(ba)選定拋物線(xian)平面拱(gong)圈型式。壩(ba)(ba)(ba)頂部厚(hou)度(du)10.25m,拱(gong)冠梁底(di)厚(hou)50.28m,拱(gong)端最大(da)厚(hou)度(du)58.62m,厚(hou)高比0.216,拱(gong)圈最大(da)中心角88.070。壩(ba)(ba)(ba)體(ti)混凝土量(liang)316萬m3。
構皮灘水電站上、下(xia)游最大水頭(tou)差(cha)150m,大壩設計、校(xiao)核泄(xie)洪(hong)量(liang)分別達(da)24016m3/s和28807m3/s,泄(xie)洪(hong)功率分別達(da)34940MW和41690MW左右,這在國內外均處于(yu)領(ling)先;加之河(he)谷狹窄,地(di)(di)形地(di)(di)質條件復(fu)雜(za),消(xiao)(xiao)能(neng)區尾部(bu)及下(xia)游兩岸(an)與河(he)床(chuang)為(wei)粘土巖(yan)等軟巖(yan),泄(xie)洪(hong)與消(xiao)(xiao)能(neng)防沖設計難度較大。通過對泄(xie)洪(hong)布置(zhi)、消(xiao)(xiao)能(neng)效果(guo)及工程量(liang)等多方面綜合(he)比較,確(que)定采用6個表孔和7個中孔泄(xie)洪(hong),壩下(xia)設置(zhi)水墊塘消(xiao)(xiao)能(neng)布置(zhi)方案。
泄洪(hong)表孔(kong)堰(yan)頂高(gao)程(cheng)617m,孔(kong)口尺寸12mX15m,裝設弧形(xing)閘門。泄洪(hong)中孔(kong)進、出口均為(wei)(wei)有壓(ya)流(liu)型(xing)式,為(wei)(wei)了分(fen)散入塘水流(liu)落點,出口分(fen)為(wei)(wei)上挑壓(ya)板型(xing)和(he)平(ping)底型(xing)兩種(zhong)。孔(kong)口尺寸為(wei)(wei)6mX7m。
為(wei)增加泄(xie)洪的安(an)全(quan)余度(du),在左岸設(she)一條輔(fu)助泄(xie)洪洞(dong),分流(liu)最大泄(xie)量為(wei)3100立方米/秒(miao),采(cai)用有壓進水口接明流(liu)隧洞(dong)型(xing)式直線(xian)布置,全(quan)長545m。隧洞(dong)斷面為(wei)城門洞(dong)型(xing),尺寸為(wei)11mX17m--11mX13m,底板縱坡(po)8%,洞(dong)內最大流(liu)速約43m/s。
在(zai)大壩490m高程(cheng)設置2孔放空底孔,孔口尺(chi)寸采(cai)用4mX6m。
水(shui)墊塘是壩身泄洪水(shui)流的主要(yao)消能區,其底板(ban)高(gao)(gao)程(cheng)412m,長(chang)303m,底寬70m。為滿(man)足抗浮要(yao)求,水(shui)墊塘底板(ban)布置錨筋,兩側護坡也用錨筋錨固。設(she)置二(er)道壩的主要(yao)作用是穩定水(shui)躍和阻擋回沙,并為水(shui)墊塘檢修提供一定條件,其頂高(gao)(gao)程(cheng)為441m。為充(chong)分保護水(shui)墊塘的安全,二(er)道壩下(xia)游設(she)置了長(chang)約(yue)70m的防沖(chong)護坦段(duan)。
地下(xia)廠(chang)房位于右岸(an)地下(xia)洞(dong)室(shi)群內(nei),主廠(chang)房、主變洞(dong)、調壓室(shi)3大洞(dong)室(shi)平行布置。電站建(jian)筑物穿越的地層中(zhong),二迭系吳家坪(ping)組(zu)(P2w)、茅口組(zu)(P1m)、棲(qi)霞組(zu)(P1q)灰巖為(wei)I--II類(lei)圍巖,梁山組(zu)(P1L)、志留系韓家店組(zu)(S2h)粘土巖為(wei)V類(lei)圍巖,其它(ta)為(wei)III--IV類(lei)圍巖。
主廠房洞室開挖尺寸:長(chang)230.45m,寬27m,高(gao)75.32m。廠房內(nei)布(bu)置5臺單機容量(liang)600MW的(de)水輪發電機組。主變洞斷面型(xing)式(shi)為(wei)(wei)城門洞型(xing),開挖尺寸:長(chang)178.27m,寬15.8m,高(gao)18.94m。洞室內(nei)裝(zhuang)有5臺單相(xiang)雙卷強油循環水冷(leng)升壓變壓器,額定容量(liang)為(wei)(wei)223MVA。
尾水(shui)隧洞由兩(liang)部分組(zu)成(cheng):在(zai)(zai)(zai)調(diao)壓(ya)室(shi)前采用一機一洞平行布(bu)(bu)置(zhi)形式(shi),斷(duan)面采用城門洞型,尺寸10X14.5m;調(diao)壓(ya)室(shi)后采用兩(liang)機一洞與(yu)一機一洞聯(lian)合布(bu)(bu)置(zhi)方式(shi),其中1#、2#機與(yu)3#、4#機分別共一尾水(shui)洞,采用圓形斷(duan)面,直經(jing)14.2m;5#機為單機單洞,直徑10m。尾水(shui)隧洞段布(bu)(bu)置(zhi)有(you)調(diao)壓(ya)室(shi),在(zai)(zai)(zai)482m高(gao)程以下(xia)為三(san)(san)個相互獨立的矩形調(diao)壓(ya)井以對應(ying)下(xia)游(you)三(san)(san)條尾水(shui)洞;在(zai)(zai)(zai)482m以上連通成(cheng)為閘(zha)門廊道,其頂高(gao)程514m,寬(kuan)19.7m,長172.5m。
采用河床圍(wei)堰(yan)一次斷流(liu)(liu)(liu)(liu),隧(sui)(sui)(sui)洞(dong)(dong)(dong)(dong)導(dao)流(liu)(liu)(liu)(liu),主體(ti)建筑物(wu)全年施工,導(dao)流(liu)(liu)(liu)(liu)標準(zhun)為(wei)(wei)10年一遇,洪水流(liu)(liu)(liu)(liu)量(liang)13500 m3/s。利用構皮灘上(shang)游(you)烏(wu)江渡等(deng)水電站在6--7月預留5.5億m3防(fang)洪庫(ku)容,可(ke)使頻(pin)率10%全年洪水降(jiang)低(di)(di)為(wei)(wei)10930 m3/s,從而降(jiang)低(di)(di)導(dao)流(liu)(liu)(liu)(liu)隧(sui)(sui)(sui)洞(dong)(dong)(dong)(dong)和(he)上(shang)下游(you)圍(wei)堰(yan)的規模。導(dao)流(liu)(liu)(liu)(liu)隧(sui)(sui)(sui)洞(dong)(dong)(dong)(dong)在左(zuo)(zuo)岸布(bu)(bu)置兩條(按(an)高(gao)、低(di)(di)洞(dong)(dong)(dong)(dong)布(bu)(bu)置),右岸布(bu)(bu)置一條(低(di)(di)洞(dong)(dong)(dong)(dong)),進口底板高(gao)程分(fen)(fen)別(bie)(bie)為(wei)(wei)450m和(he)430m。斷面(mian)(mian)采用平底馬蹄(ti)型,尺寸為(wei)(wei)15.6mX17.7m,單條隧(sui)(sui)(sui)洞(dong)(dong)(dong)(dong)過流(liu)(liu)(liu)(liu)斷面(mian)(mian)凈面(mian)(mian)積235.5㎡。左(zuo)(zuo)岸導(dao)流(liu)(liu)(liu)(liu)隧(sui)(sui)(sui)洞(dong)(dong)(dong)(dong)長(chang)度分(fen)(fen)別(bie)(bie)為(wei)(wei)888m(低(di)(di)洞(dong)(dong)(dong)(dong))和(he)673m(高(gao)洞(dong)(dong)(dong)(dong)),右岸導(dao)流(liu)(liu)(liu)(liu)隧(sui)(sui)(sui)洞(dong)(dong)(dong)(dong)長(chang)度為(wei)(wei)918m。
上游(you)RCC重(zhong)力式(shi)圍堰(yan)堰(yan)頂高(gao)程484.6m,堰(yan)頂寬(kuan)8.5m,最(zui)大堰(yan)高(gao)約72.6m,堰(yan)基(ji)巖體進行全線防滲帷幕(mu)(mu)灌(guan)漿(jiang)處理,深度至(zhi)巖體透水率小于5Lu處以下(xia)3m。下(xia)游(you)RCC圍堰(yan)建于二(er)道(dao)(dao)壩上,堰(yan)頂高(gao)程464.6m,頂寬(kuan)8m,最(zui)大堰(yan)高(gao)56.6m,防滲帷幕(mu)(mu)與二(er)道(dao)(dao)壩帷幕(mu)(mu)結(jie)合。
工程進展
2001年(nian)(nian)11月(yue)開(kai)始施(shi)工(gong)準備(bei),2003年(nian)(nian)12月(yue)正(zheng)(zheng)式(shi)開(kai)工(gong)。左(zuo)、右岸(an)(an)進場及場內公路均已具備(bei)通車條件并(bing)投入(ru)使用,馬鞍山水(shui)廠、砂石加工(gong)系(xi)(xi)統和(he)混(hun)凝土系(xi)(xi)統運(yun)行基(ji)本正(zheng)(zheng)常,爛泥溝(gou)砂石系(xi)(xi)統場平(ping)和(he)土建(jian)基(ji)本完成(cheng),觀(guan)景(jing)水(shui)廠正(zheng)(zheng)在施(shi)工(gong);左(zuo)、右岸(an)(an)壩肩、水(shui)墊塘(tang)、電站(zhan)進水(shui)口及泄洪洞(dong)進出(chu)口正(zheng)(zheng)在開(kai)挖(wa)(wa),導流(liu)洞(dong)進出(chu)口、洞(dong)身開(kai)挖(wa)(wa)及支護(hu)接近完成(cheng)。擬于2004年(nian)(nian)10月(yue)實(shi)施(shi)截流(liu)。2001年(nian)(nian)10月(yue)30日進入(ru)四(si)通一平(ping)前(qian)期工(gong)程建(jian)設,2002年(nian)(nian)7月(yue)開(kai)挖(wa)(wa)導流(liu)洞(dong),同(tong)年(nian)(nian)11月(yue)開(kai)挖(wa)(wa)壩肩,2003年(nian)(nian)電站(zhan)工(gong)程正(zheng)(zheng)式(shi)開(kai)工(gong)建(jian)設,2004年(nian)(nian)實(shi)現大江截流(liu),2009年(nian)(nian)首臺(tai)機組發電,2011年(nian)(nian)完建(jian)。
工程重大作用
構皮灘電站是(shi)貴(gui)州省歷史上最大的水(shui)(shui)電站,總裝機容(rong)量(liang)300萬(wan)KW,超過(guo)長江(jiang)上的葛洲壩電站。具(ju)有多年水(shui)(shui)電開發(fa)經驗(yan)的構皮灘電站建(jian)設(she)(she)公司副總工程師(shi)雷輝(hui)光告訴(su)記者:“這樣大規模的水(shui)(shui)電建(jian)設(she)(she),在過(guo)去不引進國外的先進設(she)(she)備,是(shi)難(nan)以(yi)想像(xiang)的。但構皮灘電站卻實現了水(shui)(shui)電站機組全部國產化(hua)。”
據了(le)解,構皮灘水電站機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)是我國通過三(san)峽工程建設(she)引進(jin)、吸收國際先進(jin)發電機(ji)(ji)(ji)設(she)備(bei)制造技術后,自行(xing)設(she)計、制造的特(te)大型機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu),每臺機(ji)(ji)(ji)組(zu)(zu)垂直高度近25層樓高,安裝各種(zhong)機(ji)(ji)(ji)械、電氣配件10萬件,重4000t,最(zui)大的配件———發電機(ji)(ji)(ji)轉輪1200t,各種(zhong)管道40000多m、電纜總數30000多m,其中1號(hao)(hao)—5號(hao)(hao)水輪機(ji)(ji)(ji)由(you)哈(ha)爾(er)(er)濱電機(ji)(ji)(ji)廠有限(xian)(xian)(xian)責任公(gong)司生(sheng)產(chan),1號(hao)(hao)—3號(hao)(hao)發電機(ji)(ji)(ji)由(you)天津阿爾(er)(er)斯(si)通水電設(she)備(bei)有限(xian)(xian)(xian)公(gong)司生(sheng)產(chan),4號(hao)(hao)、5號(hao)(hao)發電機(ji)(ji)(ji)由(you)東方(fang)電機(ji)(ji)(ji)股份有限(xian)(xian)(xian)公(gong)司生(sheng)產(chan)。
電(dian)站從2003年11月8日正式開(kai)工,到2009年7月31日首(shou)臺機發電(dian),建(jian)設時間之短令國(guo)(guo)外同(tong)行側目。雷(lei)輝光介(jie)紹,在如此短的(de)時間內(nei),用國(guo)(guo)產機組(zu)建(jian)這樣一(yi)座大壩,彰顯的(de)就(jiu)是中國(guo)(guo)力量。
據了(le)解,貴(gui)州省(sheng)電(dian)力總裝機容量(liang)將達到3000萬KW,相當于兩座三峽電(dian)站。屆時,可形成向廣東(dong)輸送(song)5條交流(liu)、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(you)上下游引(yin)航道(dao)、三級(ji)垂(chui)直升(sheng)(sheng)(sheng)船機和兩級(ji)中(zhong)間渠道(dao)組成,線路總長2306m,年(nian)單(dan)向設計通過能力為142.1萬噸,工程概算投資29.5億元。該工程是當今世界通航水(shui)頭(tou)最(zui)高、單(dan)級(ji)提升(sheng)(sheng)(sheng)高度最(zui)大(da)、主提升(sheng)(sheng)(sheng)設備規模最(zui)大(da)的通航建筑物(wu)。