1、淺論汶水一站水電站工程總體布置及主要建筑物設(shè)計(jì)摘要：汶水一站水電站為河床式電站，電站由攔河閘壩、發(fā)電廠房、 升壓站等建筑物組成，總裝機(jī)容量為2500kwo木文通過(guò)對(duì)汶水一站水電站 丁程總體布置及主要建筑物設(shè)計(jì)，解決了該電站擋水、引水、及泄水的不 利問(wèn)題，提高了電站的出力。關(guān)鍵詞：水電站；工程；總體布置；建筑物；設(shè)計(jì)中圖分類號(hào)：s611文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：1工程概況汶水一站水電站工程位于廣東省廣寧縣古水河境內(nèi)，為古水河梯級(jí)開 發(fā)的第7級(jí)水電站。電站以發(fā)電為主，總裝機(jī)容量2500kw,設(shè)計(jì)水頭8. om, 年發(fā)電量945萬(wàn)kw.ho2設(shè)計(jì)依據(jù)2. 1工程等別及建筑物級(jí)別以及相應(yīng)的洪水標(biāo)準(zhǔn)汶水一

2、站水電站以發(fā)電為主，裝機(jī)容量為2500kw,校核洪水位時(shí)的總 庫(kù)容為280. 0萬(wàn)m3。按照水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)sl252-2000 的規(guī)定，工程屬iv等工程，小（1）型規(guī)模。電站的永久建筑物（泄水閘、泄 水建筑物、廠房）均按4級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，導(dǎo)流圍堰等臨時(shí)丁程按5級(jí)建筑 物設(shè)計(jì)。根據(jù)水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，電站建筑物的洪水 標(biāo)準(zhǔn)如表2-1-1所示。表2-1-1洪水標(biāo)準(zhǔn)2. 2設(shè)計(jì)基本資料1、水文氣象古水河流域自上游至下游主要?dú)庀髤?shù)為：多年平均氣溫20.8°c,最 高氣溫39. 1°c39. 4°c,最低氣溫-39°c4. 2

3、76;c.多年平均相對(duì)溫度81%, 多年平均風(fēng)速0. 91. lm/s,最大風(fēng)速135. 3m/so3壩軸線的選擇及丁程總體布置3.1壩軸線的選擇汶水一站水電站壩軸線的選擇受河床寬度和廠房尾水暢順影響，考慮 到上游永隆水電站下游尾水位、汶水二站水電站開發(fā)時(shí)上游正常蓄水位銜 接,選擇i線和ii線兩個(gè)方案比較。3. 1. 1 i線方案（1）地形、地質(zhì)條件。i線內(nèi)無(wú)較大的斷層通過(guò)，未見次級(jí)褶皺，地 質(zhì)構(gòu)造較不發(fā)育。（2）工程型式、布置。i線方案擬于橫石口村上300m處 河段修筑攔河壩，并在河床左岸布置廠房及附屬建筑物，屬河床式開發(fā)方 案。攔河壩左岸為公路。（3）工程量、施工條件。線基巖露頭較明顯，上

4、 部覆蓋層較薄，開挖方量不大且對(duì)主要交通線沒(méi)有造成破壞；河床相對(duì)較 寬，填筑方量較大。廠房布置在河流左岸，離公路較近，施工方便，工程 量和投資也不大。3. 1. 211線方案(1) 地形、地質(zhì)條件。壩軸線兩岸植被茂密，自然邊坡基本穩(wěn)定，物 理地質(zhì)現(xiàn)象不發(fā)育。(2) 工程型式、布置ii線的河床段修筑攔河壩和發(fā)電廠房及附屬建筑物，在河床的右岸筑 壩擋水，河床的左岸布置廠房和附屬建筑物，屬河床式開發(fā)方案。3. l 3壩軸線比較和方案選釋i線壩址區(qū)基巖均屬硬質(zhì)巖石，巖面埋深和巖石風(fēng)化均較淺，無(wú)較大 的不良地質(zhì)現(xiàn)象，工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件較好。ii線壩址區(qū)左岸邊坡較 緩，右岸邊坡較陡，巖面埋深和巖石風(fēng)化

5、相對(duì)1線均較深。下游有一小型 滑坡體不利于壩體的穩(wěn)定及防滲。綜上所述，i、ii線的工程地質(zhì)與水文 地質(zhì)條件均可滿足建壩的要求，但從施工安排及對(duì)環(huán)境的影響考慮，i線 優(yōu)于ii線。因此，選定i線方案為本工程的推薦方案。3. 2樞紐布置選擇本電站水頭較低，選定壩址處沒(méi)有引水或其他布置的地形條件，所以 廠+房采用河床式布置。總體布置采用右河床廠房還是左河床廠房方案， 主要取決于対外交通條件。現(xiàn)有瀝青公路已通往河流左岸，可通大汽車， 且工程砂、碎石等材料主要取在左岸沙灘上，如果廠房布置在右岸則材料 運(yùn)送相對(duì)困難，費(fèi)用增人，不利于降低工程投資。經(jīng)綜合分析，工程選定 右岸布置溢流壩，左岸布置廠房的總體布置方

6、案。3. 3扌當(dāng)水建筑物 3. 3. 1泄水閘壩1）溢流閘壩布置溢流壩全長(zhǎng)50m,設(shè)4扇弧型閘門，閘門的尺寸為：10x7. 5m（寬x高）， 堰頂高程為84. 8m,堰高47m,閘門頂高程為92. 30m。木水電站為徑流式水電站，根據(jù)電站的壩上z-q關(guān)系曲線圖查得，設(shè) 計(jì)洪水位為92. 00m,校核洪水位為94. 60m。2）壩頂高程壩頂高程的確定，是在各種運(yùn)行情況水庫(kù)靜水位加對(duì)應(yīng)風(fēng)浪高程和安 全超高屮選取最大值。壩頂至水庫(kù)靜水位的高度的計(jì)算公式為：a h=2hl+ho+hcah閘墩頂距水位的高度ni;he閘墩安超高，設(shè)計(jì)洪水位時(shí)取0. 3m校核洪水位時(shí)取0. 2m；ho交通橋梁高（m）,取0

7、. 8m；其中風(fēng)浪要素按水工建筑物（高校教材第三版）公式計(jì)算。公式如 下：2hl二0. 0166v5/4d1/3式中：d吹程，取為550米。v一一設(shè)計(jì)風(fēng)速，在正常水位及設(shè)計(jì)洪水位情況用最大風(fēng)速的1.5倍, 校核洪水位于情況用最人風(fēng)速。波浪中心線至水庫(kù)靜水位的高度ho按下式計(jì)算：4 ji hl2 ji hoho=cth2l1ij式中：2l1-波長(zhǎng),2ll=10.4（2hl）0.8；其它符號(hào)的意義同前oho 閘前水域的平均水深。安全超高h(yuǎn)e：正常運(yùn)行情況取03m,非常運(yùn)行情 況取0. 2mo （ah-壩頂距水庫(kù)靜水位的高度（m）即為風(fēng)浪高+安全超高）上述 成果表明，壩頂高程由校核洪水位控制，定為9

8、5. 60m,最大壩高15. 50m, 壩頂長(zhǎng)度62. 00mo3）消能設(shè)計(jì)。根據(jù)下游水位較高的情況，采用底流式消能。參照重力 壩設(shè)計(jì)規(guī)范的補(bǔ)充規(guī)定：“對(duì)消能防沖設(shè)計(jì)的洪水標(biāo)準(zhǔn)，原則上可低于大 壩的泄洪標(biāo)準(zhǔn)，鑒于本樞紐攔水建筑物的建基面建在弱風(fēng)化巖石上，本工 程的消能防沖按10年一遇洪水進(jìn)行設(shè)計(jì)。消能計(jì)算采用水利水電工程設(shè) 計(jì)程序集中的?d-3?程序進(jìn)行計(jì)算。消能按10年一遇洪水計(jì)算。根據(jù)計(jì)算, 消力池的長(zhǎng)度為33m,高程為80. 10m,護(hù)坦的長(zhǎng)度為15mo岸坡采用護(hù)坡 處理，其護(hù)砌長(zhǎng)度33叫護(hù)坡頂高程為10年一-遇洪水位。4）基礎(chǔ)處理。壩的建基面均開挖至弱風(fēng)化層下0. 31. 0m,由于地

9、基內(nèi) 沒(méi)有規(guī)模較大的斷裂構(gòu)造，無(wú)須特殊處理。山防滲計(jì)算可知，對(duì)基礎(chǔ)的防 滲措施采用在溢流壩上游與下游端均設(shè)齒墻，齒墻深l5m,厚為1.5m, 前端順坡度延伸到與高程80. 10m齊平處，下游齒墻厚1. 5m,成梯形狀， 上游閘底板與消力池間設(shè)置上水。5）穩(wěn)定計(jì)算。（1）計(jì)算荷載。壩體自重及固定設(shè)備重；水重； 靜水壓力；揚(yáng)壓力；風(fēng)浪壓力；側(cè)向水壓力；土壓力（或泥沙壓 力）；（2）荷載組合。上游正常蓄水位，下游無(wú)水；上游設(shè)計(jì)洪水位， 下游設(shè)計(jì)洪水位；上游校核洪水位，下游校核洪水位。（3）抗滑穩(wěn)定及 地基應(yīng)力計(jì)算。抗滑穩(wěn)定計(jì)算：攔河壩建基面高程為79. 80m,根據(jù)地質(zhì)報(bào)告，該高程 巖性的風(fēng)化程度為

10、弱風(fēng)化，參照地質(zhì)報(bào)告力學(xué)參數(shù)建議值，取f二0.55。抗滑穩(wěn)定釆用抗剪強(qiáng)度公式計(jì)算：k=f(w-u)/sp式中k按抗剪斷強(qiáng)度計(jì)算的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；f一一壩體確與壩 基接觸面的抗剪摩擦系數(shù)，取0.55； ew作用于滑動(dòng)面以上的力在鉛 直方向投影的代數(shù)和kno工p作用于滑動(dòng)面以上的力在水平方向投影 的代數(shù)kn。地基應(yīng)力計(jì)算壩基應(yīng)力采用材料力學(xué)公式計(jì)算：6 y=ew/b±6sm/b2式中6 y壩基面垂直正應(yīng)力；sw為一一作用于計(jì)算截面以上全部 荷載的垂直分量的總和；工m一為作用于計(jì)算截面以上全部荷載對(duì)截面 形心力矩的總和；b為壩體計(jì)算截面面積。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在各種運(yùn)行情況下，計(jì)入揚(yáng)壓力影響

11、，壩體上游面不 得產(chǎn)生拉應(yīng)力。計(jì)算分兩種情況考慮，計(jì)算結(jié)果表明，各種情況均能滿足 規(guī)范要求。壩體尺寸由溢流面體型和滿足應(yīng)力需要控制。3. 4發(fā)電廠房廠房布置在河床左側(cè)，為河床式廠房，廠房基礎(chǔ)座落在微風(fēng)化基巖上, 地基無(wú)需進(jìn)行特殊處理。進(jìn)水口設(shè)主閘一道，山固定式啟門機(jī)啟閉。檢修 門與攔污柵共門槽，由門機(jī)啟閉。進(jìn)水口長(zhǎng)度由設(shè)備及交通要求確定。廠 房進(jìn)水口前設(shè)攔沙坎一道。升壓站布置在廠房的左側(cè)。主變壓器1臺(tái)，布置在廠房升壓站的右側(cè)。進(jìn)廠公路由下游進(jìn)入廠房，進(jìn)廠坡度為2%。4結(jié)語(yǔ)通過(guò)對(duì)汶水-站水電站工程的總體布置方案比較及主要建筑物設(shè)計(jì)， 對(duì)于低水頭電站來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)水頭非常重要，在水工建筑物布置設(shè)計(jì)時(shí)，進(jìn) （引）水?dāng)嗝嬉_(dá)到設(shè)計(jì)