金河水电站枢纽设计

1、金河水电站枢纽设计 金河水电站枢纽设计欧文兵 （国家电力公司成都勘测设计研究院，四川成都610072）摘要：金河水电站为跨流域引水发电，从金河引水通过长778m的引水隧洞至澜沧江边厂房发电，获得142m水头。本文介绍了电站的首部枢纽布置、引水系统和厂区枢纽布置，以及设计特点。关键词：水电站设计；枢纽布置；引水系统；厂房；金河水电站 1工程概况金河水电站位于西藏自治区昌都地区，为一跨流域的引水式电站，坝址位于金河吉塘川藏公路大桥上游6km处，厂址位于昌都镇下游53km的澜沧江边。工程区有川藏公路通过，交通较方便。电站枢纽布置平面见图1。 金河发源于西藏东部的的他翁山脉中段南侧，流域面积为7 29

2、0km2，全长约283km，河道平均比降76。工程区属藏东南高原温带干旱季风气候区，具有夏季气候温和湿润、冬季气候干冷、空气稀薄、日照充足、年温差小、干湿季节明显等特点。工程区多年平均气温76，多年平均降水量474mm，坝址处多年平均流量为791m3s，径流量为249亿m3。多年平均含沙量0207kgm3，多年平均悬移质输沙量472万t，多年平均过机含沙量为012kgm3，中水年推移质年输沙量为38万t。本电站主要任务是发电，无其它综合利用要求。 电站装有4台混流式水轮发电机组，总装机容量60 MW，保证出力118 MW，年发电量367亿k Wh，年利用小时数6 120h。水库具有周调节性能，

3、水库正常蓄水位326200m，总库容427万m3，调节库容170万m3。电站设计引用流量为496m3s，额定水头142m。本工程为三等中型工程，挡水建筑物为三级建筑物，设计及校核洪水频率分别采用50年和500年 重现期，相应设计洪水流量为817m3s，校核洪水流量为1 250m3s。电站厂房为三级建筑物，设计及校核洪水频率分别采用100年和200年重现期，相应设计洪水流量为4 930m3s，校核洪水流量为6 190m3s。次要建筑物为4级建筑物。电站送出工程采用110kV和35kV两个电压等级，2回110kV出线送至昌都，1回35kV出线送至邦达，1回35kV出线送至察雅，另2回35kV备用。

4、2枢纽建筑物设计21首部枢纽布置坝址区出露地层有第四系松散堆积地层和三叠系上统长石石英砂岩、粉砂岩、泥岩及页岩等，坝址区位于单斜构造上，无区域性断层通过，只发育有少量的小断层和层间破碎带。两岸岩质边坡无控制性软弱结构面分布，整体基本稳定，河床为含漂卵石（砂）层，厚度为8m。坝基无连续的深层滑移面分布，坝基位于基岩上。首部枢纽建筑物从左至右依次为岸边取水口、1孔冲沙闸、1孔排污闸、2孔泄洪闸和右岸挡水坝段。坝顶长度684m，坝顶高程326400m，最大坝高34m。正常蓄水位为326200m，汛期运行水位325500m，死水位325700m。取水口位于左岸，为侧向浅孔式，共两孔，孔口尺寸为6m65

5、m，取水口前缘设导沙坎，坎顶高程3245m，取水口设置前后两道拦污栅，取水口后部为收缩段，接引水隧洞进口。在河床左侧紧靠取水口布置冲沙闸，冲沙闸堰顶高程为3240m，比取水口底坎低9m，孔口尺寸25m50m，冲沙闸右侧设排污闸，堰顶高程为3253m，孔口尺寸6m6m，排污闸与冲沙闸合为一个坝段，宽15 m，最大坝高34m。主河床中设两孔泄洪闸，合为一个坝段，坝段宽19m，堰项高程为3246m，孔口尺寸6m105m。各闸孔工作闸门均为弧形门，检修门为平板门。工作门启闭机为固定式，置于闸顶，各检修门启闭机共用一台活动门机，置于闸顶。冲沙闸、排污闸、泄洪闸的下游消能方式均为底流消能，采用护坦保护，护

6、坦长30m，顶面高程323500m，护坦建于基岩上。首部枢纽平面布置及其纵剖面见图2、3。水库为周调节水库，正常蓄水位时库区回水长度为42km。为了满足引水防沙及泄洪排污的需要，首部枢纽采用正向泄洪、排沙、排污，左岸侧向取水的布置型式。枢纽设置有导沙坎、束水墙、拦沙坎、冲沙闸、泄洪排沙闸等防洪、排沙设施。其中取水口底坎高程3249m，比冲沙闸和泄洪排沙闸的闸底板高程分别高出9m与3m，这样可防止当推移质淤积洲头推至坝前时推移质和悬移质中的粗颗粒进入取水口，以达到门前清的作用。为保持周调节库容，采用汛期控制库水位调度方式，防止因库内泥沙淤积而使床面抬高。根据水工模型试验，电站运行初期采用汛期降低

7、库水位在325500m运行方式，并全开冲沙孔进行冲沙，水库运行13年后悬移质淤积达到平衡，30年后推移质洲头达坝前约28m，取水 口左侧淤沙高程约为3250m。为此，电站运行30年后，水库汛期除仍需在3255m降低水位运行外，还需采取短时间停机敞泄冲沙，以保持调节库容并不让泥沙进入取水口。闸坝基础位于弱风化上段长石石英砂岩的上部，吕荣值Lu5的相对隔水层深度在河床部位为3545m，在两岸坝肩部位为45m。坝基及两岸采用二道灌浆帷幕防渗，帷幕最大深度41m，孔距20m，排距10m。左、右岸灌浆平洞各长50m，河床部位泄洪闸、排污闸、冲沙闸底板内设25m3m的灌浆廊道，该段帷幕后设一排基础排水孔，

8、孔距20m。22引水系统布置引水建筑物布置于金河左岸，贯穿年拉山分水岭在澜沧江右岸与江边厂房相连，由隧洞进水口、引水隧洞、调压室和压力管道等组成。引水线路穿越的围岩为中厚层厚层长石石英砂岩、中厚层粉砂岩、黏土岩、薄层泥岩及页岩，围岩类别主要以、类为主。引水隧洞为有压洞，隧洞全长778m，进口底板高程32450m，调压室底板下部隧洞高程32355m，断面为城门洞形，宽38m，高40m，采用现浇钢筋混凝土衬砌。调压室为地下阻抗式，主要由井筒、闸门井和交通洞组成，并设置一扇闸孔尺寸为宽30m、高35m的事故检修闸门。井筒断面为圆形，内径90m，井筒混凝土衬砌厚度为10m，底板高程32402m，阻抗孔

9、直径为15m。在高程32650m处设置闸门检修平台，门后设两个直径为60cm的通气孔。闸门启闭机操作平台设置于高程32750m处，并与交通洞连接。调压室交通洞断面为城门洞形，宽45m，高50m，调压室各部位均采用现浇钢筋混凝土衬砌。调压室最高涌浪水位327393m，最低涌浪水位3245959m。压力管道为地下埋藏式，由主管、岔管和支管组成，采用一条主管通过一个Y型岔管分为两条次管、次管再分别各通过一个Y型岔管分为四条支管分别向厂房四台机组供水的联合供水布置方式。管道采用斜井铺设，钢板混凝土衬砌，考虑钢管安装的空间要求，混凝土衬砌厚度为60cm。为了有利于斜井溜渣，斜井坡度采用50。压力钢管主管

10、内径35m，长372884m，其中上平段长34973m，斜井长1915m，下平段长14641m。次管内径245m，长41585m，支管内径175m，长14945m。岔管型式为加强月牙肋岔管，Y型布置，主岔管分岔角为60，两个次管分岔角也为60，钢板厚度为1024mm。 23厂区枢纽布置厂址位于澜沧江右岸江边级阶地上，厂区枢纽由主厂房、副厂房、尾水渠、厂区防洪墙、35kV开关站等建筑物组成。主、副厂房基础为弱风化的长石石英砂岩夹薄层黏土岩和泥质粉砂岩。厂房边坡开挖最大坡高约50m（包括厂房基坑）。边坡覆盖层主要为块碎石土，结构较松散，局部有架空现象，最大厚度约30m，边坡基岩为砂岩和黏土岩。边坡

11、开挖坡比为113，并在312000m、313000m、314000m高程布置2m宽的马道。边坡采用混凝土框架梁锚索、表面采用喷混凝土的支护方式，锚索设计吨位为200t，长度约50m，共3排，分别布置在312150m、313150m、314150m高程上，共布置锚索57根。同时在边坡上布设锚索应力计和多点位移计对边坡进行永久变形观测。由于厂房校核洪水水位为311750m，而安装场高程为311020m，所以厂房的进厂方式采用防洪墙方案，在安装间上游布置防洪墙与进厂公路相连，防洪墙顶高程为311800m。为了满足厂房稳定的要求，副厂房与主厂房之间整体连接，安装间与主机间之间分一条变形缝，主机间每两台

12、机组分一条变形缝。主厂房长6214m，宽151m，安装4台HLD307LJ130混流式水轮机及SF15103250发电机，单机容量为15MW。机组安装高程为310230m。厂房内安装一台跨度为125m、容量为5010t的单小车桥式起重机，轨顶高程为31186m。发电机层楼面高程311020m，与安装间楼面同高，主要布置调速器控制柜、机组励磁屏、机旁控制屏等设备。水轮机层楼面高程为310420m，主要布置发电机母线出线和中性点设备，以及蝶阀控制屏、油压装置、技术供水泵控制屏等设备。蝶阀层楼面高程为309960m，主要布置蝶阀、检修排水等设备。安装间底层高层为310420m，主要布置空压机室、透平

13、油室等。副厂房布置在主厂房靠山一侧，副厂房宽10m，长7238 m。其中第一层为水轮机层，布置04kV低压配电屏、蓄电池室、通风机室、空压机室，以及63kV配电变压器等；第二层为发电机层，布置63kV高压开关柜室，在副厂房上游侧布置主变压器，高压开关柜室和主变之间采用防爆隔墙分隔，63kV开关柜通过共箱母线与主变压器低压侧相连，主变压器可通过副厂房与边坡之间的通道进入安装间检修；第三层为110kVGIS设备室，通过SF6空气套管分别与主变高压侧和110kV出线相连；屋顶布置三回110kV出线设备。二次副厂房布置在安装间上游一次副厂房旁，共分三层布置：第一层为电缆层，第二层为中控室、计算机室、交

14、接班室等，第三层布置通信值班室、通信电源室、资料室、电工实验室等。发电机变压器组合方式采用单元接线； 110kV侧接线共四回进线、三回出线，采用气体绝缘全封闭组合电器（GIS）配电装置，采用单母线分段接线；35kV侧有四回出线供地方电网，采用单母线接线。3主要设计特点（1）首部枢纽采用水库沉沙技术解决工程泥沙问题。为保证水库具有足够的沉沙库容，需对水库进行不定期冲沙。对此，对水库运行方式提出了较高的要求，特别是需对入库泥沙含量及库内泥沙淤积洲头进行监测，以指导水库放水进行冲沙。（2）为解决电站引水防沙问题，该工程设计参照国内工程成功经验，采用了“侧向取水、正向泄洪冲沙”及“表面排污、中层取水、底层冲沙”的布置原则。（3）由于厂房位于澜沧江边，尾水校核洪水位较高，为311750m，