四川绰斯甲水电站工程布置方案

2010-04-09袁志刚吴建军申相水黄河勘测规划设计有限公司

河南水利与南水北调 2010年9期

□袁志刚 □吴建军 □申相水（黄河勘测规划设计有限公司）

□高红星（中国水电四局）

一、工程概况

绰斯甲水电站位于四川省阿坝州壤塘县和金川县境内，是绰斯甲河梯级开发的第三级，为闸坝引水式电站。水库正常蓄水位2788.0m，水库总库容116.2万m3，其中调节库容47.9万m3，初拟装机容量375MW。为单一发电工程，无灌溉、防洪等要求。

根据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180－2003），按照装机容量，绰斯甲电站为Ⅱ等大（2）型工程，挡水、泄洪、引水及发电等永久性主要建筑物为2级建筑物，次要建筑物为3级，临时性建筑物为4级。工程挡水、泄水建筑物的设计洪水重现期为100年，校核洪水重现期为1000年；泄水建筑物消能防冲洪水重现期按50年设计；厂房建筑物设计洪水重现期为100年，校核洪水重现期为500年。绰斯甲水电站闸坝区50年超越概率10%，一般场地条件的地震动峰值加速度为0.1g，相应的地震基本烈度为Ⅶ度。采用基本烈度作为设计烈度。

二、地形地质

绰斯甲水电站工程区在地貌单元上位于青藏高原东南部，川西北丘状高原南缘山原地带，为横断山系北段的深切割高山峡谷，北为巴颜喀拉山脉南东段，东靠邛崃山脉北段，西依大雪山山脉，山峰主峰高程均超过4300m，岭谷高差达1200～1800m，主要山脊多呈北西～南东方向展布，地势西北高、东南低。主干河总体上由北西流向南东，支流基本垂直或斜交主干河流方向发育。

绰斯甲河干流总长400.5km，流域面积15935km3，其中四川境内长约221km，天然落差1278m，河道平均比降5.78‰。绰斯甲水电站所处河段，平均比降为9.2‰，为干流最陡河段。

闸（坝）址两岸出露基岩地层为三叠系上统杂谷脑组上段（T3z2）深灰色中厚～厚层变质石英砂岩夹少量变质钙质粉砂岩、砂质绢云板岩，局部为不夹板岩的砂岩段，由于受构造运动及风化卸荷作用影响，产状变化较大。左岸总体产状为：N70～85°W/NE∠45～50°，岩层倾向山体内，为逆向坡，天然岸坡稳定性较好；右岸岩层总体产状则为：N25～80°W/NE∠50～65°，岩层斜倾向山体外，为斜向或顺向坡，岸坡整体稳定较好，但局部具有变形现象。

第四系松散堆积物（Q）主要有冲积、洪积、坡积等。坡积层主要分布在闸（坝）址两岸的下部，组成物质主要为块碎石土，厚度变化较大，总体看左岸相对较薄，右岸相对较厚。在右岸闸（坝）坝轴线上冲沟底部分布坡积、洪积的块碎石夹土，厚度为20m左右。闸（坝）址处河床覆盖层为冲洪积（Q4al）的孤漂卵石与块碎石夹泥砂，主要以粗颗粒为主，渗透性强。据勘探揭露，闸（坝）址河床覆盖层厚43.10m，自下而上（由老到新）5层分别为含漂砂卵砾石层、砾质砂、砂层、黄色砂卵砾石层、含漂砂卵砾石层。

闸（坝）址枯水期河水面高程为2771.2m，宽45m，正常蓄水位2788m时，水面宽约100m，河谷断面呈对称的“V”型。

三、主要工程布置

（一）首部枢纽布置

闸址位于河道弯道的下游直段上，防沙布置较简单；水库为日调节库容，运行时设有汛期运行水位，枢纽运行灵活、方便，引水防沙效果好。

闸址两岸岩体主要为砂板岩出露，较坚硬完整，地质构造及不良地质体不发育，边坡整体较稳定，不需要进行大规模的边坡保护和支护。闸坝覆盖层基础防渗采用混凝土防渗墙，两岸岩基部分采用帷幕灌浆，混凝土防渗墙同两岸连接坝段的帷幕相连，形成封闭的防渗系统。

比较了上线闸坝布置，上线位于现闸坝上游约0.6km处，二者地形地质情况相似，但现闸址调节库容较大，水能利用充分，静态投资较省，故采用现布置方案。

闸址首部枢纽由泄洪闸、冲沙闸、排污闸、左右岸连接坝段及取水口等建筑物组成。坝顶全长137.99m，正常蓄水位2788.00m，汛期运行水位（死水位）为2784.00m，闸坝顶高程2790.00m，最大高度26.00m。

在主河槽布置3孔泄洪闸、1孔冲沙闸、1孔排污闸。泄洪闸每孔孔口尺寸为10.0m×8.0m（宽×高），设一扇平板检修闸门和一扇弧形工作闸门，闸底板顶高程为2768.00m，闸室顺水流向长度为40.00m。闸上游设钢筋混凝土铺盖，顶面高程为2768.00m，长度为15.00m；闸下游设钢筋混凝土护坦，坡度1：20，起点高程2768.00m，长度为60.00m，护坦后接柔性混凝土海曼，长度25.00m，防冲槽段长15.00m左右。

排污闸靠近电站进水口布置，采取侧向进流方式，孔口尺寸为4.0m×4.0m（宽×高），其闸室长度、闸上下游布置同泄洪闸。排污闸过流断面为WES曲线型实用堰，堰顶高程为2785.00m，设一道平板检修闸门和一道平板工作闸门。在泄洪、排污闸两侧分别设有混凝土重力坝段。

冲沙闸设于排污闸与泄洪闸之间，孔口尺寸为6.0m×7.0m（宽×高），闸底板高程为2768.00m，闸上游设钢筋混凝土铺盖，顶面高程为2768.00m，长度为40.0～60.0m。闸下游其他布置均与泄洪闸相同。

在闸前河床左岸侧向布置取水口，取水口为3孔，孔口净宽8.00m，为胸墙式取水口，取水口底板高程2772.00m。在拦污栅闸中设一套机械清污系统，取水口后布置渐变段和引水隧洞进水闸。

（二）长引水隧洞布置

因右岸存在较大地质断层构造及铌钽矿，故放弃右岸，选择左岸布线。

引水隧洞布置于绰斯甲河左岸山体中，沿河边公路布置，在满足枢纽总体布置要求的条件下，洞线尽量短直，在平面上共设置9个转点，转角均不＞60度，转弯半径为100m。局部距绰斯甲河岸较远，是为了避开铌钽矿分布范围。洞线布置时，尽量避开地表水强补给的冲沟，在满足隧洞垂直及侧向覆盖厚度的前提下，尽量靠近河边公路布置，以缩短施工支洞长度。为满足施工要求，设9条施工支洞与主洞交汇；为了保证调压井上部侧向有一定覆盖厚度，布置在小山嘴处的调压井，适当内靠。

引水隧洞进口底板高程2767.00m，高于天然河床冲淤平衡高程，保证在上游最低运行水位时仍有足够的淹没深度，调压井底板高程为2717.00m，隧洞纵坡i=2.384‰。

引水隧洞进水口按独立、有压式布置设计，设有防沙、防污措施，避免推移质进入引水系统。根据《水利水电工程进水口设计规范》（SL285-2003），为防止产生贯通式漏斗漩涡，计算得最小淹没深度为7.42m，水库死水位2784m，进水口底板高程为2767.00m,设计淹没深度大于最小淹没深度。

取水口紧邻冲沙闸布置于左岸，与闸轴线交角为105°，以形成“正向泄洪、冲沙，侧向取水”的布置型式。根据水力计算，考虑结构布置的要求，设置为三孔取水口，单孔孔口尺寸为8.00m×13.00m（宽×高），前缘坎顶高程2772.50m，比冲沙闸底板高4.50m。中边墩厚均为2.00m。取水口上设两道拦污栅槽和二道胸墙，胸墙底高程2782.50m，胸墙高7.5m，其后接长10.00m、底坡1:2、净宽32.00～13.00m的渐变引渠，与隧洞进水闸连接。

引水隧洞总长2.10万m，设计引用流量216.0m3/s。引水隧洞断面为圆形。引水隧洞混凝土衬砌糙率值采用0.014，计算沿程水头损失16.66m，另计入进水口段、渐变段、隧洞转弯段、调压室底部连接段及压力钢管段等局部水头损失2.00m，求得引水隧洞的总水头损失为18.66m。

隧洞断面为圆形，内径8.90m，发电引用流量Q=216.0m3/s时，洞内设计流速V=3.43m/s，隧洞断面全线均采用现浇钢筋混凝土衬砌。Ⅲ类围岩洞段衬砌厚40cm，Ⅳ类围岩洞段衬砌厚50cm，Ⅴ类围岩洞段衬砌厚80cm。

引水隧洞沿线承受内水压力为0.125～1.29MPa，最大上覆岩土厚度1263m，过沟处最小上覆岩土厚度88m。Ⅲ类围岩洞段只顶拱进行回填灌浆，岩挂网φ6＠20cm，喷混凝土100mm，锚杆φ22，L＝3m，间距1.5m×1.5m；Ⅳ、Ⅴ类围岩洞段顶拱进行回填灌浆，周边固结灌浆，岩挂网φ8＠15cm，喷混凝土150mm，锚杆φ22，L＝4m，间距1.5m×1.5m。

引水隧洞总长2.10万m，最大引用流量216.0m3/s。由于引用流量较大，引水道较长，设计水头中等，“托马”稳定面积大，为充分利用大井内的水体，调压井的型式采用开敞阻抗式。井身断面为圆形，内径22m，最高库水位下三台机全甩负荷时调压井涌浪最高，最高涌浪2847.97m，顶高程2851.00m，最低库水位下三台机全甩负荷时第二振幅，最低涌浪2741.03m，井高134.00m，底部采用阻抗孔与引水隧洞相连，阻抗孔直径4.00m。调压井内设压力管道检修闸门，以满足压力管道检修需要，顶部设启闭设备。井身采用钢筋混凝土衬砌，衬厚1.80m，周边固结灌浆。

因引水线路隧洞较长，还研究了适合隧道掘进机施工的布置方案，经济性较优，但设备一次性投资较高。