老挝南欧江二级水电站引水发电建筑物设计

温丽丽，程　鹏，于文江

(1.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南昆明650051；2.老挝南欧江流域发电有限公司，老挝琅勃拉邦)



老挝南欧江二级水电站引水发电建筑物设计

温丽丽1，程鹏1，于文江2

(1.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南昆明650051；2.老挝南欧江流域发电有限公司，老挝琅勃拉邦)

老挝南欧江二级水电站是闸坝式发电枢纽，具有低水头、大流量的特点，为河床式水电站，其引水发电系统主要由拦沙坝、进水口、贯流机组流道、尾水渠等建筑物组成。通过介绍引水发电建筑物的设计情况，总结其布置特点，为后续同类工程设计提供参考。

引水发电系统；设计；布置；南欧江二级水电站

1　工程概况

南欧江二级水电站位于老挝琅勃拉邦省境内南欧江下游河段上,为南欧江干流七级开发方案的第二级(自下而上)，为二等大(2)型工程。开发任务以发电为主，电站总装机容量120 MW，多年平均年发电量4.84亿kW·h。工程采用堤坝式开发，枢纽主要建筑物包括混凝土闸坝、河床式厂房、两岸非溢流坝段。主要建筑物(挡水、泄洪和引水发电建筑物)级别为2级，次要建筑物级别为3级，临时建筑物级别为4级。工程的挡水、泄洪建筑物及河床式电站厂房按100年一遇洪水设计(Qp=12 100 m3/s，P=1%)，1 000年一遇洪水校核(Qp=17 400 m3/s，P=0.1%)，消能防冲建筑物按50年一遇洪水设计。

2　枢纽总体布置

枢纽建筑物按“一”字形布置，左岸布置泄洪冲沙闸坝段，河床部位布置进水口和河床式厂房，两岸岸坡布置非溢流坝段。

挡水建筑物为混凝土闸坝，最大坝高52 m，坝顶长300 m，坝顶高程330.00 m。左岸非溢流坝段长24 m，右岸非溢流坝段长45 m，泄洪冲沙坝段长141 m，河床式厂房坝段长54 m，安装间坝段长36 m。

泄水建筑物位于河床左岸，由5孔15 m×20 m(宽×高)泄洪冲沙闸和2孔15 m×20 m(宽×高)泄洪闸组成。5孔泄洪冲沙闸位于左岸阶地，主要承担汛期泄洪冲沙任务，能下泄100年一遇的洪水；2孔泄洪闸位于河床中部紧靠厂房，主要承担泄水任务，能独立下泄5年一遇的洪水。闸孔堰顶高程305.00 m，每个闸孔堰上设有1道工作门，并在工作门上游设1道检修门，工作门采用平板闸门，由固定式卷扬机启闭，检修门采用平板叠梁门，由门机启闭。泄洪冲沙闸后接约60 m长的消力池，底板高程298.00 m，池底宽分别为91、34 m，底板厚2 m，底板上设置排水孔和锚筋桩。

引水发电系统布置在主河床右侧部位，由拦沙坝、电站进水口、主厂房、安装场、副厂房、开关站(GIS楼)、尾水渠、至尾水平台通道等建筑物组成。拦沙坝位于最前部，由二期上游横向围堰与上游混凝土纵向围堰改造而成。厂房坝段上游迎水面宽90 m(其中主机段长54 m，安装场段长36 m)，顺水流向长71.5 m。

3　引水发电系统布置

3.1电站进水口

电站进口建筑物包括上游拦沙坝和进水口等组成。

(1)拦沙坝布置在厂房及6～7号泄洪闸前约89.5 m处(从拦沙坝轴线至坝轴线)，由二期上游横向围堰与上游混凝土纵向围堰改造而成，横河向总长166 m。通过拦沙坝顶高程的敏感性水工模型试验，确定了313.0 m高程为最优，顶部最大流速控制在5m以下，可用较为简单的工程措施防护。纵向围堰为混凝土围堰，仅需从321.00 m高程拆除至313.00 m即可；二期横向围堰为粘土心墙坝，后期改造时上游面采用了大块石护坡；拦沙坝坝顶采用了0.6 m厚的钢筋混凝土面板防护；下游面采用0.3 m厚的挂网喷混凝土防护。

(2)电站进水口与拦污设施分离式布置，拦污栅设在厂房进水口前自成体系。栅后各台机组进水口之间形成相通的前池，可减少由于某孔拦污栅因堵塞而造成对应机组的出力影响。电站进水口底板高程288.265 m，进水口平台高程330.00 m。进水口前沿设6道垂直拦污栅，栅孔尺寸为5.8 m×41.4 m(宽×高)。流道进口布置3扇平板检修闸门门槽，孔口尺寸为13.5 m×16.5 m(宽×高)，检修闸门采用坝顶双向门机启闭。

3.2主、副厂房

主厂房由主机间和安装场组成，尺寸为90 m×21.7 m×53 m(长×宽×高)，共安装3台40 MW的贯流式机组，主机间内各机组段成独立单元布置，彼此间设伸缩缝分开，即为单缝布置，机组间距18 m，主机段长54 m，机组安装高程295.40 m。

厂房流道由进口段、管形壳段和尾水管段组成，进口流道净尺寸为13.5 m×16.5 m(高×宽)，进口底板高程288.265 m，渗漏排水廊道处基础最低高程281.50 m。运行层高程307.40 m，安装层高程312.90 m，厂顶高程受140/50 t桥吊起吊高度控制，桥机轨顶高程为328.90 m。屋面结构采用轻型网架结构，顶部控制高程为334.00 m。下游最高尾水位(P=0.1%)为324.764 m，考虑泄洪建筑物泄洪和风浪影响，尾水平台高程为325.00 m。尾水管底板高程为291.05 m，尾水管建基面高程为278～288.1 m，尾水管段长28.3 m，出口尺寸11.47 m×8.7 m(宽×高)，每台机设置1扇尾水事故门，事故门孔口尺寸11.47 m×8.7 m(宽×高)，采用移动台车启闭。

安装场布置在主厂房右端，与主机间设伸缩缝分开，安装场长36 m，净宽20 m，安装场机组安装期间放置发电机定子、转子、水轮机转轮、灯泡头、主轴及外配水环等，安装场与主厂房地面同高程，为312.90 m。

副厂房设有4处：①位于安装场下方，布置排水泵房；②位于安装场上游侧，垂直运输孔左侧，共一层，高程为312.90 m，布置油处理室、透平油罐室；③位于安装场下游侧，为中控楼，共分3层，高程分别为313.20、317.00 m和320.00 m，布置蓄电池室、中控室、会议室、通信室、继电保护盘室等；④位于主机段厂房下游，利用长尾水管上部空间，从下至上共分4层，高程分别为302.40、307.40、312.90 m和325.30 m，技术供水设备布置在底层，厂用电设备室布置在第2层，主变室布置在第3层，紧靠主机间下游侧325.30 m高程以上布置GIS。下游副厂房共设有3部楼梯及1部电梯，分别通往水机设备操作廊道、GIS屋顶、尾水平台。安装间右侧开挖后石渣回填至325.00 m高程(与尾水平台同高)，形成1个大型回车场，与尾水平台相连，并设有楼梯上至330.00 m高程右岸非溢流坝段坝顶。

3.3尾水渠

尾水管底板的高程291.050 m，总长约40 m，底宽60 m，以1∶2的坡度与天然河床相接，基本能保证开挖坡度的稳定，并且有一定的安全裕量。因为厂房处于河床中心，两侧分别与明渠和右岸边坡相接，因此不设边墙，仅有底板。

3.4进厂交通

进厂运输采用安装间坝顶垂直运输孔和右岸下游进厂公路直接进厂房两种方式。安装间坝顶垂直运输孔按大件运输要求确定为7 m×9 m×17.1 m(宽×长×高)，大件设备由此进入。在右岸公路分岔一条宽为6 m的尾进厂公路至尾水平台及GIS室，公路高程由330.00 m下至325.00 m。

4　引水发电系统布置的特点

4.1拦沙、冲沙建筑物与泄水建筑物结合布置

南欧江二级水电站机组的安装高程仅为295.40 m，而50年天然淤沙高程为308.00 m。进水口底板的高程远低于泄洪冲砂闸的堰顶高程(305.00 m)，泄洪闸无法将进水口底板上的沙排走，一般要专设冲沙建筑物。但专设冲沙建筑物将增加工程投资，故南欧江二级水电站结合明渠导流的布置，将二期上游横向围堰与上游混凝土纵向围堰仅拆除顶部至313.00 m高程并加以改造形成一个大的拦沙坝，封闭围护厂房进水口及两孔泄洪闸坝段进行挡沙，同时配套左岸的5孔泄洪闸泄水冲沙，形成一个可靠的拦沙冲沙系统，从而实现由泄洪冲沙闸将淤积的高于泄洪闸堰顶高程的泥沙排走的拦沙、冲沙功能。这种将拦沙、冲沙建筑物与泄水建筑物结合布置的设计，可以保证只要有泄水要求即可冲沙，冲沙效力大大提高，并且通过明渠将泥沙输送到厂房下游较远处，避免了对尾水的淤积。

4.2紧凑合理的发电厂房设计

电站厂房布置在右岸主河床中，为河床式厂房，3个宽为18 m机组段分别安装单机容量40 MW的贯流式机组，具有低水头、大流量特点。安装场布置在厂房的左侧，升压站布置采用室内GIS方案，副厂房与GIS楼结合布置在主厂房下游侧。整个厂房布置紧凑合理，功能完善。

单机容量40 MW的贯流式机组，具有流道形式好、尺寸小、能量指标高、机组尺寸小、质量轻、运行性能好等特点。电气设计充分考虑了电站的动能特性、建设规模、接入系统要求、枢纽总布置、厂房和配电装置布置、地形和交通条件、设备特点等因素，实现了供电可靠、运行灵活、检修方便、易于扩建、便于自动化控制等要求。二次系统设计按“无人值班(少人值守)”运行方式设计，具有安全可靠、技术先进的特点。根据当地气候环境情况及工作人员生活习惯，设计厂房各房间的室内通风空调参数。消防设计贯彻“预防为主，防消结合”的工作方针，消防车道、防火间距、安全出口、事故排烟及照明等满足中老两国标准要求。

4.3先进精巧的厂房尾水闸门启闭系统

一般尾水事故门设计时需考虑将其吊至尾水平台进行检修，故在尾水平台需设置尾水闸门启闭排架，但排架占用范围较大，南欧江二级水电站最上游侧边线与下游副厂房外墙间距只有7 m，设置启闭排架对整个尾水平台交通影响较大，且为保证输电线路能正常出线，需在排架顶部再设置出线架，增加了工程量，并使设计趋于复杂。为此，取消了尾水平台上部启闭排架，将台车置于尾水平台上。为保证闸门正常检修，尾水闸门锁定平台由原来321.0 m高程降至310.0 m高程。尾水闸墩顶部高程降至310.0 m高程，上部采用排架，排架顶高程为325.0 m。不再设置启闭机室，2×1 600 kN的台车式启闭机轨道间距4.5 m，闸门门槽中心线为坝横0+060.500，下游侧轨道外侧设置2 m左右的距离以保证交通需求，排架方案缩短2 m。

与一般尾水门排架的设计比较，该电站尾水闸门系统C30混凝土减少150 m3，底板C20混凝土减少490 m3，闸墩C25混凝土减少2 100 m3，钢筋减少160 t，经济效益显著，且功能先进，外形美观。

4.4GIS与尾水平台结合

南欧江二级电站位于热带地区，多年平均降雨量达到1 680 mm，且雨季降雨量约占全年降雨量的85%。安装层高程在312.90 m，远低于设计洪水位320.50 m，并不适合布置道路直接到达安装层，故二级大件进场通过上坝公路运至坝顶垂直运输孔到达安装间。

因枢纽区场地较为狭小，不利于室外开关站的布置，最终采用室内GIS方式。GIS楼布置在下游副厂房主变室上方以利于母线连接，GIS下游侧即为尾水平台。考虑垂直运输孔承担着主机大件、油气水等设备运输要求，施工期运力紧张，故结合尾水平台高程325.00 m考虑，GIS层高程确定在325.30 m，GIS设备通过尾水进场道路直接运至GIS室。

GIS室与尾水平台的结合有如下优点：解决了枢纽区场地狭小的问题；减小垂直运输孔以及主厂房桥机施工期运输压力；无需设置主变层至GIS层的吊物孔，简化了下游副厂房的设计。

4.5中控楼精细化设计

中控楼位于安装间坝段下游侧，与安装间下游排架间设有100 mm的结构缝，相互独立，互不干扰，楼顶高程325.00 m，与尾水平台同高。中控楼下游侧为主变运输通道以及尾水平台进场道路。

由于中控楼为电站运行期的主要运行管控区域，且整体位于尾水平台以下，若如主机段尾水平台采用全封闭设计，则不能进行自然采光及通风，显得较为压抑，不符合人性化设计要求，故中控楼与尾水平台进场道路及右侧挡墙间采用L形玻璃屋顶设计，满足自然采光要求；玻璃屋顶外挑500 mm，侧边采用栅格设计，并设有500 mm高混凝土墙，既能阻挡雨水又能满足通风需求。

5　结　语

南欧江二级水电站引水发电系统突破了贯流式电站专设冲沙建筑物的常规设计，创新性地改造了横向土石围堰为拦砂坝，主副厂房紧凑合理，体现了设计人员精心选择合理的结构形式，精细的计算，主动优化的设计思路。

由于地理位置优越，南欧江二级水电站是整个南欧江一期开发建设的标杆工程，也是向老挝人民展示中国企业实力的窗口工程。项目建设实施顺利，已于2015年的11月29日底实现首台机组投产发电。

[1]程鹏. 老挝南欧江二级水电站枢纽布置设计综述[J]. 云南水力发电， 2015(5)： 147- 152．

[2]程鹏. 老挝南欧江二级水电站拦沙建筑物设计[J]. 水利水电施工， 2015(5)： 42- 43．

[3]SL 265—2001水闸设计规范[S]．

[4]DL 5108—1999混凝土重力坝设计规范[S]．

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[6]周建平， 党林才. 混凝土坝[M]∥索丽生， 刘宁. 水工设计手册. 第2版. 北京： 中国水利水电出版社， 2014．

[7]刘志明， 温续余. 泄水与过坝建筑物[M]∥索丽生， 刘宁. 水工设计手册. 第2版. 北京： 中国水利水电出版社， 2014．

[8]王仁坤， 张春生. 水电站建筑物[M]∥索丽生， 刘宁. 水工设计手册. 第2版. 北京： 中国水利水电出版社， 2014．

[9]SL 266—2001水电站厂房设计规范[S]．

[10]常士骠， 张苏民. 工程地质手册[M]. 第4版. 北京： 中国建筑工业出版社， 2007．

[11]祁庆和. 水工建筑物[M]. 第3版. 北京： 中国水利水电出版社， 1996．

[12]李炜. 水力学计算手册[M]. 第2版. 北京： 中国水利水电出版社， 2006．

(责任编辑焦雪梅)

Design of Diversion-Generating Structures of Nam Ou 2 Hydropower Station in Laos

WEN Lili1, CHENG Peng1, YU Wenjiang2

(1. PowerChina Kunming Engineering Corporation Limited, Kunming 650051, Yunnan, China;2. Nam Ou River Basin Hydropower Co., Ltd., Luang Prabang, Laos)

The Nam Ou 2 Hydropower Station in Laos is gate-dam type power generation project with characteristic of low head and large flow. As a river-retaining type hydropower station, its diversion-generating system consists of silt trapping dam, intakes, flow channels of tubular turbines and tailrace channel. The design of diversion-generating system is introduced and the layout of structures is also summarized to provide references for similar projects．

diversion-generating system; design; layout; Nam Ou 2 Hydropower Station

2016- 03- 09

温丽丽(1980—)，女，浙江长兴人，高级工程师，主要从事水工建筑物设计工作．

TV671(334)

B

0559- 9342(2016)05- 0043- 03