浅谈高水头、小流量水电站建设在新疆的应用

【摘要】文章介绍工程概况，详细介绍高水头、小流量在高山盆地地形条件下水力发电站的设计理念。水力发电在新疆农村小水电发展起到该工程是合理开发利用当地水能资源，解决农民燃料和改善农村能源结构逐步改善当地生态环境状况，从而减少和降低自然灾害对农牧业生产和人民生活的危害数量和程度，最终实现经济、社会可持续发展的重要战略性措施。为新疆山多、水少地区，尤其是在高水头、小流量条件下建设水利发电站提供宝贵经验和资料。

【关键词】拦河式水电站；高水头、小流量

1、工程概况

布尔津海流滩水电站为径流引水式电站。电站装机容量5.8W。开发任务为发电，无其它综合利用要求。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）确定本工程为Ⅴ等小（2）型工程，发电引水系统（取水枢纽、引水隧洞、压力钢管）、发电厂房、升压站等主要建筑物均为5级建筑物；导流建筑物、临时施工用房、施工道路等为5级建筑物。拦河渠首Ⅳ等小（1）型工程，主要建筑物均为4级。工程设计烈度为Ⅵ度。

2、工程总体布置

该水电站工程由挡水建筑物、水电站取水枢纽、引水隧洞、压力管、主副厂房、升压站、尾水渠等建筑物组成。

取水口布置在该河台地上河流进入峡谷前0.5km河床上，引水隧洞由西北向东南穿过盆地之间的低山，全长约0.85km，在js公路以东的山坡上出山体后接压力管道，压力管顺着jq道路以东的山坡由西北向东南进入到che盆地中。厂房位于che盆地中的hlt河边，尾水投入到hlt河中。引水系统全长3.78km，其中隧洞长度0.91km，压力管长度2.6km，水位落差386m。

3、拦河渠首设计

为保证电站发电效益，挡水建筑物采用拦河式溢流坝结合冲沙闸型式。渠首垂直于河道方向布置，渠首总长65.42m，主要由非溢流段、溢流坝和底孔冲沙闸等部分组成。其中非溢流段长26.62m，布置于溢流坝段两侧靠近两岸山体处；溢流坝长34.80m，溢流坝轴线呈东偏南43°，采用梯形实用堰；冲沙闸采用封闭式竖井。

3.1 溢流坝设计

溢流坝堰高15.70m（河床以上6.0m），堰长34.80m，溢流坝轴线呈东偏南43°，采用梯形实用堰。非常运用工况下（溢流坝单独泄洪），当河道来水为设计20年一遇时，堰顶以上水头为0.95 m；校核50年一遇时，堰顶以上水头为1.05 m。溢流坝上设工作桥，桥面宽1.5m，桥板厚0.2m，桥板四周设栏杆。桥下设有两个钢筋砼桥墩，桥墩高3.50m，断面尺寸为0.4m×0.7m。坝底长6.75m，坝后直线段坡度为1：0.85，反弧段半径R=2.5m，坝后采用底流消能方式，坝体表面设0.2m厚钢筋砼防冲层，与坝体插筋的型式连接。坝体采用细粒砼块石砌筑。本工程设计将坝基范围内的砂砾石层和0.5m厚的基岩强风化层全部清除，坝体的基础座落在新鲜基岩面上，并在坝基上下游设1.0m深的砌石齿墙。

3.2 冲砂底孔

为满足河道冲砂要求，在溢流坝中部设冲砂底孔。冲砂底孔由闸井段、箱形涵洞段两部分组成。闸井段长5.7m，自下而上依次由闸室、竖井和闸井房三部分组成。闸井底板厚1.0m，i=0，顶板厚0.8m。在闸室内设置工作闸门。竖井高8.83m，衬砌厚度0.6m，闸室与竖井采用钢筋砼整体现浇结构。闸井上设闸井房，闸井房高6.0m。箱形涵洞段长2.05m，采用0.4m厚钢筋砼浇筑。

4、电站取水口设计

根据河道沿线实地勘察情况，综合考虑确定取水口设置在该河的一弯道处。此处河道段左岸地势较为平坦开阔，有着良好的地形条件和交通条件，便于取水口工程的布置和工程施工。

本次取水口采用有坝取水的形式，在弯道下游设一拦河坝，壅高水位，在弯道凹岸处，即左岸上修建取水建筑物，从河流侧面引水，他对河道影响较小，具有工程简单、投资少、施工简单、工期短等的优点。

取水口有导沙坎、护堤、取水闸等组成。取水口前缘布置一道导沙坎，采用钢筋混凝土结构，坎高2.0m。取水口两侧护堤为浆砌石贴坡式挡土墙结构，上部厚40cm，下部厚100cm，外边坡为1：0.5，内边坡为1：0.4，由扭面与取水口闸室段边墙连接。

5、引水隧洞

根据该电站的总体设计，发电引水系统布置于该河左岸，穿越盆地之间的山脉。隧洞进口接取水口，出口接压力管道。隧洞布置在左岸山体内，为有压隧洞，全长810m，其最大埋深55m，最小埋深9m。隧洞断面为圆形断面，采用钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度根据地质情况不同分为40cm和30cm。隧洞纵坡5‰，。

6、压力管道

6.1 概述

壓力管道起始段与有压引水隧洞同轴向布置，压力管末端在副厂房前采用卜形分叉，岔管布置方向与压力管道轴线呈60°夹角布置。主管总长2628.62m。压力管道进口位于有压引水隧洞末端，末端接蝶阀。压力管道初步拟用地埋钢管，管沟直埋，钢管全长2628.62m，全线设12个镇墩。管道全线设有3个排气阀井布置于管道弯道附近，设置在钢管之上。

6.2 管道布置

压力管道起始段与有压引水隧洞同轴向布置，主管总长2628.62m，压力管起始段为有压引水隧洞末端，压力管0+000.000至0+028.617纵坡为0.5%，压力管0+028.617至0+182.617纵坡18.9%，压力管0+182.617至0+600.391，纵坡4.4%，压力管0+600.391至1+292.617纵坡21.4%，压力管1+292.617至1+640.849纵坡38.0%，压力管1+664.249至2+628.617纵坡5.0%。2+628.617后为水平段，末端接电站主厂房蝶阀。

6.3 压力管管径管材选择

压力管管道区内最大相对高差约385m，地势相对平缓 。根据类似工程经验，在这种相对平缓地形里布置压力管，地埋压力管方案优势明显：投资省，占地小、施工方便。因此本工程压力管道拟采用地埋压力管方案。

本工程拟采用三种管材进行比较：钢管、玻璃钢管、钢塑钢管。从经济以及从施工和技术安全角度考虑，比较螺旋卷管方案、玻璃钢管、钢塑钢管三个方案，其中钢管方案上经济最优、施工方便、故压力管主要管道拟定为螺旋卷管。

7、结语

本工程位于新疆多民族地区，有效提高当地经济发展水平，保障当地农牧民经济收入是促进少数民族区域稳定的重要举措。在水力发电建设中如何有效利用新疆山多、水少的特点，尤其是在高水头、小流量条件下建设水利发电站方面，该工程提供了宝贵经验和资料。

参考文献：

[1]《***水电站工程初步设计报告》，2012年9月版。

郭坚强（1985年7月—），工程师，设计所副所长，从事于水利水电勘察规划与设计工作。