象達水電站

象達水電站,原名朝陽水電站,是蘇帕河“一庫五級”開發的第二級水電站。電站採用引水式開發,設計引用流量21m3/s,裝設兩台2萬kW水輪發電機組,保證出力1.85萬kW,年發電量1.68億kW.h,年利用小時數4200h。

概述

象達水電站,原名朝陽水電站,是蘇帕河“一庫五級”開發的第二級水電站。電站採用引水式開發,設計引用流量21m3/s,裝設兩台2萬kW水輪發電機組,保證出力1.85萬kW,年發電量1.68億kW.h,年利用小時數4200h。

設計

根據《水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準》(DL 5180─2003)和《防洪標準》(GB 50201—94)的規定,樞紐工程等別為四等小(1)型工程,其永久性主要水工建築物(攔河閘及引水發電建築物)為4級;次要水工建築物和臨時性水工建築物為5級。設計洪水標準為50年一遇,流量320m3/s;校核洪水標準為500年一遇,流量589 m3/s;壩下 消能防沖標準為20年一遇,流量220 m3/s。
象達水電站樞紐區地震動峰值加速度為0.3g,相應的地震基本烈度為Ⅷ度。電站2004年11月19日開工,經過參建各方的共同努力,2006年10月31日1#機組成功併網發電,2006年11月20日2#機組成功併網發電。 主體工程概況:

首部樞紐

壩址河道總體流向S20°W,向SE方向微凸;河床寬10m~15m,枯季河水已被導流洞引走。原地形為基本對稱的“V”型谷,現左岸因曾開採茄子山電站石料,形成兩級台地,左岸岸坡平均坡度約20°;右岸岸坡上緩下陡,高程1716m以下地形陡峻,自然坡度45°~52°,1716m以上地形較緩,自然坡度15°~33°。壩址兩岸自然山坡穩定。壩址下伏基岩均為燕山晚期中粗粒二雲花崗岩,微風化~新鮮岩石,岩質堅硬。壩基(肩)部位無Ⅱ、Ⅲ級結構面通過,岩體較完整,節理多為陡傾,傾向下游的緩傾斷層及擠壓帶、節理等結構面均未見發育,壩基(肩)不存在不利結構面或不利結構面組合,因此壩基抗滑穩定條件較好。

象達電站首部閘壩象達電站首部閘壩
擋水建築物採用閘壩方案,樞紐布置由左岸非溢流壩段、電站進水口、閘室段(閘室底板高程1699m,孔口3─5m×6m)和右岸非溢流壩段一字並列組成,還在導流洞進口設定溢流堰解決排漂和少量余水下泄問題。壩頂高程1708.5m,清除河床沖積層後最低建基面1692.5m,最大壩高16m,壩頂長度43.6m。正常蓄水位1707m,閘前設計洪水位通過閘門控制保持1707m,閘門全開宣洩校核洪水時水位為1707.4m。
首部樞紐的主要建築物基礎均建在弱風化花崗岩上,兩岸地下水埋深較淺最大壩高16m,水頭14.9m,屬低壩。根據規範規定,帷幕灌漿範圍內岩石單位吸水率採用ω=5Lu。根據已建工程實例,帷幕深度取為0.7倍壩前水頭即可滿足要求。壩基部分設計一排帷幕灌漿孔,孔距1.5m。
首部樞紐建築物為4級水工建築,根據《水閘設計規範》,水閘閘下採用底流式消能,消能防沖設計洪水標準取20年洪水重現期,流量Q=220m3/s。下遊河道渠化後,設計工況下河道正常水深約為2.5m。經計算得:躍後水深為5.159m,消力池深度1.385m,水躍長度27.244m,所需消力池長度27.335m。尾水深度小於躍後水深,因此採用下挖式消力池消能,設計取用消力池深度1.5m,消力池長度30m,按反坡短護坦式消能設計護坦,護坦後段15m採用 1:10反坡布置,滿足消能條件又利於泥沙順利排除。

引水建築物

規劃階段初選的象達電站引水系統布置在左岸,為無壓引水同壓力引水相結合的布置方式。攔河壩址~下游乾寨凹溝長約4.5km的河段左岸山坡相對平緩,大的沖溝較少,該段採用明渠引水,渠線位置按0.2%的坡度順施工公路布置於公路內側。乾寨凹溝~廠址河段左岸沖溝發育,且河道向東轉了一約90°的大彎,該段採用有壓引水,並在明渠末端設定一調節池。
目前茄子山至象達的順河公路已利用了規劃方案擬定的4.5km明渠位置,公路已全線貫通通車使用。在路旁增開渠道要對沿線大面積邊坡進行重新開挖和保護,工程建設對已建公路將產生破壞和較大影響。明渠設於路旁也存在防護和運行安全的問題。同時,明渠引水方案在渠線上必須布置3個較大跨箐渡槽,引水線路較壓力引水方案長。結合廠(壩)址位置比選,引水方案修改為壓力引水布置設計。引水系統布置於蘇帕河左岸,採用隧洞~一管二機供水形式,由壩式進水口、引水隧洞、阻抗式調壓室、壓力鋼管及鋼岔管組成。壓力引水隧洞布置在左岸山體內,引0+000m~0+105.4m段通過壩後平緩地段,採用明挖埋管結構。調壓井布置於廠址紅土坡村後山。壓力管道採用明管外包混凝土沿山脊敷設,通過岔管分成兩岔進入廠房。

電站進水口布置

電站進水口閘室緊鄰閘室左側,閘室置於弱風化基岩上,閘室尺寸(長×寬×高)15.4m×7.4m×11m,斜置攔污柵,傾角75°,攔污柵(數量—寬×高)1─5m×7m,河道漂浮物來源僅為茄子山電站至壩址河段和區間支流洋菸河,來污量不大,採用人工清污方式。閘室底板高程1699m,頂高程1708.5m。進水口前設攔沙坎,坎頂高程1701.5m,較進水口底板和閘室底板均高出2.5m,防止推移質泥沙進入隧洞。柵槽後閘室漸變接事故檢修閘門,採用平板鋼閘門,孔口尺寸3m×3m,閘門使用液壓啟閉機啟閉,閘體上部設啟閉機室。

引水隧洞布置

引水隧洞沿線地形起伏大,沿線沖溝較發育,主要有7條切割較深的大沖溝,普遍為常年流水沖溝,雨季有季節性洪水。隧洞沿線穿過的岩層均為花崗岩,其中前段和中段為g53(4)的中粗粒二雲母花崗岩,後段為g33~g42的黑雲母花崗岩及二雲花崗岩。岩質堅硬、以塊狀結構為主。隧洞圍岩以微風化~新鮮岩石為主,進出口和埋深較淺洞段為弱風化,斷層破碎帶和擠壓帶、節理密集帶風化較深。
隧洞全長6655.981m,底坡在樁號引5+200.000之前為3.5‰,之後為11‰。底坡採用分段布置的原因是樁號引4+132和引6+342之間的隧洞段長約2200m,沿線山體雄厚,埋深較深,無布置施工支洞的地形條件,為滿足在引4+132附近布置施工支洞的要求,調緩前段隧洞的底坡,便於4#施工支洞的布置。
隧洞內徑通過動能經濟比較確定為3.0m。採用素混凝土及鋼筋混凝土襯砌型式,襯砌厚度0.3m~0.5m。

調壓井布置

調壓井置於紅土坡村後山,位於較完整山脊上,調壓井井筒附近寬約20m~30m的地段地形較平緩,自然坡度約15°,東西兩側地形較陡。調壓井所在山脊地形較完整,未發現鬆動變形跡象,自然邊坡較穩定。據鑽孔揭示:在井筒中上段(1687m高程以上) 為全風化段,全風化下限埋深達43.6m,呈粉質土砂、粉質土礫狀,結構鬆散,為極不穩定的Ⅴ類圍岩;井筒下段(1687m高程以下)強風化花崗岩,下限埋深達59.4m,為不穩定的Ⅳ類圍岩,強、弱風化岩體較破碎,分別為碎裂、鑲嵌碎裂結構岩體完整性較差,調壓井底板基本上為弱風化岩石。井筒段無較大的斷層通過,地下水位埋深約45m。

象達電站調壓井象達電站調壓井
調壓井採用帶上室的阻抗式,由阻抗孔、調壓井筒上室組成。在調壓井後地下埋管段出口設定蝶閥代替快速閘門,該布置方法可減小調壓井井筒直徑,節省了閘門井混凝土量,特別是調壓井地質條件較差的情況下對開挖和襯砌均為有利。在滿足托馬穩定斷面和最低涌浪高程等條件下,井筒內徑6m,底板高程1664.784m,頂平台高程1722.00m,井筒高度57.216m,阻抗孔直徑1.8m,上室根據調壓井井口地形地質條件布置35m×10.1m矩形上室,由混凝土重力式擋牆圍築形成。調壓井井筒採用鋼筋混凝土結構,襯砌厚度0.8m。壓力管道布置

鋼管道沿線山坡自然坡度27°~36°,山坡地形較完整,未見鬆動變形的跡象,自然山坡較穩定。地表均為第四系鬆散層所覆蓋,植被差,多為厚0.2m~0.4m的鬆散耕植層,其下為殘坡積層(Qedl)所覆蓋,厚一般2.5m~7m,成分為褐紅色含礫粉質粘土、粘質礫砂,稍密~中密,多具可塑性;下伏全風化花崗岩,散體結構,呈粉質土砂,粉質土礫狀,強風化岩體垂直埋深10m~65m。鋼管道下段(高程1500m以下)全風化層厚度相對較小,一般在10m~25m間。除下段地下水位埋深較淺外,鋼管道中上段地下水位埋深普遍較大,多在40m以上。
調壓井距廠房直線距離約800m,沿線全強風化岩層厚度較大,加之管徑較小,並不適宜埋管布置。採用鋼管外包混凝土的回填管布置方式,壓力管道由調壓井後漸變段前端至主廠房上游邊牆總長882.966m,其中主管長864.247m。調壓井至山體出口為埋管。後接回填管段,回填管段分五段布置,共設七個鎮墩。由於管槽風化很深,鎮墩只能建在全風化花崗岩上,選取強風化花崗岩層中相對密實的中段(地基承載力達到0.3MPa)作為鎮墩基礎。採用《壓力鋼管設計規範》中明管、埋管公式分工況對鋼管進行結構計算,鋼管壁厚14~34mm。

廠區布置

廠址擬定於在紅土坡村南,蘇帕河左岸臨河岸坡河流階地及岸坡上,地形地伏不平,現為梯田、自然坡度約15°。覆蓋層有坡積層及沖積層,厚度變化較大,其下為全風化花崗岩,全風化下限深10m~22m,強風化下限深12.6m~22.8m,其下為弱風化花崗岩,廠房基礎置於強風化花崗

象達電站廠區象達電站廠區
岩上,地基強度可滿足設計要求。
象達廠區在烏泥河電站水庫左岸臨河岸坡上,安裝高程的選擇需要考慮烏泥河水庫運行水位的影響。烏泥河電站為了保證水庫的日調節的作用,確保可供調節的有效庫容。運行要求洪水期降低至死水位1438m運行,減少水庫的泥沙淤積;枯水期水庫水位抬高至正常蓄水位1448m運行。其水庫水位變幅達10m,依據烏泥河水庫的運行高水位,象達電站安裝高程經計算確定為1445m,設定尾水堰保證尾水高度滿足機組運行要求。
廠區樞紐主要建築物有:主副廠房、尾水渠、升壓站等。各建築物沿蘇帕河順河布置。

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