構皮(pi)灘水(shui)電站(zhan)是國家“十五(wu)”計劃重點工程、是貴州省(sheng)實施“西電東送”戰略的標志(zhi)性(xing)工程,是貴州省(sheng)、中國華電集團公司已建成最大(da)的水(shui)電站(zhan)。
構皮灘水電(dian)站位于貴(gui)州(zhou)省余慶(qing)縣境內,是烏江流域(yu)梯級滾動開發的(de)第五級,上距烏江渡水電(dian)站137千米(mi),下距河口涪陵455千米(mi),控制流域(yu)面積43250平方公里(li),占全流域(yu)的(de)49%,壩址多(duo)年平均(jun)流量717立(li)方米(mi)每(mei)秒,壩址多(duo)年平均(jun)徑流量226億立(li)方米(mi)。
電(dian)站(zhan)(zhan)主要任務是發(fa)電(dian),兼顧(gu)航運(yun)、防洪及其他綜(zong)合利用。水庫總(zong)庫容64.54億立(li)方米(mi),調節庫容29.02億立(li)方米(mi),正常(chang)蓄水位(wei)630米(mi)。地下電(dian)站(zhan)(zhan)裝機(ji)容量(liang)5×600兆瓦(wa)(wa),保證出力746.4兆瓦(wa)(wa),設計多年(nian)平均發(fa)電(dian)量(liang)96.82億千瓦(wa)(wa)時。
工程概況
電站于(yu)2003年(nian)(nian)11月8日(ri)(ri)正式開工,2004年(nian)(nian)11月16日(ri)(ri)大江截流(liu),2009年(nian)(nian)7月31日(ri)(ri)首臺(tai)機組(5#)投(tou)產(chan)發電,2009年(nian)(nian)12年(nian)(nian)29日(ri)(ri)實現國產(chan)大型機組一年(nian)(nian)五投(tou)的偉大壯舉。
電站樞紐由高225m的混凝(ning)土(tu)雙曲拱壩、右岸(an)地下式廠房、壩身表中(zhong)孔泄(xie)洪及左岸(an)泄(xie)洪洞等建(jian)筑物組成。導流工(gong)程由(you)左岸(an)2條(tiao)導流洞、右岸(an)1條(tiao)導流洞組成。工(gong)程總投資138億(yi)元。電站由(you)水利(li)部長(chang)(chang)江水利(li)委(wei)員會長(chang)(chang)江勘測(ce)規劃設計研(yan)究院設計。中(zhong)國水利(li)水電第八(ba)工(gong)程局(ju)有限(xian)公司和(he)中(zhong)國水利(li)水電第九工(gong)程局(ju)組成的八(ba)、九聯營體承擔攔河大壩施工(gong)任務。
烏江
貴州第一大(da)江,為長江上(shang)游南岸(an)最(zui)大(da)支流,發源于烏蒙(meng)山東麓。她是(shi)一條(tiao)(tiao)歷史的江,她是(shi)一條(tiao)(tiao)紅色的江,她在中國革命的歷史上(shang)寫曾經留下過輝煌的一頁。
烏江全(quan)長1037公(gong)(gong)里(li),橫貫貴州中部 ,在貴州東北部出境(jing)(jing),入重慶市,于涪陵區匯入長江。其中,貴州境(jing)(jing)內802公(gong)(gong)里(li),貴州、重慶界(jie)河段72 公(gong)(gong)里(li),重慶境(jing)(jing)內163公(gong)(gong)里(li)。干流(liu)總落差達到(dao)2124m,平均(jun)徑(jing)流(liu)量達到(dao)534億(yi)m3,接近黃河的流(liu)量,是水能集(ji)中的水電富礦,為我國十(shi)二(er)大水電基地之一。
根據(ju)1989年國(guo)家(jia)批準的(de)《烏江干(gan)流規劃報(bao)告》,烏江干(gan)流可興建(jian)11座大(da)中(zhong)型水電站(zhan)(zhan),依次為(wei)北源六沖河上的(de)洪家(jia)渡(du)水電站(zhan)(zhan),南(nan)源三岔河上的(de)普定(ding)、引(yin)子渡(du)水電站(zhan)(zhan),干(gan)流上的(de)東(dong)風、索風營、烏江渡(du)、構皮灘、思林、沙沱、彭水、大(da)溪(xi)口等水電站(zhan)(zhan)。除彭水和大(da)溪(xi)口(三峽電站(zhan)(zhan)興建(jian)后取消)外,其于電站(zhan)(zhan)均在貴州境內。
工程設計特點
構皮灘水電站是貴州省西(xi)電東送的(de)標志性工程(cheng),在峽谷地(di)區、巖溶系(xi)統、高200m以(yi)上(shang)薄(bo)拱壩,大流量泄(xie)洪消能設計,大型地(di)下廠房洞(dong)室(shi)群(qun),穿過軟巖的(de)大口經導流隧洞(dong)以(yi)及高70多(duo)m的(de)RCC圍堰等方面頗(po)具(ju)挑戰性。
構皮灘拱(gong)壩(ba)(ba)(ba)壩(ba)(ba)(ba)基(ji)主要(yao)地質缺陷為壩(ba)(ba)(ba)基(ji)和壩(ba)(ba)(ba)肩分布有(you)與(yu)巖層走向基(ji)本平行的層間錯動、溶(rong)(rong)蝕帶(dai),以及(ji)一些喀斯(si)特溶(rong)(rong)洞,壩(ba)(ba)(ba)肩巖體壓縮(suo)變(bian)形條件(jian)差。為此,在拱(gong)壩(ba)(ba)(ba)持力范圍(wei)內將(jiang)對(dui)拱(gong)壩(ba)(ba)(ba)應力、變(bian)形及(ji)滲控要(yao)求(qiu)有(you)較大影響的巖溶(rong)(rong)洞穴進(jin)行回填混凝(ning)土處理(li),對(dui)層間錯動帶(dai)采用平洞與(yu)斜井交叉設置的格(ge)構狀置換處理(li)方案,從而(er)使壩(ba)(ba)(ba)體應力基(ji)本呈對(dui)稱分布,拱(gong)端應力趨于均勻,塑(su)性區改善,拱(gong)壩(ba)(ba)(ba)超載能力提高,整體安(an)全度確有(you)保障。
經過整(zheng)體(ti)(ti)模型試驗、三維有(you)限元(yuan)計算和壩踵裂縫穩(wen)定(ding)(ding)性(xing)分析(xi)研究(jiu),對拱(gong)壩體(ti)(ti)形和拱(gong)端(duan)嵌入巖體(ti)(ti)深度(du)作了多次優(you)化,為適應地形地質條件,便于泄洪建(jian)筑物(wu)的布置,拱(gong)壩選定(ding)(ding)拋物(wu)線平面(mian)拱(gong)圈型式。壩頂部厚(hou)(hou)(hou)度(du)10.25m,拱(gong)冠梁底厚(hou)(hou)(hou)50.28m,拱(gong)端(duan)最大(da)厚(hou)(hou)(hou)度(du)58.62m,厚(hou)(hou)(hou)高比0.216,拱(gong)圈最大(da)中(zhong)心角88.070。壩體(ti)(ti)混凝土(tu)量316萬m3。
構皮灘水電站上、下(xia)游最大(da)水頭差150m,大(da)壩設計、校核泄(xie)(xie)洪(hong)量分別達24016m3/s和(he)28807m3/s,泄(xie)(xie)洪(hong)功率分別達34940MW和(he)41690MW左右,這(zhe)在國內外均處(chu)于領(ling)先;加(jia)之河谷狹窄,地形(xing)地質條件復(fu)雜,消(xiao)(xiao)能(neng)(neng)區尾部及下(xia)游兩岸與(yu)河床為粘土(tu)巖等(deng)軟(ruan)巖,泄(xie)(xie)洪(hong)與(yu)消(xiao)(xiao)能(neng)(neng)防沖設計難(nan)度較大(da)。通過對泄(xie)(xie)洪(hong)布置(zhi)、消(xiao)(xiao)能(neng)(neng)效果及工程(cheng)量等(deng)多方(fang)(fang)面綜(zong)合比較,確定采用(yong)6個(ge)表(biao)孔和(he)7個(ge)中孔泄(xie)(xie)洪(hong),壩下(xia)設置(zhi)水墊塘消(xiao)(xiao)能(neng)(neng)布置(zhi)方(fang)(fang)案(an)。
泄洪表孔(kong)堰頂高(gao)程617m,孔(kong)口尺寸12mX15m,裝設弧形閘門。泄洪中(zhong)孔(kong)進、出(chu)口均為(wei)有(you)壓流(liu)型(xing)式,為(wei)了分散入(ru)塘水(shui)流(liu)落點,出(chu)口分為(wei)上挑壓板型(xing)和平底(di)型(xing)兩種。孔(kong)口尺寸為(wei)6mX7m。
為(wei)增加泄(xie)洪的安全(quan)余度,在左岸設一條輔助泄(xie)洪洞,分(fen)流(liu)最大泄(xie)量為(wei)3100立方米/秒,采用有壓進(jin)水口接明流(liu)隧(sui)洞型式(shi)直線布置,全(quan)長(chang)545m。隧(sui)洞斷面為(wei)城門洞型,尺(chi)寸(cun)為(wei)11mX17m--11mX13m,底(di)板縱坡8%,洞內(nei)最大流(liu)速(su)約(yue)43m/s。
在大壩490m高程設置2孔(kong)放(fang)空(kong)底孔(kong),孔(kong)口尺寸采(cai)用4mX6m。
水(shui)墊(dian)塘(tang)是壩(ba)身(shen)泄(xie)洪水(shui)流的(de)主(zhu)要消能(neng)區,其底(di)板高(gao)(gao)程(cheng)412m,長303m,底(di)寬70m。為(wei)滿(man)足抗浮要求,水(shui)墊(dian)塘(tang)底(di)板布置錨筋(jin),兩側(ce)護坡也用錨筋(jin)錨固。設置二道壩(ba)的(de)主(zhu)要作用是穩定水(shui)躍和阻擋回(hui)沙(sha),并為(wei)水(shui)墊(dian)塘(tang)檢修(xiu)提供一(yi)定條件,其頂(ding)高(gao)(gao)程(cheng)為(wei)441m。為(wei)充分保(bao)護水(shui)墊(dian)塘(tang)的(de)安全,二道壩(ba)下游設置了長約70m的(de)防(fang)沖(chong)護坦段。
地(di)下(xia)廠(chang)房位于右岸地(di)下(xia)洞室群內,主(zhu)廠(chang)房、主(zhu)變洞、調(diao)壓室3大洞室平行布置。電站(zhan)建筑(zhu)物穿越的(de)地(di)層(ceng)中(zhong),二迭系吳家坪(ping)組(P2w)、茅口組(P1m)、棲霞(xia)組(P1q)灰巖為I--II類圍巖,梁山組(P1L)、志留系韓家店組(S2h)粘土巖為V類圍巖,其(qi)它為III--IV類圍巖。
主廠房(fang)(fang)洞(dong)室開挖尺(chi)寸(cun):長230.45m,寬(kuan)27m,高75.32m。廠房(fang)(fang)內布置(zhi)5臺單機容量600MW的(de)水輪發(fa)電機組。主變洞(dong)斷(duan)面型(xing)式(shi)為城門洞(dong)型(xing),開挖尺(chi)寸(cun):長178.27m,寬(kuan)15.8m,高18.94m。洞(dong)室內裝有5臺單相(xiang)雙(shuang)卷強油循環水冷升(sheng)壓變壓器(qi),額定(ding)容量為223MVA。
尾(wei)水(shui)(shui)(shui)隧洞(dong)(dong)由兩(liang)部(bu)分組成(cheng):在(zai)調壓室前采(cai)(cai)用一(yi)(yi)機(ji)一(yi)(yi)洞(dong)(dong)平(ping)行布置形(xing)式(shi),斷面采(cai)(cai)用城門洞(dong)(dong)型,尺寸10X14.5m;調壓室后采(cai)(cai)用兩(liang)機(ji)一(yi)(yi)洞(dong)(dong)與一(yi)(yi)機(ji)一(yi)(yi)洞(dong)(dong)聯合布置方式(shi),其中1#、2#機(ji)與3#、4#機(ji)分別共一(yi)(yi)尾(wei)水(shui)(shui)(shui)洞(dong)(dong),采(cai)(cai)用圓(yuan)形(xing)斷面,直(zhi)經14.2m;5#機(ji)為單機(ji)單洞(dong)(dong),直(zhi)徑(jing)10m。尾(wei)水(shui)(shui)(shui)隧洞(dong)(dong)段(duan)布置有調壓室,在(zai)482m高程以下為三(san)個相互(hu)獨立的矩形(xing)調壓井以對應下游(you)三(san)條尾(wei)水(shui)(shui)(shui)洞(dong)(dong);在(zai)482m以上連(lian)通成(cheng)為閘(zha)門廊道,其頂高程514m,寬19.7m,長172.5m。
采用(yong)河(he)床圍(wei)堰一次斷流(liu),隧洞(dong)導流(liu),主體建筑物(wu)全年(nian)(nian)施(shi)工,導流(liu)標準(zhun)為(wei)10年(nian)(nian)一遇,洪(hong)水(shui)流(liu)量13500 m3/s。利(li)用(yong)構皮灘上(shang)游(you)烏江渡等水(shui)電(dian)站(zhan)在6--7月(yue)預(yu)留5.5億m3防洪(hong)庫容,可(ke)使頻率10%全年(nian)(nian)洪(hong)水(shui)降低(di)(di)(di)為(wei)10930 m3/s,從而降低(di)(di)(di)導流(liu)隧洞(dong)和上(shang)下(xia)游(you)圍(wei)堰的規模。導流(liu)隧洞(dong)在左岸布置(zhi)兩條(按(an)高(gao)、低(di)(di)(di)洞(dong)布置(zhi)),右(you)岸布置(zhi)一條(低(di)(di)(di)洞(dong)),進口(kou)底(di)板高(gao)程分(fen)(fen)別為(wei)450m和430m。斷面采用(yong)平(ping)底(di)馬蹄型,尺(chi)寸(cun)為(wei)15.6mX17.7m,單(dan)條隧洞(dong)過流(liu)斷面凈(jing)面積(ji)235.5㎡。左岸導流(liu)隧洞(dong)長度(du)分(fen)(fen)別為(wei)888m(低(di)(di)(di)洞(dong))和673m(高(gao)洞(dong)),右(you)岸導流(liu)隧洞(dong)長度(du)為(wei)918m。
上(shang)游RCC重(zhong)力式圍(wei)堰(yan)(yan)堰(yan)(yan)頂高(gao)(gao)程484.6m,堰(yan)(yan)頂寬8.5m,最大堰(yan)(yan)高(gao)(gao)約72.6m,堰(yan)(yan)基巖體進行全線防滲帷(wei)幕灌漿處理,深度至巖體透水率小于5Lu處以下(xia)3m。下(xia)游RCC圍(wei)堰(yan)(yan)建于二道壩上(shang),堰(yan)(yan)頂高(gao)(gao)程464.6m,頂寬8m,最大堰(yan)(yan)高(gao)(gao)56.6m,防滲帷(wei)幕與(yu)二道壩帷(wei)幕結合(he)。
工程進展
2001年(nian)(nian)11月(yue)開(kai)始施(shi)工(gong)(gong)準備(bei),2003年(nian)(nian)12月(yue)正式(shi)開(kai)工(gong)(gong)。左(zuo)、右岸(an)進場(chang)及場(chang)內(nei)公路均已具備(bei)通車條(tiao)件并投入使(shi)用(yong),馬鞍山水(shui)(shui)廠、砂(sha)石加(jia)工(gong)(gong)系(xi)統和(he)混凝土系(xi)統運(yun)行基(ji)本(ben)正常,爛(lan)泥溝(gou)砂(sha)石系(xi)統場(chang)平和(he)土建(jian)(jian)基(ji)本(ben)完成,觀景水(shui)(shui)廠正在施(shi)工(gong)(gong);左(zuo)、右岸(an)壩肩、水(shui)(shui)墊塘、電站(zhan)進水(shui)(shui)口及泄洪洞(dong)進出口正在開(kai)挖(wa)(wa),導流(liu)(liu)洞(dong)進出口、洞(dong)身開(kai)挖(wa)(wa)及支護接近完成。擬于2004年(nian)(nian)10月(yue)實(shi)施(shi)截流(liu)(liu)。2001年(nian)(nian)10月(yue)30日進入四通一(yi)平前期工(gong)(gong)程建(jian)(jian)設(she)(she),2002年(nian)(nian)7月(yue)開(kai)挖(wa)(wa)導流(liu)(liu)洞(dong),同年(nian)(nian)11月(yue)開(kai)挖(wa)(wa)壩肩,2003年(nian)(nian)電站(zhan)工(gong)(gong)程正式(shi)開(kai)工(gong)(gong)建(jian)(jian)設(she)(she),2004年(nian)(nian)實(shi)現大江截流(liu)(liu),2009年(nian)(nian)首臺機組(zu)發電,2011年(nian)(nian)完建(jian)(jian)。
工程重大作用
構(gou)皮灘電站是貴州省歷史上最(zui)大(da)的(de)水電站,總(zong)裝機容(rong)量300萬KW,超過(guo)長江上的(de)葛洲壩電站。具有多年水電開發經驗的(de)構(gou)皮灘電站建(jian)(jian)設公司副總(zong)工(gong)程師雷(lei)輝光告訴記(ji)者:“這(zhe)樣大(da)規模的(de)水電建(jian)(jian)設,在過(guo)去不引進(jin)國外(wai)的(de)先進(jin)設備,是難以想像的(de)。但構(gou)皮灘電站卻實現了(le)水電站機組(zu)全部國產化。”
據了解,構皮灘水電(dian)站機(ji)組(zu)(zu)是我國通過(guo)三峽工程建設引進(jin)(jin)、吸(xi)收國際先進(jin)(jin)發(fa)電(dian)機(ji)設備制(zhi)造技術后,自行設計、制(zhi)造的(de)特(te)大型機(ji)組(zu)(zu),每(mei)臺(tai)機(ji)組(zu)(zu)垂直高度近25層樓高,安裝各種(zhong)機(ji)械、電(dian)氣配件(jian)10萬件(jian),重4000t,最大的(de)配件(jian)———發(fa)電(dian)機(ji)轉輪(lun)1200t,各種(zhong)管道40000多(duo)m、電(dian)纜總數(shu)30000多(duo)m,其中1號—5號水輪(lun)機(ji)由哈爾濱(bin)電(dian)機(ji)廠有限責任公(gong)(gong)司生產(chan),1號—3號發(fa)電(dian)機(ji)由天津阿爾斯通水電(dian)設備有限公(gong)(gong)司生產(chan),4號、5號發(fa)電(dian)機(ji)由東方電(dian)機(ji)股(gu)份有限公(gong)(gong)司生產(chan)。
電站從(cong)2003年11月(yue)8日正式開工,到2009年7月(yue)31日首(shou)臺機(ji)(ji)發(fa)電,建設時(shi)間之短(duan)(duan)令國外(wai)同行側目。雷(lei)輝光介(jie)紹(shao),在如此短(duan)(duan)的(de)時(shi)間內,用國產機(ji)(ji)組(zu)建這樣一座大(da)壩,彰(zhang)顯的(de)就是中國力量。
據了解,貴(gui)州(zhou)省電力總裝機容量將達到3000萬(wan)KW,相當(dang)于(yu)兩座三峽電站。屆(jie)時,可形成向廣(guang)東輸(shu)送5條交(jiao)流、2條直送電網路。
通航建筑物概況
構皮灘水電站通航建筑物為Ⅳ級建筑物,采用三級垂直升船機方案,主要由上下(xia)游引航(hang)(hang)道、三(san)級(ji)垂直升船機和兩級(ji)中間渠道組成,線路總長2306m,年單(dan)向設計(ji)通(tong)(tong)過能力為142.1萬(wan)噸,工程概算投資29.5億元。該工程是(shi)當今世界通(tong)(tong)航(hang)(hang)水頭(tou)最高、單(dan)級(ji)提升高度最大、主提升設備規模最大的(de)通(tong)(tong)航(hang)(hang)建(jian)筑物。