構皮灘水電站是國(guo)家“十五(wu)”計劃重點工程、是貴州省實施“西電東送”戰略的標志性工程,是貴州省、中國(guo)華電集團公司已建成最大的水電站。
構皮灘水電站(zhan)(zhan)位于貴州省余慶縣境(jing)內,是烏江流(liu)(liu)域梯級滾動(dong)開發的第(di)五級,上距烏江渡(du)水電站(zhan)(zhan)137千米,下(xia)距河口(kou)涪陵455千米,控制流(liu)(liu)域面積43250平方(fang)(fang)(fang)公里,占全流(liu)(liu)域的49%,壩址多年(nian)平均流(liu)(liu)量(liang)717立(li)(li)方(fang)(fang)(fang)米每秒,壩址多年(nian)平均徑流(liu)(liu)量(liang)226億(yi)立(li)(li)方(fang)(fang)(fang)米。
電(dian)站(zhan)主要任(ren)務是發電(dian),兼顧航運、防洪(hong)及其他綜合(he)利(li)用。水庫(ku)總庫(ku)容64.54億(yi)立方(fang)米,調節庫(ku)容29.02億(yi)立方(fang)米,正常蓄(xu)水位(wei)630米。地下電(dian)站(zhan)裝機容量(liang)(liang)5×600兆瓦,保證(zheng)出力746.4兆瓦,設計多年平均發電(dian)量(liang)(liang)96.82億(yi)千瓦時。
工程概況
電(dian)站于2003年(nian)(nian)11月(yue)8日正(zheng)式開工,2004年(nian)(nian)11月(yue)16日大(da)江截流(liu),2009年(nian)(nian)7月(yue)31日首臺機組(5#)投產發電(dian),2009年(nian)(nian)12年(nian)(nian)29日實現國產大(da)型機組一年(nian)(nian)五投的偉大(da)壯(zhuang)舉。
電站樞紐由高225m的混凝土(tu)雙曲拱壩(ba)、右(you)岸地下式廠(chang)房(fang)、壩(ba)身表中(zhong)(zhong)孔泄洪(hong)(hong)及左(zuo)(zuo)岸泄洪(hong)(hong)洞等建筑物(wu)組成(cheng)(cheng)。導(dao)流(liu)工程(cheng)(cheng)由左(zuo)(zuo)岸2條(tiao)導(dao)流(liu)洞、右(you)岸1條(tiao)導(dao)流(liu)洞組成(cheng)(cheng)。工程(cheng)(cheng)總投資138億元。電(dian)站由水(shui)(shui)利(li)部長(chang)江(jiang)水(shui)(shui)利(li)委員會長(chang)江(jiang)勘測規劃設計(ji)研究院設計(ji)。中(zhong)(zhong)國水(shui)(shui)利(li)水(shui)(shui)電(dian)第八(ba)(ba)工程(cheng)(cheng)局有限公司和中(zhong)(zhong)國水(shui)(shui)利(li)水(shui)(shui)電(dian)第九工程(cheng)(cheng)局組成(cheng)(cheng)的八(ba)(ba)、九聯營體承擔攔河大壩(ba)施工任(ren)務。
烏江
貴州第一(yi)大(da)江(jiang),為長(chang)江(jiang)上游南岸最(zui)大(da)支(zhi)流,發源(yuan)于烏蒙山東(dong)麓。她(ta)(ta)是一(yi)條(tiao)歷史的(de)江(jiang),她(ta)(ta)是一(yi)條(tiao)紅色(se)的(de)江(jiang),她(ta)(ta)在中國革(ge)命的(de)歷史上寫(xie)曾經(jing)留(liu)下過輝煌的(de)一(yi)頁。
烏江全長1037公里,橫貫(guan)貴(gui)(gui)州(zhou)中(zhong)部(bu) ,在貴(gui)(gui)州(zhou)東北部(bu)出境(jing),入重慶市,于涪(fu)陵區匯入長江。其中(zhong),貴(gui)(gui)州(zhou)境(jing)內802公里,貴(gui)(gui)州(zhou)、重慶界河段72 公里,重慶境(jing)內163公里。干流總落差(cha)達到2124m,平均徑流量達到534億m3,接近黃河的(de)流量,是水能集中(zhong)的(de)水電富礦(kuang),為(wei)我國十二大水電基地之一(yi)。
根(gen)據(ju)1989年國家批準的(de)《烏(wu)江(jiang)(jiang)干流規劃報告》,烏(wu)江(jiang)(jiang)干流可興建(jian)11座大中型水(shui)電(dian)(dian)(dian)站,依(yi)次為北源(yuan)六沖河上(shang)的(de)洪(hong)家渡(du)水(shui)電(dian)(dian)(dian)站,南源(yuan)三(san)岔(cha)河上(shang)的(de)普定、引子渡(du)水(shui)電(dian)(dian)(dian)站,干流上(shang)的(de)東風、索風營、烏(wu)江(jiang)(jiang)渡(du)、構皮灘、思林(lin)、沙沱、彭水(shui)、大溪口等水(shui)電(dian)(dian)(dian)站。除彭水(shui)和大溪口(三(san)峽電(dian)(dian)(dian)站興建(jian)后取消)外,其于(yu)電(dian)(dian)(dian)站均在貴州境內。
工程設計特點
構皮灘水電站是貴(gui)州省西(xi)電東送的標志性(xing)工程(cheng),在峽谷地區、巖(yan)溶系統、高200m以(yi)上(shang)薄拱壩,大(da)流(liu)量泄(xie)洪消能設計,大(da)型地下(xia)廠房(fang)洞室群,穿過(guo)軟巖(yan)的大(da)口經導流(liu)隧洞以(yi)及高70多(duo)m的RCC圍堰等方面頗具(ju)挑戰性(xing)。
構皮灘拱壩(ba)(ba)壩(ba)(ba)基主要地質缺陷為(wei)壩(ba)(ba)基和壩(ba)(ba)肩分(fen)布(bu)有(you)與(yu)巖(yan)層(ceng)走向基本(ben)平行(xing)(xing)的(de)(de)層(ceng)間錯動(dong)、溶蝕帶(dai),以及(ji)一些喀斯特溶洞(dong),壩(ba)(ba)肩巖(yan)體壓縮變形條件差。為(wei)此,在拱壩(ba)(ba)持(chi)力(li)(li)范圍內將對拱壩(ba)(ba)應力(li)(li)、變形及(ji)滲控要求有(you)較大影響的(de)(de)巖(yan)溶洞(dong)穴進行(xing)(xing)回填混凝土處(chu)理(li),對層(ceng)間錯動(dong)帶(dai)采(cai)用平洞(dong)與(yu)斜井交叉設置的(de)(de)格構狀置換處(chu)理(li)方(fang)案,從而使壩(ba)(ba)體應力(li)(li)基本(ben)呈對稱(cheng)分(fen)布(bu),拱端應力(li)(li)趨于均勻,塑性區改善,拱壩(ba)(ba)超載能(neng)力(li)(li)提高,整體安全度確有(you)保障。
經過整體(ti)(ti)模型試驗、三維有限(xian)元(yuan)計算和壩踵裂(lie)縫穩定性(xing)分析研(yan)究,對拱(gong)壩體(ti)(ti)形(xing)和拱(gong)端(duan)嵌入(ru)巖體(ti)(ti)深度作了多(duo)次優化,為適應地形(xing)地質條件(jian),便于泄洪(hong)建筑物的布置,拱(gong)壩選定拋物線平面拱(gong)圈型式。壩頂部(bu)厚(hou)度10.25m,拱(gong)冠梁底厚(hou)50.28m,拱(gong)端(duan)最大厚(hou)度58.62m,厚(hou)高(gao)比0.216,拱(gong)圈最大中心角88.070。壩體(ti)(ti)混(hun)凝土量(liang)316萬m3。
構皮灘(tan)水電站上、下(xia)(xia)游(you)最大水頭差150m,大壩(ba)設(she)計、校核泄洪量(liang)分(fen)別達24016m3/s和(he)28807m3/s,泄洪功率(lv)分(fen)別達34940MW和(he)41690MW左右,這在國內外均處于領(ling)先;加之(zhi)河(he)谷狹窄,地形地質條(tiao)件復雜,消(xiao)能(neng)區尾部及(ji)下(xia)(xia)游(you)兩岸與河(he)床為粘土(tu)巖(yan)(yan)等軟巖(yan)(yan),泄洪與消(xiao)能(neng)防沖設(she)計難度較(jiao)大。通(tong)過對泄洪布(bu)置(zhi)、消(xiao)能(neng)效果及(ji)工程量(liang)等多方面綜合比較(jiao),確定采用6個(ge)表(biao)孔和(he)7個(ge)中孔泄洪,壩(ba)下(xia)(xia)設(she)置(zhi)水墊塘消(xiao)能(neng)布(bu)置(zhi)方案(an)。
泄洪表孔(kong)(kong)(kong)堰頂(ding)高程617m,孔(kong)(kong)(kong)口尺寸12mX15m,裝(zhuang)設弧形閘(zha)門。泄洪中孔(kong)(kong)(kong)進(jin)、出口均為(wei)有壓流型式,為(wei)了(le)分散入塘(tang)水流落(luo)點,出口分為(wei)上挑(tiao)壓板型和平底型兩種。孔(kong)(kong)(kong)口尺寸為(wei)6mX7m。
為(wei)(wei)增加泄洪的(de)安全余度(du),在左岸設一條輔助(zhu)泄洪洞(dong),分(fen)流最大泄量為(wei)(wei)3100立方米/秒,采用有壓進水口接明流隧洞(dong)型式直線布(bu)置,全長545m。隧洞(dong)斷面(mian)為(wei)(wei)城門(men)洞(dong)型,尺(chi)寸為(wei)(wei)11mX17m--11mX13m,底板縱坡(po)8%,洞(dong)內最大流速約(yue)43m/s。
在(zai)大(da)壩490m高程設置2孔放空底孔,孔口尺寸(cun)采用4mX6m。
水墊(dian)(dian)(dian)塘是壩(ba)身泄洪水流的主要(yao)(yao)(yao)消能區,其底(di)(di)板高程412m,長(chang)303m,底(di)(di)寬70m。為(wei)滿(man)足抗浮要(yao)(yao)(yao)求(qiu),水墊(dian)(dian)(dian)塘底(di)(di)板布置錨筋,兩側護(hu)坡(po)也用(yong)錨筋錨固。設置二道壩(ba)的主要(yao)(yao)(yao)作用(yong)是穩定水躍(yue)和阻擋回沙(sha),并為(wei)水墊(dian)(dian)(dian)塘檢(jian)修提供(gong)一(yi)定條件,其頂高程為(wei)441m。為(wei)充分保護(hu)水墊(dian)(dian)(dian)塘的安全(quan),二道壩(ba)下游設置了長(chang)約70m的防(fang)沖護(hu)坦段。
地(di)下廠房(fang)位于右岸地(di)下洞(dong)室(shi)群(qun)內(nei),主廠房(fang)、主變(bian)洞(dong)、調壓室(shi)3大洞(dong)室(shi)平行布置。電站建筑物(wu)穿越(yue)的地(di)層中,二(er)迭系吳家坪組(zu)(zu)(zu)(P2w)、茅(mao)口組(zu)(zu)(zu)(P1m)、棲(qi)霞組(zu)(zu)(zu)(P1q)灰巖(yan)為I--II類(lei)圍(wei)(wei)巖(yan),梁(liang)山組(zu)(zu)(zu)(P1L)、志留系韓家店組(zu)(zu)(zu)(S2h)粘土巖(yan)為V類(lei)圍(wei)(wei)巖(yan),其(qi)它為III--IV類(lei)圍(wei)(wei)巖(yan)。
主(zhu)廠房洞(dong)室開(kai)挖尺寸(cun):長(chang)230.45m,寬27m,高75.32m。廠房內布置5臺單機容(rong)(rong)量600MW的水輪(lun)發(fa)電機組。主(zhu)變洞(dong)斷(duan)面型式(shi)為(wei)城門(men)洞(dong)型,開(kai)挖尺寸(cun):長(chang)178.27m,寬15.8m,高18.94m。洞(dong)室內裝有(you)5臺單相雙(shuang)卷強油循環水冷升壓(ya)(ya)變壓(ya)(ya)器,額定(ding)容(rong)(rong)量為(wei)223MVA。
尾水(shui)(shui)隧(sui)洞(dong)(dong)由兩(liang)部分(fen)組(zu)成:在調壓(ya)(ya)室前采(cai)用(yong)一(yi)(yi)機(ji)(ji)一(yi)(yi)洞(dong)(dong)平行布(bu)置(zhi)(zhi)形式(shi),斷面采(cai)用(yong)城(cheng)門洞(dong)(dong)型,尺寸(cun)10X14.5m;調壓(ya)(ya)室后采(cai)用(yong)兩(liang)機(ji)(ji)一(yi)(yi)洞(dong)(dong)與一(yi)(yi)機(ji)(ji)一(yi)(yi)洞(dong)(dong)聯合(he)布(bu)置(zhi)(zhi)方式(shi),其(qi)中(zhong)1#、2#機(ji)(ji)與3#、4#機(ji)(ji)分(fen)別共一(yi)(yi)尾水(shui)(shui)洞(dong)(dong),采(cai)用(yong)圓(yuan)形斷面,直經14.2m;5#機(ji)(ji)為(wei)單(dan)機(ji)(ji)單(dan)洞(dong)(dong),直徑10m。尾水(shui)(shui)隧(sui)洞(dong)(dong)段布(bu)置(zhi)(zhi)有調壓(ya)(ya)室,在482m高程(cheng)以(yi)下(xia)為(wei)三(san)(san)個相(xiang)互獨(du)立的(de)矩形調壓(ya)(ya)井以(yi)對應下(xia)游(you)三(san)(san)條尾水(shui)(shui)洞(dong)(dong);在482m以(yi)上(shang)連(lian)通成為(wei)閘門廊道,其(qi)頂高程(cheng)514m,寬19.7m,長172.5m。
采(cai)用(yong)河(he)床圍堰(yan)一次(ci)斷流,隧(sui)洞(dong)(dong)導(dao)流,主體(ti)建筑物全年施(shi)工,導(dao)流標準為(wei)(wei)10年一遇,洪水(shui)(shui)流量13500 m3/s。利用(yong)構皮灘上游(you)(you)烏江渡等水(shui)(shui)電站(zhan)在6--7月(yue)預留5.5億m3防洪庫容,可使(shi)頻率10%全年洪水(shui)(shui)降低為(wei)(wei)10930 m3/s,從而降低導(dao)流隧(sui)洞(dong)(dong)和(he)上下游(you)(you)圍堰(yan)的規模(mo)。導(dao)流隧(sui)洞(dong)(dong)在左(zuo)岸布置(zhi)兩條(按高、低洞(dong)(dong)布置(zhi)),右岸布置(zhi)一條(低洞(dong)(dong)),進口底(di)板高程(cheng)分別(bie)為(wei)(wei)450m和(he)430m。斷面(mian)采(cai)用(yong)平底(di)馬(ma)蹄型,尺寸為(wei)(wei)15.6mX17.7m,單條隧(sui)洞(dong)(dong)過流斷面(mian)凈面(mian)積235.5㎡。左(zuo)岸導(dao)流隧(sui)洞(dong)(dong)長(chang)度(du)分別(bie)為(wei)(wei)888m(低洞(dong)(dong))和(he)673m(高洞(dong)(dong)),右岸導(dao)流隧(sui)洞(dong)(dong)長(chang)度(du)為(wei)(wei)918m。
上(shang)游RCC重力式圍堰(yan)(yan)(yan)堰(yan)(yan)(yan)頂高程(cheng)484.6m,堰(yan)(yan)(yan)頂寬8.5m,最大堰(yan)(yan)(yan)高約72.6m,堰(yan)(yan)(yan)基巖(yan)體進(jin)行全線防(fang)滲(shen)帷幕(mu)灌漿處理,深度至(zhi)巖(yan)體透(tou)水率(lv)小于(yu)(yu)5Lu處以下(xia)3m。下(xia)游RCC圍堰(yan)(yan)(yan)建于(yu)(yu)二道壩(ba)上(shang),堰(yan)(yan)(yan)頂高程(cheng)464.6m,頂寬8m,最大堰(yan)(yan)(yan)高56.6m,防(fang)滲(shen)帷幕(mu)與(yu)二道壩(ba)帷幕(mu)結(jie)合。
工程進展
2001年(nian)(nian)11月(yue)(yue)(yue)開始(shi)施工(gong)準備,2003年(nian)(nian)12月(yue)(yue)(yue)正式開工(gong)。左(zuo)、右(you)岸進(jin)場(chang)及場(chang)內公路均已具備通(tong)(tong)車條件并投入使用,馬鞍山水(shui)廠(chang)、砂(sha)石加工(gong)系統(tong)和混凝土系統(tong)運行(xing)基本正常,爛泥溝砂(sha)石系統(tong)場(chang)平(ping)和土建基本完成,觀景水(shui)廠(chang)正在施工(gong);左(zuo)、右(you)岸壩(ba)肩、水(shui)墊塘(tang)、電(dian)站進(jin)水(shui)口(kou)及泄洪洞進(jin)出口(kou)正在開挖(wa),導(dao)流(liu)洞進(jin)出口(kou)、洞身開挖(wa)及支護接(jie)近完成。擬于2004年(nian)(nian)10月(yue)(yue)(yue)實(shi)施截流(liu)。2001年(nian)(nian)10月(yue)(yue)(yue)30日進(jin)入四通(tong)(tong)一平(ping)前期(qi)工(gong)程建設(she),2002年(nian)(nian)7月(yue)(yue)(yue)開挖(wa)導(dao)流(liu)洞,同年(nian)(nian)11月(yue)(yue)(yue)開挖(wa)壩(ba)肩,2003年(nian)(nian)電(dian)站工(gong)程正式開工(gong)建設(she),2004年(nian)(nian)實(shi)現大江截流(liu),2009年(nian)(nian)首臺機(ji)組發電(dian),2011年(nian)(nian)完建。
工程重大作用
構皮灘電(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)是(shi)貴州(zhou)省(sheng)歷史上最大的(de)(de)(de)水(shui)電(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan),總(zong)裝機(ji)(ji)容量300萬(wan)KW,超(chao)過長江(jiang)上的(de)(de)(de)葛(ge)洲壩電(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)。具有多年水(shui)電(dian)(dian)(dian)開發經驗的(de)(de)(de)構皮灘電(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)建(jian)設(she)公司副總(zong)工(gong)程師雷輝光告訴記者:“這樣大規模的(de)(de)(de)水(shui)電(dian)(dian)(dian)建(jian)設(she),在過去(qu)不(bu)引(yin)進國外的(de)(de)(de)先進設(she)備,是(shi)難以(yi)想像的(de)(de)(de)。但構皮灘電(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)卻實現了水(shui)電(dian)(dian)(dian)站(zhan)(zhan)機(ji)(ji)組全部國產化。”
據了解,構皮灘(tan)水(shui)電(dian)(dian)(dian)站機(ji)(ji)組(zu)是我(wo)國(guo)(guo)通(tong)過三峽工程建設(she)引進、吸(xi)收國(guo)(guo)際先進發電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)設(she)備(bei)制造技(ji)術后,自行設(she)計、制造的特大型機(ji)(ji)組(zu),每(mei)臺(tai)機(ji)(ji)組(zu)垂直高(gao)度近25層樓高(gao),安裝各種機(ji)(ji)械、電(dian)(dian)(dian)氣配件10萬(wan)件,重4000t,最大的配件———發電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)轉輪(lun)1200t,各種管(guan)道40000多m、電(dian)(dian)(dian)纜總數30000多m,其中(zhong)1號—5號水(shui)輪(lun)機(ji)(ji)由哈(ha)爾濱電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)廠(chang)有(you)(you)限(xian)(xian)責任公(gong)司生產(chan),1號—3號發電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)由天津阿爾斯通(tong)水(shui)電(dian)(dian)(dian)設(she)備(bei)有(you)(you)限(xian)(xian)公(gong)司生產(chan),4號、5號發電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)由東方(fang)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)股(gu)份(fen)有(you)(you)限(xian)(xian)公(gong)司生產(chan)。
電(dian)站從2003年(nian)11月8日(ri)(ri)正式開(kai)工,到2009年(nian)7月31日(ri)(ri)首臺機發電(dian),建(jian)設時間(jian)之短令國(guo)外同行(xing)側目。雷輝光介紹,在如(ru)此短的時間(jian)內,用國(guo)產機組建(jian)這樣一座大壩,彰顯的就是中(zhong)國(guo)力量。
據了解,貴州省電力總(zong)裝機(ji)容量(liang)將達到3000萬KW,相(xiang)當(dang)于兩座三峽電站。屆時,可(ke)形成向廣東(dong)輸送(song)5條(tiao)交流、2條(tiao)直送(song)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,主要由上下游引航(hang)道(dao)、三級垂直(zhi)升船機和兩級中間渠道(dao)組成(cheng),線(xian)路總長2306m,年單向設計通(tong)(tong)過能力為142.1萬噸(dun),工程(cheng)概(gai)算(suan)投資29.5億元(yuan)。該工程(cheng)是(shi)當今世界通(tong)(tong)航(hang)水頭最(zui)高、單級提(ti)升高度最(zui)大(da)、主提(ti)升設備規模最(zui)大(da)的通(tong)(tong)航(hang)建(jian)筑(zhu)物(wu)。