水電站樞紐設計管理論文

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1工程概況

甘溪三級水電站位于浙江省臨安市甘溪中游，是甘溪梯級開發的第三級水電站，屬典型的中水頭引水式電站。工程樞紐主要由渠首樞紐、無壓輸水隧洞、前池、高壓管道、發電廠房和尾水渠組成。電站裝機容量2×400kW，設計水頭34．6m，單機最大過流量1．5m3/s。多年平均發電量223萬kW·h，年利用小時數2788h。電站出線T接至10kV甘溪線并網，輸電線路長度為500m。

甘溪是天目溪的一條支流，上游建有甘溪一級水電站和甘溪二級水電站。甘溪一級水電站裝機容量2×160kW，壩址控制流域面積19．6km2，水庫總庫容214萬m3。甘溪二級水電站裝機容量3×500kW，利用集雨面積33．5km2。甘溪流域內雨量充沛，多年平均降雨量1625mm。多年平均氣溫15．6℃，極端最高氣溫41．6℃，極端最低氣溫－13．2℃。

甘溪三級水電站渠首樞紐位于甘溪二級水電站尾水出口下游20m處，壩址控制流域面積40．3km2，區間引水集雨面積2km2。多年平均流量1．18m3/s，年徑流量3721萬m3。壩址設計洪水流量386m3/s（P＝10％），校核洪水流量522m3/s（P＝3．33％）。工程區地質條件簡單，出露基巖為奧陶系上統於潛組頁巖和砂巖，河床處砂礫石覆蓋層厚1～3m，山坡處覆蓋層厚0．5～2m，兩岸臺地覆蓋層較厚。河道中水質清澈，泥沙含量很少。

2方案選擇

2．1壩址選擇

甘溪三級水電站是甘溪二級水電站的下一個梯級電站，壩址選擇的原則為：1）滿足與上級電站尾水位的銜接；2）滿足進水閘和溢流堰的布置要求；3）不淹沒耕地和房屋；4）使渠首樞紐工程造價最低。根據地形地質條件，壩址選定在甘溪二級水電站尾水出口下游20m處，該段河床寬約35m，壩型采用漿砌石溢流壩。

2．2廠址選擇

廠址位于潘家村烏浪口，電站尾水排入支流烏浪溪中。設計中對上廠址方案和下廠址方案進行比選，下廠址方案與上廠址方案相比，水頭增加3．6m，電能增加23萬kW·h，效益增加9萬元，投資增加25．2萬元，差額投資經濟內部收益率35．5％，故選用下廠址方案。

2．3無壓輸水系統方案選擇

無壓輸水系統有隧洞方案和明渠結合隧洞方案兩種布置形式，兩方案的軸線長度基本相同。明渠結合隧洞方案是進水閘后接長度為425m的漿砌石明渠，其后仍為隧洞。經過比較，隧洞方案較明渠結合隧洞方案減少投資6．2萬元，隧洞方案日常維護工作量少，且不占林地，故無壓輸水系統選用隧洞方案。

3主要建筑物

3．1渠首樞紐

渠首樞紐由攔河堰、進水閘和攔沙坎組成。攔河堰為折線型漿砌塊石實用堰，溢流段長31．1m，堰頂高程224．63m，最大堰高2．23m，堰頂寬1．5m，上游面垂直，下游面坡度1∶2。堰體采用M7．5漿砌塊石砌筑，外包30cm厚C20混凝土。由于上下游水位差小，溢流堰僅設置4m長的漿砌塊石護坦來消能，堰體防滲采用混凝土防滲墻。

進水閘位于甘溪的左岸，緊鄰甘溪二級水電站的進廠公路，采用側向引水，引水角15°。設置1孔寬2m的閘孔，閘底板高程223．35m，后接無壓隧洞。進水閘為胸墻式結構，閘室長4．46m，設1道攔污柵和1扇鑄鐵工作閘門，手動螺桿啟閉機啟閉，啟閉機平臺高程227．70m。由于河道中泥沙很少，且大部分淤積在上游的水庫中，渠首樞紐不設置排沙設施，進水閘前設有攔沙坎，攔沙坎前考慮人工定期清沙。

3．2無壓輸水隧洞

進水閘至前池之間為無壓隧洞段，長2354．947m。根據地形條件及施工要求，無壓隧洞段由1號隧洞、2號隧洞、3號隧洞和1號鋼筋混凝土埋管、2號鋼筋混凝土埋管組成，1號隧洞長124．100m，2號隧洞長855．485m，3號隧洞長1315．362m。1號隧洞、2號隧洞、3號隧洞之間由鋼筋混凝土埋管連接，1號鋼筋混凝土埋管長50m，2號鋼筋混凝土埋管長10m。隧洞沿線分布的巖性為奧陶系上統於潛組砂巖、頁巖互層，上覆巖體厚度30～90m，整體性較好，屬Ⅱ～Ⅲ類圍巖。隧洞斷面采用城門洞型，開挖斷面寬2．4m，高2．65m（其中直墻高1．45m，矢高1．2m，半徑1．2m），縱坡為1?2000，洞底采用10cm厚的C15素混凝土找平。隧洞進出口及斷層地段采用鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度30cm。連接段鋼筋混凝土埋管采用箱型結構，凈寬1．8m，高2．05m，壁厚0．3m。

在樁號2＋139．35處設置溢流支洞，把進入隧洞多余的來水排入支流烏浪溪中。溢流支洞長65m，斷面呈城門洞型，開挖斷面開挖寬2．4m，高2．65m。

3．3前池及壓力管道

前池布置在廠房上游的山坡上，采用鋼筋混凝土結構，總長21．2m。正常運行水位223．2m，最低運行水位221．9m，前池工作容積94．1m3，邊墻頂高程224．7m。前池進水口前設攔污柵和事故鋼閘門。

壓力鋼管布置在山坡中開挖出的管槽內，全長52．68m。因設計引用流量不大，壓力鋼管采用一管二機的供水方式，在廠房外45°卜形分岔成兩支管。選定主管管徑1．2m，鋼板壁厚12mm。支管與蝶閥同直徑，管徑0．8m，鋼板壁厚8mm。壓力鋼管在樁號管0＋021．44處設鎮墩，每7米增設支墩，前池壓力墻及鎮墩后各設1個伸縮節。鋼管槽底寬2．6m，左側布置踏步，以便于壓力鋼管的日常維護。

3．4發電廠房

發電廠房位于潘家村山麓下，廠房基礎全部座落在基巖上，根據機電設備的布置，采用地面式廠房。廠房內布置2臺臥式水輪發電機組，機組軸線與廠房縱軸線平行，機組間距7．4m，上游側布置蝴蝶閥和控制保護屏，安裝間位于廠房的右端。發電機層地面高程188．64m，安裝場地面高程189．60m。因發電機層與安裝場之間存在高差，為便于設備的安裝和檢修，廠房內設1臺5t的單軌手動葫蘆，架設于屋面大梁下。廠房采用混凝土排架結構，磚墻圍護，長22．0m，寬8．7m。

3．5尾水渠

機組出來的尾水通過尾水渠排入支流烏浪溪中，尾水渠長300m。尾水渠斷面為底寬2m、邊坡1∶0．1的梯形斷面，邊墻采用干砌塊石擋墻結構，水泥砂漿勾縫，底板采用C20混凝土澆筑，厚0．12m。