东朗水电站引水建筑物及厂房设计赵亮亮

东朗水电站引水建筑物及厂房设计赵亮亮

赵亮亮

中国葛洲坝集团股份有限公司

摘要：中国水电顾问集团成都勘测设计研究院规划报告推荐水洛河干流额斯~捷可河段采用“一库十一级”梯级开发方案。东朗水电站为水洛河干流额斯~捷可河段梯级开发的第二级，为混合式开发电站，本文通过对东朗水电站的实地考察，根据国家标准，确立了其引水建筑物和厂房及开关站的规划设计方案。

关键词：水电站；引水建筑物；厂房；设计

引言

中国水电顾问集团成都勘测设计研究院于2005年提出了《四川省水洛河干流（额斯~捷可）水电规划报告》，2007年1月18日提出了《四川省水洛河干流（额斯~捷可）水电规划报告（补充报告）》，2007年4月，四川省发改委、四川省水利厅以“川发改能源[2007]154号”文对《规划报告》进行了批复。规划报告推荐水洛河干流额斯~捷可河段采用“一库十一级”梯级开发方案，电站自上而下分别为亚宗、东朗、向丁、麦日、钻根、固滴、新藏、博瓦、宁朗、撒多、捷可电站，梯级电站总共利用落差1568m，总装机容量1293MW，多年平均年发电量58.2/62.5亿kW.h（单独运行/联合运行），枯水年枯期平均出力168/245MW（单独运行/联合运行），枯期电量10.0/12.8亿kW.h（单独运行/联合运行）。东朗水电站为水洛河干流额斯~捷可河段梯级开发的第二级，为混合式开发电站，规划水库正常蓄水位2878.0m，装机容量60MW，工程开发任务以发电为主，兼顾环境生态用水。

1引水建筑物

1.1进水口

拟采用岸塔式进水口。由于下坝址进水口断面50年泥沙淤积高程仅为2791.80m，故不考虑布置排沙设施，采用“侧向取水”的布置型式，根据进水口安全运行淹没深度的要求，初拟底板高程2828.50m，塔顶高程与坝顶高程一致。

进水口长22.8m，前缘宽21.8m，顺水流方向分为拦污栅段、收缩段和闸门段。拦污栅段以中墩分隔为2孔，单孔孔口尺寸8.0m×9.0m（宽×高），每孔设置一扇拦污栅，为定期清除拦污栅前的污物，进水口配置一个固定式卷扬机，通过将拦污栅整体吊出的方式进行清污。收缩段长度11.1m，底宽由17.8m渐缩为6.0m。闸门段内设一扇检修闸门，孔口尺寸6.0m×6.0m（宽×高），闸门通过塔顶上的固定卷扬式启闭机操作。

1.2引水隧洞

有压引水隧洞布置于右岸山体中，全线采用有压隧洞形式，平面上设置两个转弯，转弯半径均为35m，进口至调压井中心全长1559.71m，隧洞进口底板高程2828.50m，调压室处底板高程2822.10m，断面为马蹄形，洞径在经济流速2.5m/s~4.5m/s范围内初选，由于本工程调压井距厂房相对较远，洞径选取时应充分结合调保计算成果进行，确保引水隧洞断面面积不小于压力管道断面面积，由于压力管道受调保计算制约管径最终确定为5.60m，所以本阶段引水隧洞选取上半圆直径为5.60m的简易马蹄形断面，平均纵坡4.30‰，流速3.08m/s。

1.3调压室

根据地形、地质条件，采用简单阻抗式调压室，按DL/T5058-¬1996《水电站调压室设计规范》中推荐的托马公式计算，调压室稳定断面面积为188.692m2。圆形竖井内径15.5m，调压井底部高程2827.700m，顶部高程2907.700m，竖井高79.00m，竖井顶部通过平洞与外界相通。调压井最高涌波水位为2891.640m，最低涌波水位为2832.724m。由于调压井位于变形岩体中，围岩破碎夹泥，覆盖层及强风化岩体分布较厚，围岩稳定性差，且竖井内水位波动频繁，变幅较大，故全井采用钢筋混凝土衬砌，衬砌壁厚100cm，并进行周边固结灌浆，以防止内水外渗。

1.4压力管道

压力管道主管总长635.2m，调压井出口段30m采用钢筋混凝土衬砌，其余为压力钢管，断面内径5.6m，在电站设计引用流量Q=81.3m3/s时，压力管道内流速为3.30m/s。上平段直接与调压室相接，压力管道中心高程为2824.900m，长102m，竖井段及上下弯段总长75.75m，上下弯段转弯半径18.0m，下平段主管段长457.45m，均为地下埋管，洞内钢衬段外部回填素混凝土，厚度60cm。压力管道顶拱进行回填灌浆，围岩周围进行固结灌浆，钢管段底部与回填混凝土接触部位进行接触灌浆。压力管道三条支管长分别为30.3m，27.0m，30.3m（计算至蝶阀处），内径为2.8m，每条支管末端均设置相同内径的蝶阀。

2厂房及开关站

2.1厂区布置

挖尔厂址位于东朗乡政府下游2.1km处的水洛河一级阶地上，东朗～稻城碎石公路从厂区通过，交通方便。厂区宽60m～80m，长200m～220m，高于河床10m～12m，现状为一平行于水洛河的长条形农田，地面较为平坦且开阔。调压井位于厂后山体边坡内，压力钢管采用洞内埋管方式布置。电站厂区由主厂房、副厂房、主变场、开关站、回车场及进厂公路等组成。

2.2主厂房布置

发电厂房①机组中心控制点坐标：X=3194080.0262，Y=661442.6812；②机组中心控制点坐标：X=3194080.9982，Y=661431.7250；③机组中心控制点坐标：X=3194081.9700，Y=661420.7681。主厂房尺寸为56.0m×18.5m×36.86m（长×宽×高），其中主机间长37.5m，安装间长18.5m。主机间内安装三台单机容量为22MW的立轴混流式水轮发电机组，机组间距11.0m，安装间与①机组之间设永久缝。主机间基础建于覆盖层上，安装间建于回填土石上，渗漏与检修集水井布置在③机组段右侧。

2.3副厂房布置

副厂房布置在主厂房上游侧，共分五层。底层高程2771.900m，与水轮机层同高，主要用于布置技术供水室和压气机室。第二层楼面高程为2778.700m，与发电机层同高，用来布置发电机主引出线和发电机电压配电装置。第三层为电缆夹层,楼面高程为2783.500m。继电保护室、中控室、通信室、仪器仪表室布置在第四层，楼面高程为2786.300m。第五层楼面高程为2791.400m，主要用于布置蓄电池室及办公室、会议室等。上游副厂房左右侧各布置一部楼梯与各层相通。

2.4厂房防洪排水

主厂房通过尾水闸墩及水下周围墙体挡水，尾水闸墩顶部高程为2778.700m，高于校核洪水位（2776.763m）1.637m。厂区排水采用自排和抽排两种措施，高程2778.700m以下厂房内集水和渗水引至集水井，抽排至尾水渠；沿厂房后侧山体开口线设置截水沟，将截水沟以上山体来水排至尾水渠；主变场、开关站及厂区地面积水沿周边排水沟排入尾水渠，最终排至水洛河。

2.5尾水建筑物

根据厂址处水位流量关系曲线，厂房校核尾水位为2776.763m，而厂房发电机层高程为2778.700m，确定尾水闸墩顶部高程与发电机层同高，满足防洪要求。闸墩顶部宽4.165m，尾水检修门采用1台250kN电动葫芦进行启闭。尾水渠底宽35.0m，尾水渠由尾水反坡段和连接段两部分组成，总长195m，其中反坡段长25.10m，尾水管出口高程2763.560m，反坡段以1∶4的纵向反坡接连接段。

2.6主变及开关站

根据地形、对外交通、进出线以及今后运行检修的需要，主变场及开关站布置为户内式，与上游副厂房并排布置在靠安装场一侧，主变场位于GIS开关站下层，与发电机层同高，布置一台型号为SFP10-80000/220主变。户内GIS开关站楼面高程为2788.700m，平面尺寸为24.6m×12m（长×宽）。

2.7厂房整体稳定及应力分析

根据DL5180－2003《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》规定，本工程为二等大（2）型工程。发电厂房建筑物级别为2级，结构安全级别为Ⅱ级。发电厂房设计洪水重现期为200年，校核洪水重现期为500年，相应洪峰流量分别为838m3/s和921m3/s。

根据SD335-89《水电站厂房设计规范》，对厂房进行整体稳定及应力计算分析。厂房整体稳定及应力计算成果见表1

3结束语

初步确定本工程为二等大（2）型工程。枢纽建筑物中的挡水建筑物级别为1级，结构安全级别为Ⅰ级；泄水建筑物、引水建筑物及发电厂房等主要建筑物为2级建筑物，结构安全级别为Ⅱ级；次要建筑物为3级，结构安全级别为Ⅱ级。

挡水建筑物、泄水建筑物、放空隧洞、引水隧洞进水口正常运用洪水重现期为500年，非常运用洪水重现期为5000年，消能防冲正常运用洪水重现期为50年；发电厂房正常运用洪水重现期为200年，非常运用洪水重现期为500年。

通过对工程场址、坝型方案的初步比较论证，本阶段初选在木里县东朗乡政府上游约1.4km处的下坝址修建混凝土面板堆石坝，从右岸引水至东朗乡政府下游2.1km处一级阶地上的挖尔厂址修建地面厂房作为东朗水电站的枢纽总体布置方案。本工程枢纽建筑物由混凝土面板堆石坝、左岸开敞式溢洪道、左岸放空洞、右岸引水系统及地面厂房等组成。