东水峡水电站工程设计

张惠莉

（甘肃省水利水电学校，甘肃 兰州 730000）

1 工程概况

讨赖河东水峡水电站工程为一低坝长隧洞引水发电工程，主要工程建筑物由引水枢纽、引水隧洞、调压井、压力管道及发电厂房等组成。水库库容18万m3，设计引水流量32.4 m3/s，设计水头189.0 m，电站装机容量52.8 MW，多年发电量为2.43亿kW·h。

2 地形地质条件

坝址区河谷为开阔的“U”型谷，河道弯曲，平面展布呈凸向左岸的弧形，总体流向由南向北，河水面宽一般20～25 m，河水位高程2558～2561 m，河谷开阔，漫滩发育,河谷两岸残留阶地分布较多,一般岸坡坡度 30～50°。

3 工程布置设计

3.1 首部枢纽设计

根据电站的功能和运用条件，首部枢纽主要建筑物由进水闸、排沙闸、泄冲闸、防渗排水建筑物、消能建筑物及左、右岸连接建筑物等组成。

（1）进水闸布置。根据枢纽区地形、地质条件，为了防止河道泥沙进入电站引水口，进水闸侧向布置，与河道夹角呈50°。闸体由前到后依次为导沙坎、平底宽顶堰、渐变段和进水口。整个闸体全部座于玉门砾岩上，地质条件很好。

（2）排沙闸布置。排沙闸沿河道左岸正向布置，设1孔，闸体总长27 m，总宽度7 m，孔口尺寸3 m×4 m（宽×高）。闸体设两道闸门，事故检修闸门设在前端，闸门型式为平板钢闸门，采用卷扬机启闭；工作门设在事故检修门之后，闸门型式为弧形钢闸门，采用液压启闭机型式。检修门前设宽4.5 m的枢纽交通桥。整个闸体全部座于玉门砾岩上，地质条件很好。

（3）泄冲闸布置。泄冲闸位于排沙闸右侧，闸中心线与河道中心线平行布设，闸体布设在河床砂砾石层上。闸体总长27 m，总宽度35.5 m，共设3孔，孔口尺寸均为8.5 m×10.5 m（宽×高），每个中墩处设伸缩缝，每一孔为一个闸坝段，共3个闸坝段，中墩宽度3 m，底板厚度2.0 m，闸底板高程2559.5 m。闸体设两道闸门，检修闸门设在前端，闸门型式为平板钢闸门，采用台车启闭机启闭；工作门设在检修门之后，闸门型式为弧形钢闸门，为便于运行管理，采用液压启闭机型式。泄冲闸右侧设检修闸门库，采用钢筋混凝土框架结构。检修门前设宽4.5 m的枢纽交通桥。

（4）防渗、排水建筑物布置。防渗铺盖布置于拦河闸前，长度40 m，宽度35.5～47.65 m，厚度50 cm，前端设防冲齿墙，高度1 m，每10 m设一道伸缩缝，铺盖伸缩缝以及铺盖与水闸底板间的结构缝，全部采用“652”橡胶止水带进行止水，形成全封闭水平止水系统。

为减少闸底板的扬压力，河床排水系统布置于闸后消力池内，采用直径10 cm的PVC排水管，梅花型布置，间、排距均为2 m。

（5）消能防冲建筑物布置。水闸闸下采用消力池、护坦和防冲海漫相结合的建筑物型式。

3.2 引水隧洞设计

（1）隧洞布置。引水隧洞布置在左岸山体，线路总长10864.51 m，其中涵管段长度203.2 m，隧洞段长度10661.31 m；涵管段地层以玉门砾岩为主，局部有砂砾石地层；隧洞段分两个地层段，与涵管段相接的一段为玉门砾岩段，长度95.59 m，其余段为由凝灰质板岩、灰岩、结晶灰岩和石英片岩等岩石组成的地层段，长度10565.72 m。

（2）断面结构设计。隧洞的断面型式，选择受力条件最好的圆形隧洞和马蹄型隧洞进行比选。圆型隧洞洞径的选择按照经济洞径确定，马蹄型断面尺寸的选择也按照经济断面确定，经分析圆形确定本电站经济洞径为3.9 m，马蹄型断面顶拱半径R1=2.125 m，侧墙半径为R2=4.25 m。

（3）衬砌结构设计。根据衬砌结构计算成果并结合甘肃省水电站发电隧洞的工程建设经验，确定该电站隧洞衬砌为：①涵管段：采用C20钢筋混凝土衬砌；②玉门砾岩段按照IV类围岩的衬砌型式设计：全断面喷混凝土厚12 cm，衬砌采用C20钢筋混凝土混凝土衬砌；③岩石段：不做喷护，衬砌采用全断面单层钢筋混凝土。

（4）灌浆设计。隧洞顶拱120°范围内进行回填灌浆，孔距3 m，排距3 m；灌浆压力 0.2 MPa，灌浆孔深入围岩10 cm。对围岩段全断面进行固结灌浆，孔距3 m，排距3 m；灌浆压力2倍内水压力。

3.3 调压井设计

调压井布置于讨赖河左岸山梁岩体内，井顶高程2603.78 m，井底高程2532.77 m，井深71 m，井断面型式为圆形，直径8 m，阻抗孔径2.5 m，设钢筋混凝土球型顶拱。调压井顶左侧设通气孔，通气孔面积按大于引水隧洞面积10%考虑，同时考虑交通要求，称为通气交通隧洞。通气交通隧洞总长度430 m，断面为城门洞型，底宽4.0 m，高4.6 m，出口位于调压井左侧下游，出口远离铁路线。

3.4 压力管道设计

根据压力管道地层岩性特点，将压力管道布置成斜井埋管型式，压力管道由主管段和支管段组成，主管段总长558 m，由上平段、上弯段、竖井段、下弯段和下平段组成，其中上平段长度10 m，竖井段长度164 m，下平段长度361 m。

根据经济流速和施工条件，选择确定主压力管道内径，经计算，管径确定为3 m，设计流速为4.59 m/s，总长度558 m，支管管径确定为1.5 m。

3.5 电站厂房设计

电站厂房位于首部枢纽下游16 km的左岸河漫滩中部。

（1）主厂房布置。厂房内布置了3台17.6 MW的混流式水轮发电机组，考虑电站运行期间的单台机组检修，每台机蜗壳进口前设1.5 m直径的液控蝴蝶阀一台。主厂房分为三个机组段，机组间距为10 m，机组安装高程为2353.8 m。

主厂房分4层设计，分别为发电机层、水轮机层、蜗壳层和集水井层。

（2）副厂房布置。布置在主厂房上游侧，全部座于玉门砾岩上。副厂房宽12.6 m，长55.11 m，基础高程2354.60 m。

（3）尾水渠设计。尾水渠顶设计高程为2364.0 m，由水平段、反坡段和顺坡段组成。

（4）升压站设计。升压站布置在电站副厂房上游侧，地面高程为2362.1 m，占地尺寸42 m×33.5 m，面积为1407 m2。升压站设备基础均采用混凝土独立基础，电缆沟采用钢筋混凝土结构。

（5）厂区防洪堤设计。为防止洪水进入厂房，在厂区靠河道一侧设防洪堤。防洪堤高程设为2364.0 m，高于校核洪水位1.04 m，防洪堤宽度2 m，临水面结构型式为混凝土护坡，坡度1∶1.5，护坡厚度20 cm，底部设深1 m的防冲齿墙，背水面填筑砂砾石，坡度 1∶1.5。

4 结语

东水峡水电站设计主要受到左岸酒钢镜铁山专用铁路线的影响，设计采用长隧洞引水发电方案，可以最大限度的利用河段水能资源。东水峡水电站单位千瓦投资6977元/kW，单位电能投资1.52元/（kW·h），经济效益好。该电站的建设可以有力促进本地区经济的发展。

[1]徐干成等.地下工程支护设计[M].北京：中国水利水电出版社.

[2]张光斗，王光沦.水工建筑物[M].北京：水利电力出版社.

[3]水工设计手册]M].北京：水利电力出版社，1987.