温泉水电站工程总体布置设计

张 伟

(新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐 830000)

温泉水电站工程总体布置设计

张 伟

(新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐 830000)

温泉水电站工程总体布置较好地结合了工程区的水文、气象、地形地质条件，拦河坝采用混凝土面板堆石坝，有效利用当地材料筑坝。利用河湾凸岸(右岸)布置泄洪和发电引水系统，布置紧凑，洞室长度短。通过工程的初步运行，情况良好，各项指标均达到设计要求。文章介绍了总体布置形式。

工程总体布置；混凝土面板堆石坝；泄洪系统；引水发电系统；温泉水电站

1 工程概况

水力发电是温泉水电站工程的主要任务，电站装机规模为3×45MW，水库总库容2.07亿 m3。工程等别为二等，规模为大(Ⅱ)型。由混凝土面板堆石坝、表孔溢洪道、深孔泄洪洞、引水发电系统及地面厂房等建筑物组成。拦河大坝为一级建筑物，最大坝高102m；其他主要建筑物为二级建筑物。挡水及泄洪建筑物按P=0.2%设计，相应洪峰流量Q=1965.1m3/s；按P=0.02%校核，相应洪峰流量Q=2244.0m3/s。发电引水系统及电站厂房按P=0.5%设计，相应洪峰流量Q=1523m3/s；按P=0.2%校核，相应洪峰流量Q=1965.1m3/s。

2 总体布置

拦河大坝布置在河湾处上游较顺直的河段上，导流泄洪和发电引水洞室布置河湾凸岸(右岸)，从河边往岸里方向依次布置表孔溢洪洞、深孔泄洪洞、发电引水洞、导流洞。表孔溢洪洞进口布置在右坝肩上游处，发电洞进口及深孔泄洪洞进口联合布置在表孔溢洪洞的上游约150m处。导流洞从发电洞底部穿过与深孔采用“龙抬头”的形式结合布置，后期导流洞将被封堵废弃。地面厂房布置在下游右岸4#沟口[1]。

3 混凝土面板堆石坝

坝址处河谷呈“V”型，河流纵坡6.9‰。河谷底海拔约870m，两岸山顶海拔1182～1600m。左岸岸坡相对平缓，右岸岸坡相对较陡，大多在70°～80°，局部近直立。坝址分布下石炭统东图精河组和第四系地层，岩体呈厚层状～块状。坝址基岩强风化层厚2～5m，弱风化层厚10～15m。左岸卸荷带水平宽度3～15m，顺河长95m，垂直深度约65m；右岸卸荷带水平宽度2～5m。坝址区右岸<3Lu的界线在基岩面以下35.9～63.2m，河床为14.8～20.5m，左岸为20～50m。

挡水建筑物为混凝土面板堆石坝，最大坝高为102m，坝顶宽度为10m，坝顶长度为306m。防浪墙高度为4.2m，防浪墙采用“L”形结构，防浪墙底部与面板相接处设沉降缝。大坝上游坝坡为1∶1.5，下游坝坡(上坝公路间)底部为1∶1.3，顶部为1∶1∶5，在下游坡设纵坡为8%、宽度为10m的“之”字形上坝公路，下游综合坝坡为1∶1.67，下游坝坡采用浆砌块石护坡[2]。

混凝土面板顶部厚度为0.3m，底部厚度为0.66m。采用二级配C30W10F300钢筋混凝土，单层双向配筋，其竖向配筋率为0.5%，水平向配筋率为0.4%。河床部位受压区面板宽12m，共16块；岸坡部位受拉区面板宽6m，左岸10块，右岸6块。

趾板布置型式采用水平趾板。趾板宽度分成8m、6m、4m，相对应厚度为80cm、60cm。在距趾板顶面15cm处布置一层双向钢筋，含钢率为0.4%。趾板内设置锚筋，将趾板锚固在基岩上，锚筋直径30mm，间排距均为1.2m，伸入基岩4m，与基础岩石通过固结灌浆、帷幕灌浆连成整体，封闭了地面以下的渗漏通道，形成一个完整的防渗体系。右岸趾板边坡较陡，为减少开挖及边坡支护的工程量，采用4～6m宽的窄趾板加内趾板的结构型式，内趾板为趾板坝内坡的混凝土护坡，厚20cm，长20m，挂网喷混凝土设计指标为C30W10，与岩石黏接力≥1MPa。

4 表孔溢洪洞

表孔溢洪洞进口布置在右坝肩上游处，距坝轴线约70m，洞线顺直，出口距下游坝脚约130m，分为进口控制段、洞身段、出口挑流鼻坎。进口为开敞式结构，WES堰型，进口底板高程940.5m，堰顶高程946.5m，设一道检修闸门12m×10.5m，设一道12×10.5m平板工作门，控制段顶高程960m。洞身段全长181m，边墙钢筋混凝土衬，顶拱挂网喷护混凝土。前部设25m的渐变段，由12×12m方形断面渐变为8×11m的120°城门洞型断面，桩号0+010.069～桩号0+021.54m为反弧段，通过反弧与平洞段相连接，反弧末端底板高程为935.735m。平洞段长147.2m，底板纵坡i=7/100，桩号0+168.718m～桩号0+217.781m为渥奇曲线段，出口底板高程为921.030m，断面为8×11.8m城门洞型。出口采用平鼻坎挑流消能，挑坎长度24.5m，挑坎高程912.463m。表孔溢洪洞采用无压泄流方式，最大泄量947.39m3/s，最大流速28.167m/s，最大调距132.77m，最大冲坑深度29.7m[3]。

5 深孔泄洪洞

深孔泄洪洞进口布置在表孔溢洪洞上游，和发电洞进口联合布置。深孔泄洪洞轴线与发电洞上平洞段的轴线平行，与发电洞水平距离37.28m，根据排沙要求确定其进口底板高程902m，低于发电洞底板高程15m，以便形成排沙漏斗。深孔泄洪洞进口底板高程902m，闸井平台高程960m。设有一道4.5m×6.5m平板事故门和一道4.5m×5.0m的弧形工作门。洞身段全长523.31m，全断面钢筋混凝土衬砌，城门洞型，拱顶圆心角为120°。桩号0+000.000m～桩号0+010.000m为渐变段，渐变段由4.5m×6.75m方形断面渐变为5.5m×7.5m的城门洞型断面。桩号0+010.000m～桩号0+134.476m为龙抬头段，末端高程873.449m；其中在桩号0+085.996m设置一道跌坎掺气槽，坎深0.578m。桩号0+134.476m～桩号0+165.012m为改建段，坡度i=0.01；桩号0+165.01m～0+523.31m为与导流洞结合段。出口采用“一”字形扩散型平鼻坎挑流消能。深孔泄洪洞为无压泄流方式，设计泄量620.585m3/s，校核泄量632.122m3/s，最大调距45.7m，最大冲坑深度18.9m。

6 引水发电系统

6.1 进水口布置

发电洞进水闸井为井筒岸塔式结构。进水塔底板高程917m，闸顶平台高程960m，塔高43m。进水塔后右侧回填至960m作为永久交通。进水塔由拦污栅挡水门闸井和事故门闸井两部分组成。进水塔拦污栅段分4孔，每孔孔口尺寸b×h=5m×10.5m。拦污栅后设置一道挡水门，孔口尺寸为b×h=5m×9.5m。事故闸井段设事故检修门一道，孔口尺寸为b×h=7m×7.5m，956m高程设置检修平台。拦污栅段长17.1m，宽30m。事故门井段长7.4m，930m高程以下宽13m，以上宽11m。

6.2 引水发电隧洞

上平洞段、斜井段、下平洞段及压力钢管段构成发电洞洞身段。上平洞段长399.669m，断面为圆形，直径D=7.5m，纵坡1‰。斜井段长102.06m，坡度45°，高差为59.515m，斜井洞径为D=7.0m。下平洞段长为34.446m，纵坡均为1‰，洞内径D=7.0m。洞内混凝土衬砌厚度均为70cm，上平洞段及斜井上半段均采用C25钢筋混凝土衬砌。斜井下半段及下平洞段除钢衬外，还采用C20混凝土衬砌。洞室围岩均进行固结灌浆处理。

6.3 洞外压力钢管段

洞外压力钢管管长为40m(出洞口至主厂房上游侧)，内径D=7.0m，采用钢衬，外包C25钢筋混凝土，厚度1.2m。岔管采用内加强月牙肋卜型岔管，将一根主管通过两次分岔，分为三根支管接入主厂房内。岔管外包钢筋混凝土厚度分别为1.8m和1.5m，3个支管管径均为3.6m，外包钢筋混凝土，厚度0.8m。

7 发电厂房及开关站

7.1 厂区布置

厂房采用地面厂房型式，由主厂房和副厂房构成。主厂房由主机间和安装间组成，安装间位于主机间的北侧；副厂房布置于主厂房上游侧，与主厂房等长；主变压器布置于副厂房上游侧；户内式GIS布置在副厂房内；厂房尾水经河道整治可顺畅出流。尾水平台高程为873.00m，与厂区平台高程同高。厂区周边边坡底部设排水沟。厂房四周均有交通、消防通道。通过进厂公路，由厂房北端进入安装间。

7.2 发电厂房

主机间里布置有3台HLA883—LJ—252型水轮机和3台SF45—22/600水轮发电机及其附属设备，机组间距为16.05m，机组段长度为52.115m，主机间总宽度20.98m，主机间各层依次为：发电机层高程873.00m，发电机层上面布置有180/50/10t桥机，桥机轨面高程为883.40m，可满足吊运发电机联轴转子、水轮机联轴转轮等要求。水轮机夹层高程为867.00m，水轮机层高程为862.80m，蜗壳层高程为856.60m。主机间上游侧共分5层：①发电机层；②水轮机夹层；③水轮机层；④蜗壳层；⑤尾水管层。下游侧共分3层：①发电机层；②水轮机夹层；③水轮机层。

安装间布置于主机间右侧，与主机间同宽，安装间尺寸23.5m×20.8m×29.75m(长×宽×高)，安装间底板高程为862.80m，与发电机层高差为10.20m，布置有油处理室、透平油库、通风机室、转子检修墩等，另外在安装间右侧设有进厂大门。

副厂房布置在主厂房上游侧，长度为75.65m，宽度为12.0m，开关站采用户内GIS，布置在副厂房上部。副厂房一次副厂房和二次副厂房构成，一、二次副厂房均共分5层，基础层为电缆层，高程为863.60m，与主机间水轮机层相通；高程867.00m层与水轮机夹层同高，此层布置有发电机出口电压设备柜等；高程873.00m层与发电机层同高，此层布置有通风机室、0.4kV低压配电室、10kV高压配电室、资料室、计算机室、男女卫生间等。高程877.70m层为GIS电缆夹层；高程880.70m层为全封闭电气组合层，即GIS层，主要布置GIS设备及一台10t、跨度9.5m的电动双梁起重机。副厂房屋顶为出线场，高程为892.20m，布置避雷器、电容式电压互感器、高频阻波器、耦合电容器等，对应一次副厂房框架柱顶设220kV出线架。

7.3 尾水建筑物

尾水平台高程为873.00m，尾水闸孔口高3.391m，宽7.712m，中墩厚1.9m，共6孔。尾水管底板高程853.799m，尾水闸墩后接反坡段，反坡末段底板高程862.00m。尾水反坡段长32.804m，后接原河道。

8 结 语

工程总体布置较好地结合了工程区的水文、气象、地形地质条件，拦河坝型采用混凝土面板堆石坝，有效利用当地材料筑坝。利用河湾凸岸(右岸)布置泄洪和发电引水系统，布置紧凑，洞室长度短。通过整体水工模型试验的验证以及工程的初步运行，情况良好，各项指标均达到设计要求。

[1]国家电力公司水电水利规划设计总院.DL/T5016—1999混凝土面板堆石坝设计规范[S].北京：中国电力出版社，1999.

[2]蒋国澄，傅志安，风家骥.混凝土面板坝工程[M].武汉：湖北科学技术出版社，1997.

[3]郦能惠.高混凝土面板堆石坝新技术[M].北京：中国水利水电出版社，2007.

OverallLayoutDesignofWenquanHydropowerStation

Zhang Wei

(Xinjiang Water Conservancy & Hydropower Investigation and Design institute，Urumqi 830000，China)

The overall layout of Wenquan hydropower station is suitable for the hydrological，meteorological，topographic and geological conditions in the project area.The dam type is the concrete-faced rock fill dam (CFRD) and using local material for constructing dam.The convex band of river is used as arranging of flood discharge and diversion power generation system，so the layout is compact，and get short tunnel.The exploratory application of this project showed all kinds of specifications meet the requirement of design.

project overall layout，concrete-faced rockfill dam(CFRD)，flood discharge structure，diversion power generation system

1007-7596(2014)01-0039-03

2013-11-29

张伟(1970- )，男，新疆昌吉人，高级工程师，从事水利水电工程设计工作。

TV641.43

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