膋头水电站工程地质问题及总体布置探讨

赵瑞花

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

膋头水电站位于长治市平顺县北耽车乡北耽车村上游约400 m的浊漳河干流上，控制流域面积10 458 km2。工程主要是控制上游水库的弃水量和区间来水量，对上游来水量的时空分布进行适当调节，充分利用蓄水水头，增加平顺县小水电的装机容量，同时对下游14座已建径流式电站进行补偿调节。工程建成后，每年可向工业供水1 300万m3，年均发电量437万kW·h，电站装机容量1 200 kW。

2 工程建设必要性

平顺县为贫困山区县，近年来，由于干旱及地下水位下降，加之上游农业引水等多种原因，干流径流量较原设计径流量10 m3/s差距较大。浊漳河沿岸各水电站均属径流式电站，没有调节能力，水轮发电机组出力受径流量的限制，来水量大小差额悬殊，发电负荷峰谷值相差大，供电得不到保证，使该县浊漳河沿岸的工农业生产不能稳定发展。

兴建膋头水电站，可对上游来水进行有效调节，利用天然水能进行发电，对下游电站运行、农村电气化建设以及沿岸的灌溉和人畜饮水都极为有利。

3 工程地质问题

3.1 库区工程地质情况及应对措施

3.1.1 库区渗漏

库区地貌为剥蚀中山区和河谷区，浊漳河河谷区为典型的河流地貌单元。水库正常蓄水后，库区不存在沿两岸向库外永久渗漏的可能，但存在沿坝址左岸向下游河道渗漏的问题。

3.1.2 库岸稳定

土质岸坡主要位于库区左岸，长度255 m，约占总库岸的10%。地层岩性为第四系上更新统冲洪积低液限黏土和卵石混合土。但此类库岸抗冲刷能力差，存在坍岸隐患。施工时应进行削坡、支护处理。

3.1.3 泥砂淤积

水库上游及两岸岸坡多为松散层，水土流失严重，河流泥砂量大，水库淤积严重。施工时需做好水库上游及库两岸的水土保持工作，同时还应设计排泥砂设施。

3.2 坝址工程地质情况及应对措施

3.2.1 坝基渗漏

坝基为低液限黏土层及卵石混合土层，卵石混合土层具有中等透水性，蓄水后存在坝基涌水问题。施工时可采用防渗墙进行防渗处理。

3.2.2 坝基渗透稳定

坝基低液限黏土属黏性土，渗透变形类型主要为流土；坝基卵石混合土层渗透变形类型主要为管涌，局部可能为流土或过渡型。可采取降低低液限黏土及卵石混合土允许水力比降的方法来减少坝基的渗透变形。

3.2.3 绕坝渗漏

坝肩绕坝渗漏主要是基岩岩溶裂隙渗漏。施工时应对两坝肩岩层进行帷幕灌浆处理。

3.2.4 坝肩稳定

为确保坝肩稳定，应将坝肩覆盖层、强风化层全部清除，坝肩坐落于弱风化层基础上。同时，坝肩应进行削坡及喷护处理。

3.2.5 坝后冲刷

坝基地层上部为低液限黏土及卵石混合土层，抗冲刷能力差，存在闸后冲刷问题。施工时应在闸后增设消能抗冲设施。

3.2.6 坝基抗滑稳定

坝基在主河床左岸主要坐于低液限黏土层，其强度低，承载力差，与混凝土接触容易产生滑动。施工时应采用旋喷或其他有效措施进行加固处理，并扩大坝基尺寸。

4 工程总体布置

水电站枢纽工程位于北耽车村上游，主要建筑物由左右岸挡水坝段、水闸段和左岸坝后引水式电站组成。拦河坝坝型为浆砌石重力坝，坝轴线垂直河道布置，坝轴线长212 m，其中左岸挡水坝段长51 m，水闸段长136 m，右岸挡水坝段长25 m。共布置9孔水闸，其中左右两端各为1孔底孔闸，孔口尺寸12 m×8 m（宽×高），边墩厚2.0 m；中部为7孔表孔闸，孔口净宽12.0 m，每2孔为一个结构单元，边墩和缝墩厚均为2.0 m；顺水流方向依次布置有混凝土防渗墙、闸室段、消力池段、海漫和防冲槽，其中混凝土防渗墙厚0.8 m，闸室段长32 m，消力池段长30.0 m，海漫长70 m，抛石防冲槽长12.5 m，宽度均为148 m。

底孔闸底板高程590.0 m，闸顶高程605.5 m；表孔闸堰顶高程592.0 m，闸顶高程605.5 m，堰面采用WES型曲线。底孔闸和表孔闸闸室内均布置有平板检修闸门和弧形工作闸门，检修闸门共设置9扇，通过设置在闸顶平台的门机配合液压自动抓梁进行启闭；弧形工作闸门设置9扇，采用布置在闸顶两侧启闭机室中的液压启闭机启闭。闸室顶部的下游侧设置8.0 m宽的交通桥，桥面高程605.5 m。

水电站进水口布置在左岸挡水坝段，进水口底高程592.5 m，设置1扇拦污栅和1扇检修闸门，拦污栅孔口尺寸3.0 m×3.9 m，检修闸门孔口尺寸3.0 m×3.0 m，启闭均通过设置在坝顶的门机进行。闸后通过渐变段和压力钢管相连，压力钢管直径3.0 m，长263 m，其中10 m埋设在坝内，253 m埋设在河道左岸。

水电站主厂房布置在压力钢管末端，距大坝约280 m的河道下游左岸，为一坝后引水式电站。电站共设3台机组，总装机容量1 200 kW，引水流量12.0 m3/s，设计水头14.0 m，主厂房长30.0 m，宽12.0 m，机组间距6.0 m。水轮机安装高程590.0 m，安装间高程597.9 m，厂外地坪高程597.7 m。电站下游设置尾水池，尾水池长4.0 m，宽17.6 m，通过尾水渠与下游河道相连。

电站副厂房布置在主厂房后619.0 m高程的台地上，副厂房长27.6 m，宽8.1 m，为单层砖混结构，厂内地坪高程619.2 m，厂外地坪高程619.0 m，从左至右依次布置有高压开关室、站变室、低压开关室、中控室、电气试验室和值班室。355 kV开关站布置在副厂房上游，平面尺寸17.3 m×17.1 m。

5 结语

膋头水电站是山西省的一项重点水利水电工程，该水电站的兴建将为全省国民经济和社会发展作出重要贡献，创造巨大的经济效益和社会效益。