喀麦隆曼维莱水电站工程总体布置

杨海燕 常玉龙 林德金

喀麦隆曼维莱水电站工程总体布置

杨海燕 常玉龙 林德金

根据曼维莱水电站工程区地形、地质条件，结合施工条件及后期运行等因素，通过大量补充勘测及多个方案比选，合理确定了曼维莱水电站工程总体布置方案，在满足工程安全和功能要求的前提下，各建筑物布置合理、紧凑，调度运行管理方便。

曼维莱水电站 方案比选 总体布置

位于喀麦隆南部地区恩特娒河上的曼维莱水电站是目前喀麦隆国内在建的最大水电站项目，工程规模为Ⅱ等大(2)型，其主要任务是发电。作为喀麦隆政府重点推动开发建设的能源基础设施项目，曼维莱水电站工程自20世纪60年代前期规划开始提出以来，不同国家的水电工作者分别开展了不同深度的大量研究工作，尤其是自中国企业参与以来，通过大量补充勘测及多方案比选，合理确定了工程总体布置设计，为工程顺利建设实施提供了有力的技术支撑和保证。

1 地形地质条件

曼维莱水电站工程区地形舒缓起伏，表现为矮丘、宽谷相邻的丘陵地貌形态，地表覆盖有茂密的热带雨林。场区地势总体北高南低，地面高程一般380～433 m，相对高差多小于30 m。

受恩特姆断裂影响，坝址区恩特姆河流向先由NE-SW折为SE-NW，而后又转为NE-SW，并在坝址及其以下河段分成多条支流。坝址以下，恩特姆河河段坡降增大，水流湍急，并在多处形成瀑布或跌水，坝址区河床地面高程382～385 m，至地面厂房尾水处约8 km河段，地面高程降至330 m。坝址区发育有3个较大的河心岛，受其影响，水面宽度由坝址上游的400～500 m，减少至40～60 m，仅在左、右两岸主河槽处水面宽度在110～120 m。

2 工程总体布置方案选择

2.1 坝址和坝线比选

曼维莱水电站是利用恩特娒河上的曼维莱瀑布形成的天然落差来引水发电，从地形条件分析拦河坝坝址选择余地不大。曼维莱瀑布上游恩特娒河河道较顺直且平缓宽阔，水流平缓，地形起伏较小，河床高程为380～384 m之间。河床上分布有一些小岛，两岸分布一些小的山包。在曼维莱瀑布上游近2 km的恩特姆河河段内初选5条坝线进行了比较。其中：坝线1位置在恩特姆河渡口上游800 m；坝线2位置在恩特姆河渡口下游300 m；坝线3位置在恩特姆河渡口下游800 m；坝线4位置在恩特姆河渡口下游2 000 m；坝线5位置在曼维莱瀑布上游100 m。

从地形条件来看，坝线1～3处河床宽度适中，右坝肩地形条件较好，但河床左岸地形地势均较低且平坦，坝肩布置难度较大，左岸坝轴线均需要向下游延伸至左岸小山包处，坝顶长度较长，工程量较大；从地质条件来看，坝线1～3处河床地质条件较好，但两岸地表覆盖层较厚，基岩顶高程较低，坝轴线穿越地面沉陷带的范围均较大，基础处理难度及投资较大。

坝线4两岸地形条件均较好，河床地形简单，坝顶长度相对较短，河道主流分左右两条支流，为泄水建筑物的布置及施工导流布置提供了便利条件。坝线4处河床冲积层及两岸坝肩覆盖层均相对较薄，坝线不穿越断层，穿越凹陷带的范围相对较小，地质条件总体相对较好。

坝线5拦蓄恩特姆河及其右岸两条主要支流的来水，坝顶长度较长，增加了水库的调蓄功能及发电引用流量，但对拦河坝下游曼维莱瀑布的生态及景观用水影响较大。另外，该坝线不可避免地要穿越附近次级断层，受区域性断裂的影响较大。

综上所述，在地形、地质条件上，坝线4所处的河床及坝肩地形条件相对优越，在泄水建筑物及施工导流的布置上，坝线4也具有更大的灵活性。综合工程规模、地形与地质条件、施工条件及建坝后对曼维莱瀑布、当地交通条件的影响，选择坝线4作为推荐坝线。

2.2 坝型比选

从筑坝材料勘探结果来看，工程区缺少天然的砂石料，混凝土粗骨料及砂砾料均需要人工加工而成，而工程区周边则有丰富的黏土料源，因此，从天然建筑材料来看，拦河坝河心岛坝段适于修建土质防渗体土石坝而不考虑混凝土重力坝以及非土质防渗体土石坝，如混凝土或者沥青混凝土面板坝等坝型。

结合坝基地质条件、筑坝材料以及工程区气候、坝高和基坑开挖料的利用等因素，主要考虑了土质防渗体分区坝如均质土坝、黏土心墙坝和斜墙坝三种坝型进行比较，以确定最优土石坝坝型。

各坝型坝体结构比较及优缺点比较详见表1。

表1 各坝型优缺点比较表

综上所述，从工程区气候条件、土石坝与两端混凝土建筑物连接条件、施工条件以及防渗效果等诸方面综合考虑，在不改变合同确定的坝体断面基本控制尺寸的基础上，详细初步设计阶段确定拦河坝河心岛坝段以及二道坝推荐坝型为黏土心墙坝。

3 工程总体布置

3.1 工程总体布置概述

曼维莱水电站首部枢纽建筑物布置沿坝轴线从左至右依次为：连接坝段、泄洪冲沙闸、主溢洪道、河心岛坝段、辅助溢洪道以及右岸滩地和岸坡坝段。首部枢纽坝顶高程395.0 m，坝顶总长约1 800 m，其中拦河坝长约1 608 m，泄洪冲沙闸及主溢洪道长86 m，辅助溢洪道长106 m。泄洪冲沙闸和主溢洪道共6孔，布置于左岸主河槽，辅助溢洪道共8孔，布置于右岸主河槽。

引水发电系统建筑物位于工程区左岸，采用输水明渠引水、地面厂房加短尾水渠方案，主要由渠道进水口、输水明渠、天然前池、二道坝、电站进水口、压力管道、地面厂房、尾水渠等建筑物组成。

工程总布置见图1。

3.2 工程总体布置特点

曼维莱水电站工程位于恩特姆河主干流上，枢纽区地形起伏不大，坝址上游水面开阔，易形成较大的库容，使水库具有一定功能的调蓄功能，产生很好的发电效益。

枢纽区地质条件总体较好，基岩主要为花岗片麻岩，除峡谷地段风化卸荷相对强烈并分布少量崩塌堆积体外、其余地段物理地质现象不发育，地表出露基岩多为弱、微风化，覆盖层以下基岩则多为微、新岩体，仅局部地段岩体为强风化。

图1 工程总布置

枢纽布置充分利用了工程区起伏不大的地形和良好的地质条件。拦河坝的布置基本利用了天然的地形，形成了高度较小、工程量相对节省的拦河坝。渠道进水口与溢洪道平面上与泄洪冲沙闸呈115o夹角布置，并尽可能提高了渠道进水口的底坎高程，可以有效地防止进水口门前泥沙的淤积。输水明渠的布置受天然地形的限制没有更多的线路选择余地，根据沿线不同地形条件分别采用了“全填”、“半挖半填”以及“全挖”三种断面型式，尽可能做到了减少工程量的目的。输水明渠上游有一段不可避免地要穿过一片沼泽低洼地，其余渠段渠线选择则尽量避开沼泽地段。

主溢洪道及辅助溢洪道布置于恩特姆河左、右岸主河槽上，使得水流和下游衔接比较平顺。电站尾水出口和河道的交角较小，有利于水流平顺过渡，不至于产生由于主河道的改变导致原河床的冲刷淤积问题。

电站厂区及厂房位于曼维莱瀑布下游恩特娒河峡谷左岸的岸坡上，厂房为岸边式地面厂房，电站尾水通过较短的尾水明渠流入下游河道。

4 结 语

通过对曼维莱水电站坝址、坝线进行比选以及对引水发电系统布置方案的研究，最终推荐了上述工程总体布置方案，整个枢纽的总体布置和天然地形及地质条件结合较好，合理、可行；泄水建筑物采用了有闸控及无闸控两座泄水建筑物，运行灵活可靠，安全性较高；枢纽各建筑物施工干扰小，充分利用基坑开挖料作为筑坝及生产混凝土骨料的原料，工程量和投资较省。工程总体布置是合理的。

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1007-6980(2017)03-0007-03

杨海燕 女 教授级高级工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公司 天津 300222

常玉龙 男 教授级高级工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公司 天津 300222

林德金 男 教授级高级工程师 中水北方勘测设计研究有限责任公司 天津 300222

2017-07-10)