林海水庫發(fā)電洞的線路技術分析與洞徑優(yōu)化

楊曉冬，徐太平

(樺川縣水務局，黑龍江樺川154300)

1 工程概況

牡丹江市林海水庫供水工程位于黑龍江省牡丹江市西南部，行政轄于海林市。主要包括林海水庫工程、敖頭樞紐工程、輸水管線工程3個部分。林海水庫樞紐座落于牡丹江左側(cè)一級支流海浪河干流上，區(qū)內(nèi)地貌類型主要有侵蝕剝蝕中低山、剝蝕堆積臺地及堆積階地和漫灘，地勢起伏較大。林海水庫供水工程最大庫容為3.69×108m3為Ⅱ等工程，主要建筑物林海水庫樞紐擋水壩、溢洪道、發(fā)電洞為2級建筑物，引水隧洞及電站廠房等按裝機確定建筑物級別為3級，臨時建筑物為4級;林海水庫樞紐主要建筑物設計洪水標準為100 a一遇，校核洪水標準為2 000 a一遇，溢洪道消能防沖設計標準為50 a一遇;電站廠房設計標準為50 a一遇，校核洪水標準為200 a一遇。林海水庫樞紐工程位于海浪河上游，國家鐵路直達長汀鎮(zhèn)，長汀鎮(zhèn)到壩址有運材公路相連，陸路交通便利。

根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306－2001)，本地區(qū)地震動峰值加速度為＜0.05 g，按地震動峰值加速度分區(qū)與地震基本烈度對照表，地震基本烈度值＜Ⅵ度，建筑物設計不考慮抗震設防。

2 洞線技術分析

海浪河以青坪營林所為中心成π型在此處繞過，在π型上部兩端各折轉(zhuǎn)180°，這樣在左上部和腰部均有較窄的山體將海浪河上下游隔開，據(jù)地形條件選擇了3條洞線進行比較:

洞線1:即長洞上，進口位于下壩線上游右岸約1 380 m，洞身在海浪河右岸低山中穿過，出口位于下壩線下游右岸約6.8 km右上端向東北突出山體的南側(cè)河道轉(zhuǎn)彎處，全長2 835 m。地面高程在510 m以上，最高達560 m，隧洞上覆圍巖厚度均＞30 m，為加快施工進度，在主洞1 940 m處靠向山坡北側(cè)略有轉(zhuǎn)彎，以設施工支洞。洞身通過巖體均為堅硬的弱風化和微風化巖體，成洞條件較好，進出口巖體穩(wěn)定，該方案裝機64 MW。

洞線2:即長洞下，進口位于下壩線上游右岸約1 980 m，洞身位于洞線1南部，在山體深部穿過，出口位于下壩線下游右岸約8.4 km腰部右側(cè)，全長3 299 m。地質(zhì)條件與洞線1相近，因地形較緩故施工支洞長于洞線1方案，且施工支洞進口明挖工程量大，該方案裝機64 MW。

洞線3:即短洞，進口位于下壩線上游右岸約730 m，穿過π型左上端向西北突出山體的北側(cè)到達出口，全長820 m。進口基巖裸露，坡度較陡(40°～50°)。出口位于下壩線下游右岸約3 km處，坡度較緩(25°～30°)。洞身穿越花崗斑巖的弱風化和微風化帶，成洞條件良好，進出口巖體穩(wěn)定，該方案裝機60 MW。洞線工程量及造價見表1。

表1 林海水電站引水隧洞洞線工程量及造價比較表

從表1中可看出，3條洞線地質(zhì)條件相近，洞線3方案的工程量和造價遠小于洞線1和洞線2方案，經(jīng)規(guī)模論證及綜合比較，本階段推薦洞線3，即短洞方案。

3 洞徑優(yōu)化與比選

林海水電站本次初設總裝機為60 MW，設計對洞徑重新進行技術經(jīng)濟比較，根據(jù)水機調(diào)節(jié)保證計算成果，當引水隧洞洞徑≤10 m時需設調(diào)壓井，＞10 m時，可不設調(diào)壓井，因此將洞徑為10 m不設調(diào)壓井方案與其它洞徑設調(diào)壓井方案進行比較。本次初步設計，隧洞最大引水流量為122.74 m3/s，選取6.5 m、7.0 m、7.5 m、8.0 m、8.5 m、10.5 m6個洞徑進行比較。根據(jù)洞線地形及地質(zhì)條件，調(diào)壓井采用阻抗式，圓形斷面，壓力管道布置方式均相同，各洞徑主要技術經(jīng)濟指標比較見表2。

表2 林海電站洞徑比較計算成果表

從表2中可看出，洞徑6.5 m和7 m之間差額內(nèi)部收益率為11.6%，而洞徑7 m和7.5 m之間差額內(nèi)部收益率為2.7%，所以當洞徑為D=7 m時比較經(jīng)濟合理，因此選定引水主洞洞徑為7.0 m。

4 結(jié)論

經(jīng)過技術比較與經(jīng)濟效益分析，林海水庫發(fā)電線路選擇短洞方案比較合理，洞徑選擇D=7.0 m作為選定方案。

［1］吳持恭.水利學［M］.北京:高等教育出版社，2001.

［2］左東啟.水工設計手冊［S］.北京:中國水利水電出版社，2003.

［3］祁慶和.水工建筑物［M］.北京:中國水利水電出版社，2003.