淺談高水頭、小流量水電站建設(shè)在新疆的應(yīng)用

【摘要】文章介紹工程概況，詳細(xì)介紹高水頭、小流量在高山盆地地形條件下水力發(fā)電站的設(shè)計(jì)理念。水力發(fā)電在新疆農(nóng)村小水電發(fā)展起到該工程是合理開(kāi)發(fā)利用當(dāng)?shù)厮苜Y源，解決農(nóng)民燃料和改善農(nóng)村能源結(jié)構(gòu)逐步改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境狀況，從而減少和降低自然災(zāi)害對(duì)農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)和人民生活的危害數(shù)量和程度，最終實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略性措施。為新疆山多、水少地區(qū)，尤其是在高水頭、小流量條件下建設(shè)水利發(fā)電站提供寶貴經(jīng)驗(yàn)和資料。

【關(guān)鍵詞】攔河式水電站；高水頭、小流量

1、工程概況

布爾津海流灘水電站為徑流引水式電站。電站裝機(jī)容量5.8W。開(kāi)發(fā)任務(wù)為發(fā)電，無(wú)其它綜合利用要求。根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）確定本工程為Ⅴ等?。?）型工程，發(fā)電引水系統(tǒng)（取水樞紐、引水隧洞、壓力鋼管）、發(fā)電廠(chǎng)房、升壓站等主要建筑物均為5級(jí)建筑物；導(dǎo)流建筑物、臨時(shí)施工用房、施工道路等為5級(jí)建筑物。攔河渠首Ⅳ等?。?）型工程，主要建筑物均為4級(jí)。工程設(shè)計(jì)烈度為Ⅵ度。

2、工程總體布置

該水電站工程由擋水建筑物、水電站取水樞紐、引水隧洞、壓力管、主副廠(chǎng)房、升壓站、尾水渠等建筑物組成。

取水口布置在該河臺(tái)地上河流進(jìn)入峽谷前0.5km河床上，引水隧洞由西北向東南穿過(guò)盆地之間的低山，全長(zhǎng)約0.85km，在js公路以東的山坡上出山體后接壓力管道，壓力管順著jq道路以東的山坡由西北向東南進(jìn)入到che盆地中。廠(chǎng)房位于che盆地中的hlt河邊，尾水投入到hlt河中。引水系統(tǒng)全長(zhǎng)3.78km，其中隧洞長(zhǎng)度0.91km，壓力管長(zhǎng)度2.6km，水位落差386m。

3、攔河渠首設(shè)計(jì)

為保證電站發(fā)電效益，擋水建筑物采用攔河式溢流壩結(jié)合沖沙閘型式。渠首垂直于河道方向布置，渠首總長(zhǎng)65.42m，主要由非溢流段、溢流壩和底孔沖沙閘等部分組成。其中非溢流段長(zhǎng)26.62m，布置于溢流壩段兩側(cè)靠近兩岸山體處；溢流壩長(zhǎng)34.80m，溢流壩軸線(xiàn)呈東偏南43°，采用梯形實(shí)用堰；沖沙閘采用封閉式豎井。

3.1 溢流壩設(shè)計(jì)

溢流壩堰高15.70m（河床以上6.0m），堰長(zhǎng)34.80m，溢流壩軸線(xiàn)呈東偏南43°，采用梯形實(shí)用堰。非常運(yùn)用工況下（溢流壩單獨(dú)泄洪），當(dāng)河道來(lái)水為設(shè)計(jì)20年一遇時(shí)，堰頂以上水頭為0.95 m；校核50年一遇時(shí)，堰頂以上水頭為1.05 m。溢流壩上設(shè)工作橋，橋面寬1.5m，橋板厚0.2m，橋板四周設(shè)欄桿。橋下設(shè)有兩個(gè)鋼筋砼橋墩，橋墩高3.50m，斷面尺寸為0.4m×0.7m。壩底長(zhǎng)6.75m，壩后直線(xiàn)段坡度為1：0.85，反弧段半徑R=2.5m，壩后采用底流消能方式，壩體表面設(shè)0.2m厚鋼筋砼防沖層，與壩體插筋的型式連接。壩體采用細(xì)粒砼塊石砌筑。本工程設(shè)計(jì)將壩基范圍內(nèi)的砂礫石層和0.5m厚的基巖強(qiáng)風(fēng)化層全部清除，壩體的基礎(chǔ)座落在新鮮基巖面上，并在壩基上下游設(shè)1.0m深的砌石齒墻。

3.2 沖砂底孔

為滿(mǎn)足河道沖砂要求，在溢流壩中部設(shè)沖砂底孔。沖砂底孔由閘井段、箱形涵洞段兩部分組成。閘井段長(zhǎng)5.7m，自下而上依次由閘室、豎井和閘井房三部分組成。閘井底板厚1.0m，i=0，頂板厚0.8m。在閘室內(nèi)設(shè)置工作閘門(mén)。豎井高8.83m，襯砌厚度0.6m，閘室與豎井采用鋼筋砼整體現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。閘井上設(shè)閘井房，閘井房高6.0m。箱形涵洞段長(zhǎng)2.05m，采用0.4m厚鋼筋砼澆筑。

4、電站取水口設(shè)計(jì)

根據(jù)河道沿線(xiàn)實(shí)地勘察情況，綜合考慮確定取水口設(shè)置在該河的一彎道處。此處河道段左岸地勢(shì)較為平坦開(kāi)闊，有著良好的地形條件和交通條件，便于取水口工程的布置和工程施工。

本次取水口采用有壩取水的形式，在彎道下游設(shè)一攔河壩，壅高水位，在彎道凹岸處，即左岸上修建取水建筑物，從河流側(cè)面引水，他對(duì)河道影響較小，具有工程簡(jiǎn)單、投資少、施工簡(jiǎn)單、工期短等的優(yōu)點(diǎn)。

取水口有導(dǎo)沙坎、護(hù)堤、取水閘等組成。取水口前緣布置一道導(dǎo)沙坎，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，坎高2.0m。取水口兩側(cè)護(hù)堤為漿砌石貼坡式擋土墻結(jié)構(gòu)，上部厚40cm，下部厚100cm，外邊坡為1：0.5，內(nèi)邊坡為1：0.4，由扭面與取水口閘室段邊墻連接。

5、引水隧洞

根據(jù)該電站的總體設(shè)計(jì)，發(fā)電引水系統(tǒng)布置于該河左岸，穿越盆地之間的山脈。隧洞進(jìn)口接取水口，出口接壓力管道。隧洞布置在左岸山體內(nèi)，為有壓隧洞，全長(zhǎng)810m，其最大埋深55m，最小埋深9m。隧洞斷面為圓形斷面，采用鋼筋混凝土襯砌，襯砌厚度根據(jù)地質(zhì)情況不同分為40cm和30cm。隧洞縱坡5‰，。

6、壓力管道

6.1 概述

壓力管道起始段與有壓引水隧洞同軸向布置，壓力管末端在副廠(chǎng)房前采用卜形分叉，岔管布置方向與壓力管道軸線(xiàn)呈60°夾角布置。主管總長(zhǎng)2628.62m。壓力管道進(jìn)口位于有壓引水隧洞末端，末端接蝶閥。壓力管道初步擬用地埋鋼管，管溝直埋，鋼管全長(zhǎng)2628.62m，全線(xiàn)設(shè)12個(gè)鎮(zhèn)墩。管道全線(xiàn)設(shè)有3個(gè)排氣閥井布置于管道彎道附近，設(shè)置在鋼管之上。

6.2 管道布置

壓力管道起始段與有壓引水隧洞同軸向布置，主管總長(zhǎng)2628.62m，壓力管起始段為有壓引水隧洞末端，壓力管0+000.000至0+028.617縱坡為0.5%，壓力管0+028.617至0+182.617縱坡18.9%，壓力管0+182.617至0+600.391，縱坡4.4%，壓力管0+600.391至1+292.617縱坡21.4%，壓力管1+292.617至1+640.849縱坡38.0%，壓力管1+664.249至2+628.617縱坡5.0%。2+628.617后為水平段，末端接電站主廠(chǎng)房蝶閥。

6.3 壓力管管徑管材選擇

壓力管管道區(qū)內(nèi)最大相對(duì)高差約385m，地勢(shì)相對(duì)平緩 。根據(jù)類(lèi)似工程經(jīng)驗(yàn)，在這種相對(duì)平緩地形里布置壓力管，地埋壓力管方案優(yōu)勢(shì)明顯：投資省，占地小、施工方便。因此本工程壓力管道擬采用地埋壓力管方案。

本工程擬采用三種管材進(jìn)行比較：鋼管、玻璃鋼管、鋼塑鋼管。從經(jīng)濟(jì)以及從施工和技術(shù)安全角度考慮，比較螺旋卷管方案、玻璃鋼管、鋼塑鋼管三個(gè)方案，其中鋼管方案上經(jīng)濟(jì)最優(yōu)、施工方便、故壓力管主要管道擬定為螺旋卷管。

7、結(jié)語(yǔ)

本工程位于新疆多民族地區(qū)，有效提高當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平，保障當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧民經(jīng)濟(jì)收入是促進(jìn)少數(shù)民族區(qū)域穩(wěn)定的重要舉措。在水力發(fā)電建設(shè)中如何有效利用新疆山多、水少的特點(diǎn)，尤其是在高水頭、小流量條件下建設(shè)水利發(fā)電站方面，該工程提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)和資料。

參考文獻(xiàn)：

[1]《***水電站工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，2012年9月版。

郭堅(jiān)強(qiáng)（1985年7月—），工程師，設(shè)計(jì)所副所長(zhǎng)，從事于水利水電勘察規(guī)劃與設(shè)計(jì)工作。