1 综合说明
亿kW·h,装机利用小时数2848小时。根据《防洪标准》(GB50201-94)及《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》(DL5180-2003),电站装机容量位于300 MW~50 MW之间,由电站装机容量确定克屯那木水电站工程等别为Ⅲ等工程,工程规模为中型。
1.6.1.2 建筑物级别 (1)主要建筑物
拦河引水枢纽、引水闸、输水隧洞、气垫式调压室、压力管道、厂房为3级建筑物。
(2)次要建筑物
尾水渠及交叉建筑物为4级建筑物。 (3)临时建筑物为5级。
1.6.2 洪水标准
(1)设计洪水标准为重现期50年一遇,洪峰流量Q=282.00m3/s;校核洪水标准为重现期300年一遇,洪峰流量Q=373 m3/s。泄水建筑物消能防冲设施洪水设计标准采用30年一遇。
(2)发电厂房按50年一遇(P=2%、洪峰流量Q=316m3/s)设计, 200年一遇(P=0.5%、洪峰流量Q=398m3/s)校核。
(3)导流标准
一期围堰挡水阶段:导流采用5年一遇洪水标准,相应洪峰流量75.54m3/s。 二期围堰挡水阶段:二期导流采用枯期时段(9月~次年4月)重现期5年一遇洪水标准,相应洪峰流量18.18m3/s。
1.6.3 地震烈度
据1∶400万《中国地震动参数区划图》GB18306-2001,工程区50年超越概率10%的地震动峰值加速度为0.20g,相应的地震烈度为Ⅷ度。因此该工程建筑物按Ⅷ度地震设防。
1.6.4 坝址选择、坝(闸)线比选、厂址、输水线路选择
1.6.4.1 坝址、坝(闸)址选择
本工程规划坝址区域位于埃姆劲河与乌吐劲河汇合口下游,汇合口下游河道纵坡陡,约为4.1%,且河床砂砾石覆盖层深厚约为50~60m。根据河道地形地质条件,在该
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1 综合说明
段河道选取上下两个坝址进行坝址比选。保证电站水头一致,采取等水位的原则进行比选。
上坝址位于汇合口下游80m处,下坝址距上坝址约600m,右岸地形相对平缓,且开阔。上坝址为低水头闸坝式拦河引水枢纽,采用土工膜斜墙坝,防渗型式为水平铺盖。下坝址为坝式引水枢纽,采用沥青混凝土心墙坝,防渗型式为混凝土防渗墙垂直防渗。发电洞进水口均布置在右岸;上坝址泄洪建筑物均布置在右岸岸阶地,下坝址泄洪建筑物左岸岸坡布置开敞式溢洪道,右岸布置导流兼泄洪冲沙洞。上坝址河床宽度较窄,水头低,坝轴线长度较下坝址线短约51.757m,上坝址最大坝高比下坝址最大坝高低26.8m。经技术经济比较,上坝址优于下坝址,本阶段推荐选用上坝址。
根据地形地质条件,本阶段在推荐的上坝址,即两河汇合口下游200m河段选择上、下两个坝线进行比选。上坝(闸)线位于汇合口下游80m处,河床底宽10~20m。下坝(闸)线位于两河汇合口下游170m处,河床底宽10~20m。
结合坝(闸)线区域内的地形地质条件及泄水和引水建筑物布置,本阶段在上下坝闸线选择混合坝坝型作为坝线比较的坝型。河床左右岸布置土石坝挡水坝段,土石坝代表坝型为土工膜斜墙坝。靠近主河道右岸Ⅰ级阶地布置泄洪建筑物,泄洪建筑物两侧布置土石坝,发电进水口偏向上游垂直泄洪建筑布置在右岸阶地。坝址比选按同等正常引水位和装机的原则,结合地形地质、枢纽布置、施工条件、环境影响、移民征地、工程投资、运行条件等方面,进行技术经济综合比较选定坝址。
上、下坝(闸)线在工程地质、施工条件方面没有太大差异,上、下坝址投资差474.81万元,上坝线较下坝线经济。经技术经济比较,上坝(闸)线优于下坝(闸)线,本阶段推荐选用上坝(闸)线。
1.6.4.2 厂址选择
本阶段结合右岸地形地质条件、与下游梯级水位衔接条件、阶地上冲沟洪水对厂址影响等因素初选2个地面厂址参与比选。上厂址布置在7#冲沟东侧约60m,5#冲沟西侧约90m的Ⅰ级阶地上,压力管道长度859.0m,尾水渠长度254.83m。下厂址布置在7#冲沟西侧130m的Ⅲ级阶地前缘,压力管道长度862.0m,尾水渠长度53.48m。
对上下厂址从水能利用条件、地形地质条件、工程布置、施工条件、环境影响、运行条件进行综合分析认为:上下厂址水能利用、施工条件、运行条件及环境影响基本相同,工程布置及地形地质条件略有不同,上厂址工程投资较下厂址少238.4万元,
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1 综合说明
上、下厂址经济指标差距不大,但上厂址距罕尔那木库水位相对较远,考虑上、下游梯级交通的衔接条件,本阶段推荐上厂址为推荐厂址。
1.6.4.3 输水线路选择 (1)左右岸比选
根据地形地质条件,在乌吐劲河左右岸布置输水线路进行比选。由于左岸冲沟深切,洞线较右岸长1km多,且地质条件相对较差,施工支洞较长,但临时施工道路较短,就发电洞工程直接费左岸比右岸高4873万元,故推荐发电洞布置在右岸。
(2)常规调压井与气垫式调压井方案比选
本工程为高水头小流量电站,就发电洞布置形式的不同选取了大坡度高压隧洞+气垫式调压室的布置形式(以下简称气垫式调压室方案)和隧洞采用小坡度低压隧洞+常规调压室+斜井压力管道的布置形式(以下简称常规调压室方案)进行比选。
从施工、环评及移民占地方面考虑,气垫式调压井方案要优于常规式调压井方案。气垫式调压井方案较常规式调压井方案投资省2133万元,故本阶段推荐采用大坡度+气垫式调压室的布置形式,即气垫式调压室方案。
(3)洞线选择的主要原则
1)对于混凝土衬砌的高压管道,围岩需满足山体抗抬稳定、抗水力劈裂稳定及抗渗稳定要求。在洞线布置时体现为围岩的最小覆盖厚度必须满足规范规定的最小埋深厚度要求。
2)根据地形条件尽可能将洞线布置成直线,减少弯道,使洞线最短,减少工程量。 3)根据地质条件力求洞线与岩层、构造断裂面及软弱带具有较大的夹角,并尽量减小洞线与最大水平地应力方向的夹角。
4)考虑施工支洞的布置,尽量缩小其长度,缩短发电洞的施工工期。
5)进、出口应选择地形、地质条件较好的部位,尽量避开高陡边坡和卸荷裂隙发育地段。
(4)洞线比选方案的确定
根据工程区的地形地质条件,洞线平行河谷方向布置条件基本相同,洞线选择主要集中在通过冲沟的方式。结合工程地质、施工条件,为使洞线既能保证上覆岩体厚度要求,又要使洞线尽可能短,并结合施工支洞布置,以减短施工支洞长度、缩短工期的原则针对调压室前的洞线确定了上线方案、中线方案、下线三个方案进行比选。
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上线方案为在所有冲沟处的控制点基本上刚好满足除去覆盖层厚度后的最小上覆岩体厚度,即整条洞线任意点处均满足上覆岩体厚度要求,洞线为在全部满足高压隧洞的布线原则下尽量靠近河边的洞线。中线方案与上线方案的主要区别在过沿线1#、2#两条大冲沟时,中线方案尽管地面高程计算的上覆厚度满足要求,但由于冲沟内覆盖层厚度较深,高达160m,从全强风化的下界面算起的局部岩体厚度不满足挪威准则,局部洞段需采用钢衬。下线方案考虑到1#大冲沟覆盖层厚度较深导致洞线偏向山体的距离较大,且1#冲沟前至进口的滩地地形平缓,有布置埋涵的条件,故在靠近河边处采用埋涵型式通过1#大冲沟,此处可减少一条施工支洞。
(5)洞线比选的结论
从水能指标方面上、中、下线方案差别不大;从地形地质方面上线方案围岩条件相对优于中、下线方案,由于全部采用隧洞型式通过,工程运行安全可靠,运行管理方便;从施工支洞和施工道路布置、临时支护、施工工期角度来说,下线方案少了一条施工支洞,施工条件也优于中、上线方案;从工程投资上看,上线方案较中线方案低890万元,较下线方案低2079万元。综合以上因素,考虑上线方案投资省,施工条件可行,永久运行安全可靠,运行管理方便,故本阶段推荐上线方案。
1.6.5 引水枢纽
引水枢纽主要由泄洪冲沙闸、发电洞进水口、埋涵段及两岸土石坝段组成。自左岸向右岸依次为左岸土工膜斜墙坝段、生态基流放水管、泄洪冲沙闸、发电洞进水口和右岸土工膜斜墙坝段。均为3级建筑物。
泄洪冲沙闸:共2孔胸墙式水闸,闸体采用分层取水模式设计,表层排漂、排冰,为开敞式,底层用作泄洪冲沙,泄洪冲沙底孔每孔各设有一道平板工作门和一道检修门槽,排漂表孔设一道平板检修门和一道舌板工作门,排漂表孔检修门布置在泄洪冲沙闸检修门与工作门之间,底孔孔口尺寸为4.5m×4.0m(b×h)。
土工膜斜墙坝坝顶高程1706.9m,最大坝高14.9m,坝顶宽度为5.0m,坝长183.5m。坝顶采用混凝土路面,厚0.2m。坝顶上游侧设置栏杆,栏杆顶高程1708.10m。上游坝坡1:2;下游坝坡1:2。上游设0.20m厚的混凝土护坡,混凝土护坡板下铺设复合土工膜,膜下设3cm M10砂浆垫层,下游坝坡采用干砌石护坡,护坡厚度0.3m。坝壳料采用C2料场砂砾石料。
进水闸:发电洞进水闸与泄洪冲沙闸垂直布置,进水闸轴线与坝轴线间的距离为
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35m,距泄洪冲沙闸进口9m。发电引用流量16.27m3/s,进水口1孔,设主、副拦污栅和事故门各一道,拦污栅孔口尺寸4m×5.5m,事故闸门孔口尺寸3m×3.5m。底板高程1697.00m,顶高程1706.90m。后接城门洞型埋涵,埋涵尺寸为高×宽=2.6m×2.6m。 生态基流放水阀:在泄洪冲沙闸左侧混凝土重力挡墙内布置生态基流放水管。生态基流放水管枯水设计流量0.65m3/s,汛期设计流量1.3 m3/s。进口管底高程1694.0m,最低运行水位1697.0m,正常引水位1704.0m。采用直径为0.7m、管壁厚10mm的无缝钢管,出口进入泄洪冲沙闸消力池,出口管底高程1694.0m。放水管中部设尺寸为3.0m×3.5m的阀室。
1.6.6 输水建筑物
1.6.6.1 输水建筑物的比选 (1)输水隧洞洞径比选
本工程发电引水系统最大引用流量为14.98m3/s,本阶段针对隧洞段采用城门洞断面型式,拟定了洞径分别为2.0m×2.0m、2.2m×2.2m、2.4m×2.4m、2.6m×2.6m、2.8m×2.8m(宽×高)五个方案进行比选,从各方案经济净现值指标成果及经济内部收益率等方面,说明发电洞洞径2.6m方案在5个方案中经济上最优。因此,本阶段选定的发电引水隧洞洞径为2.6m。 (2)输水隧洞断面形式比选
在考虑洞身结构安全合理的前提下,以经济洞径2.6m×2.6m的城门洞形断面为基础,控制流速2.5m/s左右,保持水头损失基本一致的条件下,选取了圆形断面全衬、马蹄形断面全衬、城门洞型断面全衬三种断面型式进行比选。其中各种断面型式内径尺寸分别为:圆形断面直径D=2.8m、马蹄形断面R1=1.35m、R2=2.7m、城门洞型断面宽2.6m、高2.6m,拱角120°,外轮廓直墙高2.35m,拱高1.05m。尽管城门洞型断面直接费最高,但考虑施工安全方便,发电引水系统调压室前洞身段本阶段推荐采用城门洞形,断面尺寸宽b=2.6m,高h=2.6m。
1.6.6.2 论证沉沙池设置必要性
从泥沙资料分析,乌吐劲河流的天然多年平均悬移质输沙量只有汛期5月~9月五个月含沙量大于95g/m3,悬移质泥沙粒径主要由粒径0.2mm以下的颗粒组成,其泥沙颗粒较细,满足《水利水电工程沉沙池设计规范》要求沉沙池的设计最小沉降粒径为0.1mm以上的0.1~0.2mm的中、细沙占悬移质总量占20%,而且推测一年之中含沙量20