【正文】 小蓬祖水電站方案調(diào)整報告（可行性研究深度） 5 工程布置及建筑物小蓬祖水電站建筑工程布置及建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計方案調(diào)整可行性研究報告 設(shè)計依據(jù) 工程等別和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 工程等別和建筑物級別本工程以發(fā)電為單一開發(fā)目標(biāo)，無其它綜合利用要求。電站總裝機44MW，根據(jù)現(xiàn)行《水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計安全標(biāo)準(zhǔn)》（DL51802003）的規(guī)定，本工程的工程等別為Ⅲ等。永久性主要水工建筑物（攔河壩、泄水建筑物、引水系統(tǒng)的進水口）級別為3級，永久性次要水工建筑物（引水系統(tǒng)〈進水口除外〉、電站廠房、開關(guān)站）級別為4級。 洪水標(biāo)準(zhǔn)工程區(qū)屬山區(qū)、丘陵區(qū)，根據(jù)《水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計安全標(biāo)準(zhǔn)》（DL51802003）確定永久性建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)見表51。表51 永久性建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)項 目防洪標(biāo)準(zhǔn)【重現(xiàn)期（年）】正常運用（設(shè)計）非常運用（校核）攔河壩混凝土拱壩50500混凝土重力壩泄水建筑物、引水系統(tǒng)的進水口同攔河壩消能防沖30/引水系統(tǒng)（進水口除外）50100電站廠房、開關(guān)站 主要技術(shù)規(guī)范本工程采用的主要技術(shù)規(guī)范有：1）《水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計安全標(biāo)準(zhǔn)》DL51802003；2）《混凝土拱壩設(shè)計規(guī)范》SL2822003；3）《混凝土重力壩設(shè)計規(guī)范》DL51081999；4）《碾壓混凝土壩設(shè)計規(guī)范》SL3142004；5）《混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》DL/T51782003；6）《水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范》DL50771997；7）《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》DL50732000；8）《水工建筑物抗冰凍設(shè)計規(guī)范》DL/T50821998；9）《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》DL/T50571996；10）《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》DL/T51952004；11）《水電站進水口設(shè)計規(guī)范》SL2852003；12）《水電站壓力鋼管設(shè)計規(guī)范》DL/T51412001；13）《水電站調(diào)壓室設(shè)計規(guī)范》DL/T50581996；14）《水電站廠房設(shè)計規(guī)范》SL2662001；15）《錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范》GB500862001。 設(shè)計基本資料 工程的開發(fā)任務(wù)本工程以發(fā)電為單一開發(fā)目標(biāo)，無其它綜合利用要求。 水文氣象1）徑流：壩址以上集水面積 8162km2多年平均流量 設(shè)計洪水流量（P=2%） 1709m3/s校核洪水流量（P=%） 2581m3/s2）泥沙：多年平均輸沙量 多年平均含沙量 3）氣象（祿勸氣象站）降雨：多年平均降水量 最大日降水量 氣溫：多年平均氣溫 ℃6月平均氣溫 ℃1月平均氣溫 ℃最高氣溫 ℃最低氣溫 ℃風(fēng)速：多年平均風(fēng)速 多年平均最大風(fēng)速 水庫特性及動能指標(biāo)1）水庫水位校核洪水位（P=%） 設(shè)計洪水位（P=2%） 正常蓄水位 汛期限制水位 發(fā)電死水位 總庫容 1676萬m3正常蓄水位以下庫容 1660萬m3發(fā)電死庫容 1092萬m32）下泄流量及相應(yīng)下游水位設(shè)計洪水時最大下泄流量 1709m3/s相應(yīng)下游洪水位 校核洪水時最大下泄流量 2581m3/s相應(yīng)下游洪水位 裝機滿發(fā)最大引用流量 一臺機滿發(fā)引用流量 正常尾水位 廠房下游校核洪水位 （P=1%）廠房下游設(shè)計洪水位 （P=2%）3）水輪發(fā)電機特性指標(biāo)最大靜水頭 加權(quán)平均水頭 最小水頭 裝機容量 44MW機組臺數(shù) 2臺 水位流量關(guān)系1）壩址水位與流量關(guān)系曲線表水位（m）149314941495149614971498流量（m3/s）0306520047086011001350水位（m）149915001501流量（m3/s）170919001973211022312350258128002）廠址水位與流量關(guān)系曲線表水位（m）149314941495149614971498流量（m3/s）0306520047086011001350水位（m）149915001501流量（m3/s）17091900197321102231235025812800 地震烈度及建筑物設(shè)防類別根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GB183062001），相應(yīng)于地震基本烈度Ⅷ度。按照《水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》（DL50732000）有關(guān)條文的規(guī)定，本工程攔河壩、泄水建筑物、引水系統(tǒng)的進水口等永久性主要水工建筑物的抗震設(shè)防類別為丙類，永久性次要水工建筑物的抗震設(shè)防類別為丁類。 工程地質(zhì)數(shù)據(jù) 壩址區(qū)巖石物理力學(xué)參數(shù)建議值a. 抗剪斷強度：弱風(fēng)化 巖/混凝土：f′=、c′= 弱風(fēng)化 巖/巖：f′=～、c′=～微風(fēng)化基巖 砼/巖：f′=、c′=泥巖 砼/巖：f′=、c′=b. 抗壓強度：弱風(fēng)化基巖Rb=64MPa，c. 壩基承載力[R]=d. 彈性模量：弱風(fēng)化基巖E0=，Ed=e. 縱波速弱風(fēng)化巖石縱波速νp=f. 天然密度（弱風(fēng)化基巖）：γ=g. 泊松比（弱風(fēng)化基巖）：μ=f. 開挖邊坡：覆蓋層、全風(fēng)化層 1:強風(fēng)化層 1:弱風(fēng)化層 1:。 引水系統(tǒng)圍巖分類及力學(xué)指標(biāo)。 引水系統(tǒng)圍巖分類及力學(xué)指標(biāo)表部 位名 稱進口段(樁號0～50m)中間洞身段(樁號50～500m)出口段(樁號500～564m)圍巖類別ⅢⅡⅢ評價穩(wěn)定性較差基本穩(wěn)定基本穩(wěn)定力學(xué)指標(biāo)f值3～44～63～4K0(MN/m3)3000~40005000~60003000~4000 廠房區(qū)巖石物理力學(xué)參數(shù)建議值廠房基礎(chǔ)巖石單軸抗壓強度（飽和） 靜彈性模量 104MPa泊松比 地基承載力 開挖邊坡：殘坡積層 1∶～1∶全風(fēng)化層 1∶強風(fēng)化層 1∶～1∶弱風(fēng)化層 1∶～1∶微風(fēng)化層 1∶ 可行性研究報告的方案比較、推薦方案及有關(guān)咨詢評估意見 可行性研究報告的主要比較方案 開發(fā)方式及壩址小蓬祖電站開發(fā)方式有兩種，一種是首部式（堤壩式）方案，即由攔河壩擋水抬高水位，集中水頭，形成調(diào)節(jié)水庫，廠房布置于壩后或離壩不遠(yuǎn)的地方引水發(fā)電；一種是混合式方案，即在上游某處作低壩抬高水位形成水庫，并利用河道的天然落差，采取較長引水系統(tǒng)，廠房置于壩址下游較遠(yuǎn)的地方引水發(fā)電。該電站對兩種方案進行了比較，最后選擇首部式（堤壩式）的開發(fā)方案。壩址選擇有上壩址和下壩址；上壩址位大梅蘭村東側(cè)，壩軸線距大梅蘭吊橋上游約18m，首部擋水建筑物為砼重力壩，壩高70m，壩頂閘孔溢流。左岸布置引水系統(tǒng)。該方案由于壩址河床沖積層厚10m左右，其下部存在一層厚度15～20m的∈1c12青灰色、紫紅色頁（泥）巖，屬薄層～碎裂狀結(jié)構(gòu)，已經(jīng)化或呈破碎狀，地基承載力不夠，需全部清除，開挖深度一般在25～30m，最深達(dá)34m。顯然在此筑壩不現(xiàn)實。下壩址位于小蓬祖村南側(cè)，壩軸線距離樂在二級電站壩址上游500m，壩段閘孔溢流。采用壩后式廠房，廠房位置設(shè)置在左岸壩段，壩址兩岸谷坡、巖層大都裸露， 石英砂巖為中厚～厚層狀結(jié)構(gòu)、多為弱風(fēng)化巖體。下壩址庫容可以增加500萬m3，引水線路可縮短2228m。通過技術(shù)經(jīng)濟比較，壩址選擇下壩址。 壩型本工程壩址以上流域?qū)俦眮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，洪水暴漲暴落，洪峰流量大，泄洪問題十分突出。同時壩址區(qū)河谷狹窄，兩岸地形陡峻，難以布置開敞式溢洪道，因此不適合布置土石壩，而適宜于布置從壩身泄洪混凝土壩型。本工程在項目建議書中曾作過混凝土重力拱壩方案, 隨著地質(zhì)工作的深入，摸清了壩址的基本地質(zhì)條件：雖然樞紐區(qū)兩岸谷坡，巖層大都裸露，巖性為泥質(zhì)粉砂巖、石英砂巖及砂巖夾頁巖，壩基可置于石英砂巖上，巖層風(fēng)化較淺，強度較高。但在壩區(qū)發(fā)現(xiàn)兩組發(fā)育的巖石節(jié)理：N5176?！?8176。W/NE∠8176。（與河流流向夾角60176。～83176。）、N66176?！?8176。W/SW∠83176?！?9176。（與河流呈37176?！?9176。）。受該兩組節(jié)理的切割，再加上巖層層理的影響，使兩岸壩肩巖體的完整性較差，壩肩的抗滑穩(wěn)定性特別是變形穩(wěn)定性難以滿足要求，對拱壩是不利的，因此選擇混凝土重力壩型。 樞紐總布置1）壩后式廠房方案采用壩體擋水和發(fā)電相結(jié)合，主、副廠房布置于壩后河床中部靠左部位。泄洪由左、右岸各設(shè)一體泄洪洞及壩身右側(cè)兩表孔溢流解決，泄洪洞兼沖沙及施工期導(dǎo)流。該方案主要水工建筑物有：混凝土重力壩、壩身泄洪表孔、左和右岸泄洪沖沙洞、壩后壓力鋼管及廠房。壩后式廠房樞紐布置方案的主要優(yōu)點為：① 廠房布置于壩后，廠房與壩布置緊湊，引水線路短，省去了引水隧洞和調(diào)壓井，工程征地較少；② 進水口設(shè)置事故閘門，廠房可省去2個主閥；③ 引水道水頭損失較小，動能指標(biāo)較優(yōu)；④ 泄洪洞可利用導(dǎo)流洞改建；⑤ 尾水歸槽平順，洪水期受泄洪影響小；⑥ 廠房緊接壩后布置，位于下游圍堰前，不需另建廠房施工圍堰。壩后式廠房樞紐布置方案的主要缺點為：① 建筑物布置集中，施工干擾大；② 總造價較左岸岸邊式廠房方案大；③ 受河床寬度的制約，不能在壩身上設(shè)置中孔，沖沙只能采用左、右岸兩條泄洪洞，由于水流不順直，沖沙效果較差；④ 溢流壩不能采用挑流消能，底流消能消力池較長，工程量大；⑤ 由于兩個泄洪洞閘門數(shù)量較多，且位置分散，給交通和運行管理帶來不便。2）引水地面式廠房方案經(jīng)各方案的優(yōu)、缺點比較可見，兩方案各有特色。根據(jù)專家咨詢意見及業(yè)主意見并綜合考慮各方面因素后推薦壩后式樞紐布置方案。 可行性研究報告推薦方案的主要內(nèi)容 樞紐總布置壩后式廠房樞紐布置方案的思路是壩體擋水和發(fā)電相結(jié)合，發(fā)電廠房布置于壩后河床靠左部位，以簡化引水系統(tǒng)。由于壩址河谷狹窄，不能布置開敞式溢洪道，泄洪問題由左、右岸各一條泄洪洞及壩身右側(cè)兩孔溢流表孔解決。泄洪洞兼作沖沙洞，在工程施工期還兼作導(dǎo)流洞。開關(guān)站位置在左岸壩肩坡處。該樞紐布置方案水工建筑物包括混凝土重力壩、壩身泄洪表孔、左岸泄洪沖沙洞（兼導(dǎo)流洞）、右岸泄洪沖沙洞（兼導(dǎo)流洞）、壩后壓力鋼管及壩后廠房。根據(jù)擋水、引水發(fā)電和泄洪的功能要求，壩體布置為四大部分：左岸非溢洪壩段、引水發(fā)電壩段、泄洪表孔壩段及右岸非溢流壩段；引水系統(tǒng)采用單管單機的供水方式。 建筑物1）擋水建筑物，壩頂長度130m，。重力壩基本斷面為三角形，上游壩面鉛直,下游壩面對面1∶，∶，有利于壩體抗滑穩(wěn)定。壩身設(shè)置2個泄洪表孔，（寬高），溢流堰后為坡度1∶，下游壩面與消力池底板間采用反弧連接，反弧半徑為40m。根據(jù)閘門操作要求，壩頂閘墩長度確定為15m。泄洪消能方式采用底流式消力池消能，消力池長約65m，池寬21m。泄洪量為：，相應(yīng)最大下泄流量為1623m3/s（其中溢洪道泄量為395m3/s，%），削峰87m3/s；，相應(yīng)最大泄流量為2512m3/s（其中溢洪道泄量為1001m3/s，%），削峰58m3/s。壩基巖體設(shè)置防滲帷幕，防滲底界為5Lu，并伸入相對隔水層5m。帷幕設(shè)置為單排。對整個壩基進行固結(jié)灌漿，以填充壩基淺層裂隙，提高壩基的抗?jié)B透穩(wěn)定性；加固壩基巖體，提高壩基巖體的變形模量，承載力及夯實性，增強壩基巖體的整體性，固結(jié)灌漿按梅花布置，。2）引水系統(tǒng)本電站裝機為215MW，設(shè)計水頭57m，，引水系統(tǒng)由發(fā)電壩段、進水口、壩內(nèi)埋管及壩后廠房組成。發(fā)電廠房壩段位于河床中部偏左處，壩段長28m，在1533m高程處向前懸挑6m布置通倉式電站進水口，進水口底板高程為1543m。攔污柵為通倉布置，各機組段相互連通。設(shè)垂直攔污柵，兩臺機共布置4孔，每孔設(shè)備攔污柵一道，過柵流速小于1m/s，攔污柵底檻平臺高程15