【導(dǎo)讀】貴州省臺(tái)江縣交迷電站。貴州省臺(tái)江縣水利局勘查設(shè)計(jì)隊(duì)

　　

【正文】 積小，交迷水電站排沙要采取必要的措施，采用排沙設(shè)備和蓄清排渾的運(yùn)用方式，即非汛期水庫不排沙，而在汛期 5～ 7 月份，利用溢洪或其它方式進(jìn)行排沙，使水為維持在設(shè)計(jì)狀態(tài)下正常運(yùn)行，發(fā)揮其應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)效益，所以選擇方案二。 方案二：在溢流壩上安裝表孔尺寸為 52m6m（孔數(shù) 高 寬）的自動(dòng)翻板閘門，溢 流凈寬 30m，自動(dòng)翻板閘門堰頂高程 。 翻板閘門全開后的泄流量計(jì)算公式為： Q =? ε σ smb（ 2g） 1/2H3/2 上述公式中： ε側(cè)收縮系數(shù)，可在 ～ 間取值； σ s為淹沒系數(shù)；m 為流量系數(shù)，可取 m=； η 為折減系數(shù)，無資料時(shí)一般可取 ～ （門高時(shí)取大值，門矮時(shí)取小值）。 臺(tái)江縣交迷電站項(xiàng)目建議書 27 表 各方案不同頻率洪峰流量相應(yīng)壩前水位表 項(xiàng)目 指標(biāo) 單位 水位情況 P=% 洪峰流量 （ m3/s） 設(shè)計(jì)洪水位 （ m） 最大下泄量 （ m3/s） 380 最大庫容 （萬 m3） 最大下游水位 （ m） P=% 洪峰流量 （ m3/s） 314,5 設(shè)計(jì)洪水位 （ m） 最大下泄量 （ m3/s） 315 最大庫容 （萬 m3） 最大下游水位 （ m） P=% 洪峰流量 （ m3/s） 設(shè)計(jì)洪水位 （ m） 最大下泄量 （ m3/s） 270 最大庫容 （萬 m3） 最大下游水位 （ m） P=% 洪峰流量（ m 3/s） （ m3/s） 設(shè)計(jì)洪水位（ m） （ m） 最大下泄量 (m 3/s) （ m3/s） 235 最大庫容（萬 m 3） （萬 m3） 最大下游水位 （ m） P=10% 洪峰流量 （ m3/s） 設(shè)計(jì)洪水位 （ m） 最大下泄量 （ m3/s） 180 最大庫容 （萬 m3） 最大下游水位 （ m） P=20% 洪峰流量（ m3/s） （ m3/s） 設(shè)計(jì)洪水位（ m） （ m） 最大下泄量 (m3/s) （ m3/s） 130 最大庫容（萬 m3） （萬 m3） 臺(tái)江縣交迷電站項(xiàng)目建議書 28 特征水位的確定 根據(jù)以上調(diào)洪泄流能力的計(jì)算成果，推算出該電站的特征水位如下： 當(dāng)正常蓄水位為 時(shí)： （ 1）大 壩： 設(shè)計(jì)洪水位為 ， 相應(yīng)下游水位 。 校核洪水位為 ， 相應(yīng)下游水位 。 （ 2）廠 房： 廠房 洪水為上游大壩相應(yīng)頻率的洪水下泄量在水位流量關(guān)系曲線上查得： 設(shè)計(jì)洪水位為 ， 校核洪水位為 。 正常尾水位為 回水計(jì)算 因?yàn)槭切⌒退?庫 ，水庫回水長(zhǎng)度短，故采用近似的方法來計(jì)算回水。 計(jì)算方法：采用包愛里公式法。 計(jì)算公式：回水曲線全長(zhǎng)為； L=2ΔH1/i 曲線上任意一點(diǎn)的壅水高度為 ΔHA=ΔH1（ LLA/L） 2 式中： L回水曲線全長(zhǎng)； LAA 點(diǎn)距壩址的距離； ΔH1壩前壅水高度； ΔHAA 點(diǎn)處的壅水高度； 臺(tái)江縣交迷電站項(xiàng)目建議書 29 i平均河床比降。 經(jīng)計(jì)算：正常蓄水位回水曲線長(zhǎng) km。 電站規(guī)模 徑流調(diào)節(jié)計(jì)算 基本資料 ① 、水文徑流系列是由前面徑流計(jì)算推求； ② 、庫容曲線是根據(jù) 1： 10000 的軍用地形圖量算繪制而成； ③ 、壩址、廠房水位流量關(guān)系。 計(jì)算原則和方法 該電站為徑流式電站。采用時(shí)歷法逐年作水能計(jì)算，選用設(shè)計(jì)保證率相對(duì)應(yīng)，故該電站保證率采用 P=85%，保證流量 。依據(jù)這一原則進(jìn) 行選擇計(jì)算。 裝機(jī)容量選擇 依據(jù)本電站的水頭和流量條件，初步兩種正常蓄水位共 3 種裝機(jī)方案，采用時(shí)歷法無調(diào)節(jié)計(jì)算。結(jié)果見表 33。 表 33 各裝機(jī)動(dòng)能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較表： 正常水位（ m） 正常尾水位（ m） 死水位（ m） 正常水位庫容（萬 m3） P=85%保證流量（ m 3/s） 臺(tái)江縣交迷電站項(xiàng)目建議書 30 加權(quán)平均水頭 H J（ m） 21 最大水頭（ m） 22 最小水頭（ m） 20 水輪機(jī)型號(hào) HL240WJ71 發(fā)電機(jī)型號(hào) SFW25012/1430 設(shè)計(jì)水頭（ m） 21 設(shè)計(jì)流量（ m 3/s） 3 保證出力（ kw） 168 裝機(jī)容量（ kw） 2250 N 裝下多年平均出力（ kw） 多年平均發(fā)電量（萬 ） 225 年利用小時(shí) 4500 該電站為徑流式電站，利用水頭不高，裝機(jī)規(guī)模小，選用裝機(jī)為2250KW 的規(guī)模供電相對(duì)平穩(wěn)。 水輪機(jī)額定水頭和機(jī)組型式選擇 （ 1 ）機(jī)組型式選擇為： 安裝 HL240WJ71 和水輪發(fā)電機(jī)組SFW25012/1430。 （ 2）水輪機(jī)額定水頭：根據(jù)徑流式電 站，其加權(quán)平均水頭按公式 計(jì)算得 ，按《水電水能設(shè)計(jì)規(guī)程》（ SL7694） “ 水輪機(jī)設(shè)計(jì)水頭確定原則，壩后式電站， HP/HPj=～ ，（ HP設(shè)計(jì)水頭， HPj加權(quán)平均水頭），設(shè)計(jì)水頭取加權(quán)平均水頭的 ”，即電站設(shè)計(jì)水頭為 21m。 臺(tái)江縣交迷電站項(xiàng)目建議書 31 多年平均出力； 多年平均發(fā)電量： 225 萬 裝機(jī)年利用小時(shí)： 4500 小時(shí) 經(jīng)過比較和業(yè)主要求，初選按水庫淹沒損失小來確定正常蓄水位為 方案，選擇 2250Kw 裝機(jī)規(guī)模。 水庫泥沙沖淤分析 本流域泥沙主要來自暴雨對(duì)區(qū)內(nèi)裸露表土的侵蝕及雨洪對(duì)地表、河床的沖刷，因此來沙量絕大部分集中在汛期。 由于壩址處無實(shí)測(cè)泥沙資料，泥沙淤積根據(jù)流域現(xiàn)場(chǎng)查勘，結(jié)合貴州省地表水資源成果對(duì)泥沙分區(qū)成果進(jìn)行綜合考慮。 參考水文圖集，綜合分析，壩址處多年平均懸移質(zhì)輸沙模數(shù)取 100t/km2，則懸移質(zhì)多年平均輸沙量為 萬 t，多年平均含沙量為 kg/m3，多年平均輸沙率為 kg/s；推移質(zhì)輸沙量按懸移質(zhì)的 20%考慮，則推移質(zhì)多年平均輸沙量為 萬 t。交迷水電站壩址年輸沙量為 萬 t。 根據(jù) 計(jì)算結(jié)果分析，該水電站由于是低堰，泥沙的淤積量相對(duì)較大，所以建議設(shè)置沖沙孔長(zhǎng)年沖沙。 臺(tái)江縣交迷電站項(xiàng)目建議書 32 4 主要建筑物布置 工程等級(jí)和標(biāo)準(zhǔn) 電站初選裝機(jī)容量 2250kw，最大壩高 5 m，最大總庫容 萬 m3，根據(jù)國家水利工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（ SL252—2021）和《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（ GB50201—94）的有關(guān)規(guī)定，本工程屬 V等工程，主要永久建筑物屬 V 等 5 級(jí)建筑物，次要建筑物為 5 級(jí)。按規(guī)范要求，大壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為 20 年一遇，校核洪水為 50 年一遇，水電站廠房屬 V 等 5 級(jí)建筑物，相應(yīng)設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn) 為 30 年一遇，校核洪水按 50 年一遇，臨時(shí)建筑物為 V 等 5 級(jí)，相應(yīng)洪水標(biāo)準(zhǔn)為 5 年一遇。 根據(jù)《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（ GB18306—2021），場(chǎng)區(qū)地震動(dòng)峰值加速度＜ ，地震動(dòng)反應(yīng)譜特性周期為 ，相應(yīng)地震基本烈度小于 6 度，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定。 、選型及布置 工程選址 根據(jù)交迷電站所處位置以及結(jié)合外業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)踏勘：初選大壩壩址位于交迷村 以下 3 公里 河段，距臺(tái)江縣城 50km。由于受淹沒農(nóng)田的控制和該河段地勢(shì)平緩及河谷較開闊，所以該河段可開發(fā)利用水頭不高，本身該級(jí)電站開民方式混合式，大 壩不高，所以交迷電站壩址是唯一的。 大壩選型 交迷電站大壩壩址位于交迷村寨下游，河床寬度約為 30～ 35m，河床高程 左右，兩岸坡度 35～ 45176。 壩址河谷橫斷面呈不對(duì)稱 “U”型谷，為中低山侵蝕地貌，海拔高程 690～臺(tái)江縣交迷電站項(xiàng)目建議書 33 750m。兩岸邊坡整體較穩(wěn)定，河床及兩岸覆蓋層厚度不大。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開挖資料顯示：左壩肩巖體強(qiáng)風(fēng)化帶為 0m～ 3m， 等風(fēng)化帶 10m～ 20m，微風(fēng)化 20m～ 35m。右壩肩巖體風(fēng)化帶為 0～ 2m，強(qiáng)風(fēng)化帶為 0m～ 5m，中等風(fēng)化帶為 7m～ 12m。微風(fēng)化 12m～ 20m，壩基中等風(fēng)化帶 2m～ 4m。 由于該電站庫內(nèi)農(nóng)田高程 ，為正常水位不淹沒 農(nóng)田，所以考慮正常蓄水 位 為 。從該壩址處地形地貌及風(fēng)化程度來看可以建低堰滾水壩。 工程布置 交迷電站工程的功能主要是以發(fā)電為主?？衫寐洳畈淮蟆＝Y(jié)合工程樞紐地形具體情況，按照技術(shù)上安全可行、投資省、水頭損失小的的建筑物選線及布置原則，擋水水頭不高，電站為 引水 式電站。在大壩右岸 設(shè)置一取水口 ,利用近 1 公里的引水渠道引至壓力前池 ,再經(jīng) 1 公里的壓力隧洞后接電站廠房 ,溢流壩段布置在原河道。整個(gè)工程樞紐由原河道的溢流 壩 、 右岸 渠道、前池、壓力隧洞、發(fā)電廠房及升壓站等 組成。 主要建筑物 攔河壩設(shè)計(jì) 壩基覆蓋層厚 1～ 2 m，由于受地形和淹沒農(nóng)田的限制，正常蓄水位高程 m， 壩頂高程為 m， 壩頂全長(zhǎng) 40 m，溢流段長(zhǎng) 30 m，為全斷面溢流。溢流壩堰頂高程 ，上設(shè) 2 m 高的自動(dòng)翻板閘門，溢流堰為寬頂堰形式，堰頂 寬 3m。攔河壩兩岸采用嵌墻形式嵌入岸坡，嵌墻寬 3m。為保證 右 岸農(nóng)田不受沖毀， 右 岸設(shè)堤護(hù)岸。 壩 體 采用 二 級(jí)配 C15埋石混凝土，自動(dòng)翻板門采用二級(jí)配 C25 混凝土。 臺(tái)江縣交迷電站項(xiàng)目建議書 34 攔河壩應(yīng)力及穩(wěn)定分析 荷載及其組合 1 荷載計(jì)算 （ 1）永久荷載 ① 壩自重 混凝土容重： Υc =24KN/m3。 （ 2）可變荷載： ② 正常蓄水位靜水壓力 包括閘壩體上、下游面的水平向水壓力和豎直向的水重。水平向水壓力按三角形分布，計(jì)算公式： Pw = 1/2 ΥwH2 式中： Υw—水的容量，取 。 H—相應(yīng)計(jì)算工況的作用水頭（ m）。 ③ 泥沙壓力 水平泥沙壓力不計(jì)入。 ④ 浪壓力 本水庫屬內(nèi)陸?yīng)M谷水庫，平均浪高、平均波長(zhǎng)按官廳水為 公式計(jì)算： Gh/v0 2 = 1/12(gD/v0 2 ) 1/3 gLm /v0 2 = 1/(gD/v0 2 ) 1/ 式中： h—浪高（ m）； Lm—平均波長(zhǎng)（ m）； 臺(tái)江縣交迷電站項(xiàng)目建議書 35 υ0—計(jì)算風(fēng)速（ m/s），正常工況取 50 年一遇年最大風(fēng)速 計(jì)算，校核工況取多年平均最大風(fēng)速計(jì)算： D—風(fēng)區(qū)長(zhǎng)度（ m），取 1500m。 浪壓力標(biāo)準(zhǔn)值計(jì)算 公式： Pwk =1/4ΥwLm(h1%+hz) 式中： Υw—水的容重（ kN/m3）； h1%—累積頻率為 1%的波高（ m）； hz—波浪中心線至計(jì)算水位的高度（ m），按下式計(jì)算： hz =∏ h21%/ Lmcth 2∏ H/ Lm H—擋水建筑物迎水面的水深（ m）。 ⑤ 動(dòng)水壓力 本階段未計(jì)動(dòng)水壓力。 ⑥ 揚(yáng)壓力 不考慮采用抽排水降壓措施，不考慮折減。 （ 3）特殊荷載： ⑦ 地震荷載 工程區(qū)地震基本烈度小于 VI度，故不計(jì)算地 震荷載。 ⑧ 校核洪水位靜水壓力 計(jì)算方法同荷載 ② 。 ⑨ 設(shè)計(jì)洪水位靜水壓力 計(jì)算方法同荷載 ② 。 2 荷載組合 臺(tái)江縣交迷電站項(xiàng)目建議書 36 本工程壩體斷面設(shè)計(jì)時(shí)，承載能力極限狀態(tài)作用的基本組合和偶然組合見表 421。 表 421 承載能力極限狀態(tài)作用組合 荷 載 組 合 主要考慮情況 組 合 考 慮 的 荷 載 基本組合 ① +② +③ +④ +⑥ 正常蓄水位情況 基本組合 ① +② +③ +④ +⑨ 設(shè)計(jì)蓄水位情況 特殊組合 ① +③ +④ +⑥ +⑧ 校核洪水位情況 壩 穩(wěn)定及應(yīng)力控制標(biāo)準(zhǔn) 1 壩穩(wěn)定控制標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL3192021）規(guī)定，抗滑穩(wěn)定采用下列表達(dá)式： k =（ f1∑ w+C1a） /∑ P； K = f∑ w/∑ P ?1= c1 = ?= 應(yīng)力計(jì)算公式： σy =∑ w/A177?！?wx/J 應(yīng)力控制指標(biāo)： 根據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》（ SL3192021）規(guī)定，控制如下： （ 1）在各種計(jì)算情況下，壩基層最大應(yīng)力不大于地基允許承載力1500Kpa； （ 2）非地震情況下，不應(yīng)出現(xiàn)拉應(yīng)務(wù)； 臺(tái)江縣交迷電站項(xiàng)目建議書 37 （ 3）地震情況下拉應(yīng)力不大于 100kpa。 計(jì)算工況及相應(yīng)水位： 計(jì)算情況及相應(yīng)水位