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      水利樞紐壩址選擇建筑物布置研究

      2018-09-14 11:00:54李貴良
      青年時代 2018年16期
      關(guān)鍵詞:壩址

      李貴良

      摘 要:對于水利樞紐而言,壩址的選擇以及建筑物的布置對于其功能的發(fā)揮起到了重要的作用。本次研究筆者將以左江水利樞紐作為研究對象,以具體的案例來分析水利樞紐在壩址選擇過程中應(yīng)該注意的事項(xiàng)以及怎樣合理布置建筑物。為今后其他相似工程的開展提供理論借鑒。

      關(guān)鍵詞:水利樞紐;壩址;建筑物布置;左江水利樞紐

      水利樞紐在正式開展建設(shè)之前需要先完成相關(guān)的考察和核對工作,對當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)條件、水土環(huán)境等進(jìn)行全面的勘察和分析,壩址的選擇關(guān)乎到之后水利樞紐整體功能的發(fā)揮情況[1]。另外,在建設(shè)水利樞紐時還需要對樞紐的相關(guān)建筑物開展合理的布置,為水利樞紐各項(xiàng)功能的實(shí)現(xiàn)起到輔助作用[2]。

      一、左江水利樞紐情況概述

      左江水電站坐落于廣西自治區(qū)的南部地區(qū),左江中上游的崇左市,屬于左江干流的第一個梯級,與第二個梯級先鋒水利樞紐和山秀水電站(第三個梯級)距離分別相距6km和85km,和省會城市南寧市相距136km。該水利樞紐的主要功能是發(fā)電,另外還有水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游、灌溉和航運(yùn)等輔助功能。壩址以上可以控制的集雨面積超過了26172km2,水庫的正常水位為108m,屬于日調(diào)節(jié)水庫,每年平均發(fā)電量超過了3億kwh。

      在左江水利樞紐當(dāng)中的擋水建筑物包含河床式廠房、接頭土壩(右岸、左岸)、混凝土重力壩(左岸)、下游側(cè)還包含工作橋和交通橋。

      二、廣西左江水利樞紐的壩址選擇

      該水電站的壩址選擇最早開始于上世紀(jì)70年代,當(dāng)時在輝村選擇了水利樞紐的壩址,開展樞紐布置和相關(guān)工程勘察工作。初步設(shè)計在1978年完成,當(dāng)時也通過了自治區(qū)相關(guān)部門的審核。重新立項(xiàng)是在1988年,之后便開始開展水電站的可行性研究。進(jìn)一步細(xì)化壩址的選擇地址,選擇了牛仔灘壩址和輝村壩址,前者在后者壩址位置下游6km的地方,火成巖是其基巖的主要構(gòu)成成分,河口的位置更加開闊,岸肩地質(zhì)條件更高,所獲得的水頭要比輝村高出4m左右,不管是從水力資源的利用效率還是地質(zhì)條件方面,牛仔灘壩址的優(yōu)越性更加顯著。但是在實(shí)際工程開展的過程中卻面臨了比較棘手的問題,第一,先鋒水輪泵站已經(jīng)在1966年建成,若把這個水輪泵站毀掉重新建設(shè),那么會影響到2000多畝地的灌溉,而且還需要考慮到施工期和建成之后灌溉區(qū)域內(nèi)的灌溉問題,與地方利益息息相關(guān),處理難度大。第二,在這個位置修建大壩將會對附近的鐵路線路產(chǎn)生影響,鐵路部門可以將這段鐵路進(jìn)行修改,但是會增加不必要的投資,而且這些投資則是需要由地方部門來承擔(dān),地方財力無法承受。輝村壩址則是處于火成巖和灰?guī)r相互交接的地帶,右岸的地形坡度更加舒緩,有國家公路經(jīng)過這里,地方財力仍然可以承受,而且不涉及到地方比較大的利益問題,所以在綜合考量了各種影響因素之后,最終所選擇的壩址就是在輝村。

      在可行性研究階段,制定了3條可供選擇的壩線,其中一條是之前留下的舊的壩線,還有兩條則是在下壩上游位置,其中第三條壩線由于彎度比較大,左岸河壁比較陡峭,在布置的過程中難度比較大,所以放棄。第二條線路可以避開鐵路,但是河寬比較窄,河床的巖溶比較發(fā)育,可能會存在滲漏通道,右岸的巖溶漏斗數(shù)量很多,防滲處理工程難度極大。在施工的過程中需要先對船閘進(jìn)行施工,再借助于其作用來實(shí)現(xiàn)明渠的倒流。廠房相關(guān)的建筑和大壩同時開展施工工作,資金集中度比較大,而且難度大,實(shí)現(xiàn)起來不容易。下壩線因?yàn)榫邆涫至己玫目绾犹烊桓羲琳?,可以借助這種地質(zhì)條件來使壩基防水工程量減少,河道的寬度要比上壩線寬度超出40m左右,借助于樞紐建筑物布置的方式,可以借助于地形的優(yōu)勢來減少大壩施工所帶來的干擾。

      三、廣西左江水利樞紐的建筑物布置

      (一)溢流閘壩相關(guān)建筑物的布置

      這是屬于低水頭水利設(shè)施,所采用的布置形式是有閘控制,低堰大孔口的布置方式。在對已有的相關(guān)方案進(jìn)行比對之后,所選擇的閘孔為10孔,溢流前緣的長度共計為178m,屬于混凝土重力壩的形式,剖面為WES樣式,高程為94.0m。在溢流壩的內(nèi)部設(shè)置有專門的排水廊道,廊道是灌漿構(gòu)成,底部高程具體數(shù)值為83.3m,電站廠房和廊道、閘壩的兩端邊墩豎井采用樓梯的方式連接起來。左邊和右邊的邊墩的厚度為5m,而中間的邊墩厚度為3m(除了和施工縱向圍堰相銜接使用的邊墩),每一個閘孔都需要設(shè)置專門的露頂定輪工作閘門,同時還需要設(shè)置用于檢修的門。需要使用專門的啟閉機(jī)設(shè)備來完成工作閘門的啟閉,將其布置在工作橋上,而檢修門則是需要使用壩頂門機(jī)來完成啟閉工作,軌距為7m,重2×800kN。

      (二)電站廠房建筑的布置

      由于本次的水電樞紐屬于河床式電站,所以需要設(shè)置專門的浮筒式欄完成排污工作。在電站的廠房當(dāng)中設(shè)置了軸流轉(zhuǎn)漿式機(jī)組,設(shè)計的過程中,要求平均水頭應(yīng)當(dāng)達(dá)到14.12m。電站廠房的總體長度為83.5m,分為安裝間、主機(jī)間,長度分別為25m和58.5m。共有4個機(jī)組,不同的機(jī)組距離機(jī)組中心的距離也是不同的,1#、2#、3#和4#機(jī)組和機(jī)組中心距離分別為17m和19m。主機(jī)下游側(cè)尾水管頂部會布置副廠房,在這個房間當(dāng)中是用于電氣系統(tǒng)的布設(shè),副廠房也分為兩個,另一個則是安裝在安裝間以下,用于對水系統(tǒng)、油氣系統(tǒng)等進(jìn)行布設(shè)。安裝場地面的高程比較高,高度達(dá)到了102m左右,設(shè)備進(jìn)場的方式是采用垂直進(jìn)入的,而工作人員進(jìn)入廠房時則需要進(jìn)入到廠樓的副廠房當(dāng)中,在進(jìn)入到內(nèi)部樓梯之后就可以進(jìn)入到不同的運(yùn)行層了。

      (三)非溢流壩段相關(guān)建筑物的布置

      非溢流壩段分為左岸和右岸,其中左岸所采用的類型屬于混凝土重力壩,壩段的長度為70m,壩高為35.3m,在壩體的中部設(shè)置了專門用于檢修的閘門,壩頂門機(jī)軌道一直延伸到壩段的末端位置,為了滿足今后可能會擴(kuò)建船閘的需要,同時在設(shè)計的過程中預(yù)留了船閘位置,中越120t的機(jī)動船隊(duì)位置。右岸采用框格填渣壩的方式。

      (四)水坡相關(guān)建筑物的布置

      該水利樞紐的通航建筑物在設(shè)計了眾多方案之后,通過對比和選擇最終使用的是水坡升船機(jī)的方式,按照120t船隊(duì)的標(biāo)準(zhǔn),年貨運(yùn)量為50×104t的標(biāo)準(zhǔn)來開展具體的設(shè)計。在開展總體布置時,需要把水坡布置在左岸的山坳當(dāng)中,主要是為了減少大壩的施工量,也減少了土石開挖所帶來的時間和人力資源成本等。本次設(shè)計的水坡坡首分為了兩段,第一段的結(jié)構(gòu)為“U”型結(jié)構(gòu),是由底板整體和側(cè)墻構(gòu)成的結(jié)構(gòu),是擋水建筑物的組成部分,而第二段則是由工作門和推進(jìn)機(jī)所構(gòu)成的船舶停泊區(qū)域,所采用的結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土塢式結(jié)構(gòu)。推進(jìn)機(jī)是水坡機(jī)電部分當(dāng)中最主要的設(shè)備,包含滑動擋水板和牽引機(jī)車。整個坡槽沿著縱向設(shè)置構(gòu)造縫,設(shè)置時每隔25m設(shè)置一道,為了給交通和工程檢修提供便利,坡槽的兩側(cè)需要布置相應(yīng)的交通便道。

      四、結(jié)束語

      在水利工程建設(shè)的過程中必須要在設(shè)計階段做好壩址的位置選擇[3]。在選擇壩址的具體位置時,所需要考慮的因素眾多,比如環(huán)境因素、經(jīng)濟(jì)因素,是否會對已有的設(shè)施產(chǎn)生不良影響等,綜合各種因素之后選擇更加合適的壩址,同時還需要對水利樞紐建設(shè)過程中的相關(guān)建筑物進(jìn)行合理的布置,促進(jìn)大壩功能的發(fā)揮。

      參考文獻(xiàn):

      [1]鄭光俊,陳志康,徐靜,等. 拉洛水利樞紐瀝青混凝土心墻壩設(shè)計研究[J].中國水利, 2016(20):39-41.

      [2]趙景志,廖瑜,代長賢.都柳江紅巖水利樞紐工程布置方案研究[J].廣東水利水電, 2016(11):5-10.

      [3]蔡應(yīng)心.二甲溝水庫樞紐工程壩址布置方案研究[D].黑龍江大學(xué), 2016.

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