地理位置
思林水電站位于貴州省思南縣境內(nèi)的烏江上,是烏江干流的第八級梯級電站,距上游在建構皮灘電站89km,距下游擬建沙沱水電站115km,距烏江河口涪陵市366km。樞紐工程開發(fā)任務以發(fā)電為主,其次為航運,兼顧防洪、灌溉等。本電站廠房為引水式地下廠房。引水發(fā)電系統(tǒng)為“一洞一機”布置形式,整個系統(tǒng)不設調壓井。電站水庫為季調節(jié),但為留出防洪庫容,多按日調節(jié)運行。電站預計2008年8月第一臺機組發(fā)電。
樞紐布置
樞紐布置為攔河壩采用碾壓混凝土重力壩,壩身表孔泄洪,戽式消力池消能防護;右岸布置引水發(fā)電系統(tǒng),廠房為地下式布置;左岸布置單級垂直升船機。
碾壓混凝土重力壩壩頂高程452米,最大壩高117m,壩頂全長326.5m。溢流堰面設計為WES實用堰面曲線,弧形閘門前設置一道檢修閘門門槽。水庫正常蓄水位440m,相應庫容12.05億立方米,調節(jié)庫容3.17億立方米,屬日周調節(jié)水庫。烏江思林水電站總裝機容量為105萬千瓦,設計安裝4臺26.25萬千瓦水輪發(fā)電機組。多年平均發(fā)電量40.64億kW.h。過壩船舶噸位500t級,年過壩能力為375.69萬t。 機組最大水頭60m, 加權平均水頭68.5 m,額定水頭64.0m ,最小水頭57.6m。
本工程大壩、泄洪建筑
物和電站進水口的洪水標準按500年一遇洪水設計,5000年一遇洪水校核。電站廠房的洪水標準按200年一遇洪水設計,500年一遇洪水校核。消能防沖建筑物采用100年一遇洪水標準設計。引水系統(tǒng)采用一洞一機單元式供水方式,進水口采用岸塔式,引水隧洞和壓力鋼管直徑分別為12.6m、8.8m。主廠房、主變洞布置在右岸山體中,主機間安裝四臺250MW機組,安裝間和副廠房分設右、左側,主變洞內(nèi)設置四臺主變壓器。
左岸設置單級垂直升船機,按鋼繩卷揚機平衡重式垂直升船機方案設計。整個通航建筑物由上游引航道、中間通航渠道,垂直升船機本體段和下游引航道等四個部分組成,全長約1100m。
勘測設計過程
思林水電站的勘測設計始于20世紀70年代。貴陽院于1984年3月提出《烏江干流補充規(guī)劃思林梯級工程地質報告》,1986年7月提出《烏江構皮灘至思南河段開發(fā)規(guī)劃報告》。
1987年元月貴陽院開始思林水電站可行性研究工作,于1990年7月提交《思林水電站可行性研究報告》(相當于預可研報告)。
1991年元月貴陽院開始思林水電站初步設計工作。1994年12月完成《烏江思林水電站初步設計報告》,并根據(jù)水規(guī)字(1994)0006號文《關于調整水電工程設計階段的通知》,將報告改為《烏江思林水電站可行性研究報告》。
1995年5月13—17日,水電總院會同貴州省計委主持召開了烏江思林水電站可行性研究報告(等同原初步設計報告)審查會議,并通過了審查。
2001年9月,烏開司委托貴陽院編制思林水電站可行性研究報告復核工作大綱。貴陽院于2001年11月提交《烏江思林水電站可行性研究報告復核工作大綱》,并根據(jù)烏開司要求,于2002年8月開始思林水電站可行性研究報告修編工作。
二、主要設計負責人
貴陽院于2002年8月成立思林水電站勘測設計項目部,韋曉明任項目經(jīng)理,呂軍任設總。2003年4月,李宇任項目副經(jīng)理,2003年12月,徐光祥任項目副經(jīng)理。2004年8月,呂軍任項目經(jīng)理,2005年1月,羅光其、張超杰任項目副經(jīng)理,金誠任項目設總。2007年11月,金誠任項目經(jīng)理,龍起煌任項目設總。
三、可研修編階段主要工作內(nèi)容
1、水庫實物指標全面復核;
2、延長徑流系列;1991年—1999年;
3、分析受構皮灘水電站水庫調蓄影響下的思林水電站設計洪水;
4、編制水土保持方案報告書;
5、根據(jù)近年來頒發(fā)的設計規(guī)范和機電設備制造水平,對水工、施工、機電等設計內(nèi)容進行布置優(yōu)化、結構復核以及設備選型;
6、根據(jù)編制年的政策和價格水平進行設計概算重編。
2003年11月,貴陽院編制了《烏江思林水電站工程項目建議書》,2004年4月,中國國際工程咨詢公司對項目建議書進行了評估。貴州省發(fā)改委和烏開司申報了《烏江思林水電站工程項目建議書》。
2005年5月,貴陽院編制完成了《烏江思林水電站“三通一平”等工程環(huán)境影響報告書》,同月通過了貴州省環(huán)境工程評估中心組織的審查。
2005年5月,貴陽院編制完成了《烏江思林水電站工程水土保持方案報告書》,并通過了水電總院組織的技術評審。
2005年6月,貴陽院編制完成了《烏江思林水電站環(huán)境影響復核報告書》,同月通過國家環(huán)??偩汁h(huán)境工程評估中心組織的技術評審。
建設征地及移民安置規(guī)劃設計工作從2003年7月開始,歷經(jīng)實物指標調查、移民安置規(guī)劃、征求意見后修改和可研報告審查后修改4個階段的工作,于2005年8月完成《思林水電站建設征地及移民安置規(guī)劃設計報告書》(審定本)。
2005年6月,貴陽院完成了《烏江思林水電站可行性研究修編報告》,同年7月29日至8月1日,水電總院在貴陽主持召開了烏江思林水電站可行性研究修編報告審查會,并通過審查。
2006年10月,國家發(fā)改委以發(fā)改能源(2006)2263號文同意建設烏江思林水電站,工程正式開工。大壩碾壓混凝土于2006年11月開始澆筑。
四、可研修編階段主要成果
1、設計洪水成果的確定
考慮了構皮灘水電站的調蓄作用,校核洪水標準(P=0.02%)洪水由35400立方米/秒減少為33700立方米/秒,設計洪水標準(P=0.20%)洪水由27900立方米/秒減少為26600立方米/秒。
據(jù)此,擬定了7個表孔(孔口尺寸13米×21.50米,堰頂高程418.50米)、1個底孔的泄洪方案與可研階段7個表孔(孔口尺寸15米×20米,堰頂高程420米)、2個底孔方案進行比較,并結合通航建筑物軸線位置調整,最終選定7個表孔、1個底孔方案為泄水建筑物的孔口布置方案。
2、取消尾水調壓室
經(jīng)過調節(jié)保證計算論證取消了尾水調壓室,尾水系統(tǒng)采用1洞1機的布置方式。根據(jù)水力學模型試驗成果,戽式消力池消能較充分,池后水流穩(wěn)定,確定尾水出口緊靠戽式消力池出口外側布置的方案。同時鑒于一、二號機組尾水隧洞相對較長,為滿足機組尾水管真空度要求,加大了一、二號機組尾水隧洞的斷面尺寸。
3、通航建筑物中心線外移
結合溢流前緣寬度的縮窄,將通航建筑物中心線外移34米,通航線路長951.80米,縮短了144.84米,邊坡高度由原設計200米降低至170米,減少了邊坡開挖及支護工程量。通航建筑物塔樓段根據(jù)布置較原方案上移149米,基礎布置于T1y2-2,基礎及邊坡穩(wěn)定條件有明顯改善。
五、施工設計優(yōu)化
施工圖設計階段,根據(jù)開挖揭露的地質情況和設備招標情況,貴陽院進一步開展設計優(yōu)化工作:
1、根據(jù)左、右導流洞開挖揭露的地質條件,通過大量水力學分析和結構復核工作,部分洞段改全斷面混凝土襯砌為混凝土 噴混凝土聯(lián)合襯砌,為2005年11月工程截流提供了技術保障,同時節(jié)約投資約5000萬元;
2、根據(jù)大壩建基面物探成果和巖體物理力學指標復核,通過壩體穩(wěn)定和應力計算復核,水力學模型試驗驗證,大壩建基面平均抬高5米。
3、根據(jù)水輪機組招標情況,進一步復核調節(jié)保證計算后,一至三號機引水隧洞調整為空間交叉布置。
技術特點
一、高過水土石圍堰
從簡化臨建工程規(guī)模、節(jié)約投資、縮短工期的角度出發(fā),思林水電站前期選用過水圍堰擋水、隧洞泄流、河床度汛的枯期導流方式。中、后期則采用在壩體上預留缺口,汛期洪水由導流洞、壩體缺口及底孔聯(lián)合下泄的全年導流方式。上游土石過水圍堰高度達48米,2007年汛期圍堰過水流量達3000立方米/秒,過水后檢查僅發(fā)現(xiàn)原過流面板分縫處發(fā)生局部沉陷。
二、施工總布置
施工總布置緊湊,充分利用永久建筑物的場地先期布置施工臨建設施。右岸巖門料場、人工砂石料加工系統(tǒng)、混凝土加工系統(tǒng)從高到低,緊鄰右岸壩肩布置。減少料場公路長度,縮短供料線長度,減少了施工占地面積和工程投資。
三、攔河壩
壩址河谷地形狹窄,洪峰流量高達33700立方米/秒,峽谷型水庫基本無調蓄能力。泄洪建筑物規(guī)模較大,泄洪時上下游水位差僅35—40米。大壩下游存在大泄量低落差的水流銜接(消能)問題。設計采用“X”型寬尾墩、臺階壩面、消力池的綜合消能方式,消力池長度40米。
四、地下洞群及大跨度地下廠房
機組設計水頭64米,單機引用流量443.20立方米/秒,安裝4臺25萬千瓦機組,引水系統(tǒng)及廠房工程規(guī)模龐大。且右岸導流洞在4條尾水洞上部穿過,引水發(fā)電系統(tǒng)集中布置在右岸,采用1機1洞方式布置。
地下廠房巖錨梁以下跨度27米(巖錨梁以上跨度28.40米),主變洞跨度17米,受上下游T1y1、T1y3兩層軟巖的影響。主廠房布置在巖層厚度約270米 的T1y2灰?guī)r中,因此兩洞室間巖壁間距36.60米,為主廠房跨度的1.29倍,為主廠房、主變洞平均跨度的1.53倍。主廠房、主變洞采用噴錨支護為主要支護措施,根據(jù)三維有限元分析結果,錨桿穿透塑性區(qū),主廠房上下游墻布置4排1500千牛級預應力錨索,控制高邊墻位移和塑性區(qū)范圍。
引水隧洞內(nèi)徑12.60米,為滿足機組調節(jié)保證要求,一至三號3條引水洞采用空間交叉布置。
五、通航建筑物
航運過壩建筑物按四級航道設計,船舶噸級500噸。設計采用全平衡卷揚式垂直升船機方案,最大提升高度76.70米。
六、強巖溶發(fā)育
樞紐工程主要建筑物均布置在灰?guī)r地層,受巖溶發(fā)育影響對建筑物的基礎穩(wěn)定、防滲處理和施工期排水帶來一定難度。比較突出的有左岸導流洞在穿越P2c和T1y地層分別遇K30、K31巖溶管道;壩基在T1y地層遇K31、S64、Sj2巖溶管道;地下廠房遇S64、Sj2、Sj2’巖溶管道。此外,受NW向裂隙影響,汛期地表垂直入滲水量較大。