红花水电站枢纽布置和建筑物优化设计

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1、红花水电站枢纽布置和建筑物优化设计凌春海（中水珠江规划勘测设计有限公司广州510610）[摘要]低水头河床式电站的经济效益与枢纽布置、建筑物选型、优化等密切相关，而这些因素又影响到施工导流和施工期通航，通过红花水电站的设计实践，为同类工程的设计提供参考的经验。[关健词]水电站河床式低水头枢纽布置优化气蚀空化柳江红花水电站位于广西壮族自治区柳江县境内，是广西柳江干流综合规划开发九个梯级的最下游一个电站，是以发电、航运为主，兼顾灌溉、旅游、养殖的综合利用工程。正常蓄水位77.5m，相应库容为5.7亿m３，坝址以上控制流域面积46770k

2、m2，电站总装机容量为228MW，工程等别为Ⅰ等，主要建筑物为2级，设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为1000年一遇，泄水建筑物消能防冲按50年一遇洪水设计，洪峰流量为29700m３/s。工程概算总投资16.7亿元,总工期3年3个月,发电工期2年8个月。红花水电站是一座典型的低水头河床式电站，低水头河床式电站的经济效益与枢纽布置、建筑物选型、优化等密切相关，而这些因素又影响到施工导流布置和施工期通航，红花水电站设计过程中结合施工导流的布置，对枢纽布置和建筑物优化选型进行了研究，取得一定的工程效果。一、枢纽布置的优化红花水电站

3、坝址位于侵蚀溶蚀低山丘陵区，柳江在坝址处形成凹向左岸的微弯性河道。坝轴线处河面宽490m，河床高程57m～62m。河床左侧在覆盖层10～20m以下有一岩石滩地，长约200m～250m，宽约100m～140m，滩面高程60m～63m。河床右侧有一砂洲(莫窑洲)，洲长大于400m，宽约200m，高程为60m～62m。坝址左岸为岩石风化山包，山顶高程103.6m。右岸分布一、二、三级阶地，高程分别为70m～80m、85m～95m、100m～120m。坝址河床覆盖层较薄，为含泥砂卵砾石层，下伏基岩为炭质灰岩夹硅质岩、灰岩及薄层炭质页岩。两岸

4、覆盖层较厚，为碎石粘土、壤土组成的残坡积层及泥岩、粉砂岩夹硅质岩全风化层。枢纽布置要考虑的因素很多：地形地质条件、水流条件、交通条件、施工导流和施工通航、施工工期、运行条件、工程量和投资等。通常情况下，由于通航水流条件较难满足，船闸位置应优先考虑，船闸宜临岸布置，不应布置在泄水闸与电站厂房之间。红花水电站枢纽布置时考虑以下原则：1)坝址洪水峰高量大，为保证建筑物安全和对上游淹没的控制，泄水闸布置应尽量维持原河道的河势，保证行洪安全顺畅。2)柳江是柳州市重要交通水道，枢纽布置应考虑船闸的运行特点，要求上下游引航道与原有天然枯水航道相衔

5、接。3)施工导流设计必须同时满足泄洪和临时通航所要求的流量、水位及流速等条件。4)坝址两岸有来宾～柳州～桂林的220kV过河高压线跨河通过，枢纽布置时建筑物开挖应尽量避免对跨河高压线塔基础带来影响。5)在满足运行及建筑物安全的条件下枢纽投资尽量节省。根据上述原则，枢纽布置比较了左船闸右厂房方案、右船闸左厂房方案和船闸、厂房集中布置在左侧的三个方案。左船闸右厂房方案（方案一），船闸布置在左岸凹岸边，上下游与航道深弘线衔接，利于通航；厂房布置于右岸基岩风化深槽上，石方开挖量较小；对外交通公路在右岸，利于厂房发电设备的进场安装及施工区布置

6、；电站进水渠须避开220kV跨河高压线塔基础；右岸基岩风化深槽土方开挖量大，回填量也较大。主体工程静态总投资9.36亿元，总工期3年9个月，其中发电工期3年2个月。左船闸左厂房方案（方案二），坝址处水面宽约490m(65m高程)，枢纽混凝土前缘长度约660m，该方案右岸泄水闸布置需深入右岸阶地100多米，工程量大；同时泄水闸将偏离原河床中弘线，河势改变较大，造成泄水闸下游岸坡的冲刷及行洪不畅，增加溢流前缘长度及护岸工程。主体工程静态总投资9.76亿元，总工期比方案一多5个月，发电工期比方案一多6个月。右船闸左厂房方案（方案三），避开

7、右岸基岩风化深槽，回填方量较少；左岸厂房正向进水，进水流态较好，但石方开挖量大；船闸位于右侧凸岸，不利于与上下游航道深弘线衔接。主体工程静态总投资9.37亿元，总工期比方案一多2个月，发电工期比方案一多3个月。从上可见，左船闸右厂房方案投资最省，工期较短，泄洪顺畅，方便施工，利于通航，枢纽布置选定左船闸右厂房方案。左船闸右厂房方案即船闸位于左岸岸边，厂房布置右岸阶地，泄水闸居中布置于河床中部，这种枢纽布置总格局是合理的。但枢纽因受地形、地物影响，电站厂房必须侧向进水，进口流态较差。为改善厂房进口流态，厂房应在条件许可的情况下，尽量向

8、河中左移。考虑提前发电和尽量减少影响通航的要求,水工建筑物布置与施工导流方案相互配合组成优化的组合方案,采用左右岸同时修枯水围堰的方式。在第一枯水期的9月中旬开始修一期右岸外枯水土石围堰,形成一期右岸基坑,施工厂房和右岸8.5孔泄水闸