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二滩水电站

科普小知识2021-09-09 03:12:36
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二滩水电站地处中国四川省西南边陲攀枝花市盐边与米易两县交界处,二滩水电站位于四川省西南部的雅砻江下游,坝址距雅砻江与金沙江的交汇口33公里,距攀枝花市区46公里,系雅砻江水电基地梯级开发的第一个水电站,上游为官地水电站,下游为桐子林水电站。水电站最大坝高240米,水库水库正常蓄水位1200米,总库容58亿立方米,调节库容33.7亿立方米,装机总容量330万千瓦,保证出力100万千瓦,多年平均发电量170亿千瓦·时,投资103亿元。是中国在二十世纪建成投产最大的电站。1991年9月开工,1998年7月第一台机组发电,2000年完工。

二滩水电站泄洪消能建筑物经试验优化,确定以坝体表、中孔和右岸的两条泄洪洞3套泄洪设施组成的泄洪方案,该方案主要特点是:

二道坝坝型为重力坝,溢流段坝顶高程1012米,最大坝高35米,上游坡采用1:1.67;下游

坡采用1:1.25,坝顶平台宽度6.5米;坝内下游侧设灌浆廊道及排水廊道,布置了一道灌浆帷幕和两道排水幕,以降低二道坝及水垫塘底板的扬压力。

室组成的三大平行的地下洞室,其尺寸分别为:

地下厂房:280.29米×25.5米×65.38米(长×宽×高);地下洞室开挖量370万立方米;

主变压器室:199米×17.4米×24.9米(长×宽×高);

尾水调压室分2室:1号室92.9米×19.5米×69.6米(长×宽×高),2号室92.9米×19.5米×59.6米(长×宽×高)。

洞室净间距:主厂房与主变室为35米;

两条导流隧洞的围岩的地质条件也是良好的,存在的主要工程地质问题为:岩体中两条软弱岩带(裂面绿泥化玄武岩、绿泥石、阳起石化玄武岩),正长岩与玄武岩的接触间的破碎带以及高地应力所引起的岩爆。地应力的最大主应力值为20~35MPa,作用方向基本上垂直于河流且倾向河床,倾角约为10°~30°。导流隧洞以上、中、下3层钻爆掘进开挖方法为主,最初支护一般采用随机锚杆,局部喷混凝土,最终支护采用系统锚杆、喷混凝土以及局部钢筋混凝土衬砌。为满足高速水流和木材流送的要求,边墙与底板均采用钢筋混凝土薄衬。

二滩工程规模巨大,对生态环境影响范围广,涉及的因素多。为了科学地、系统地分析二滩工程对生态环境的影响,得出正确评价,有100多个有资格的机构、1000多名科研人员进行了历时40余年的研究,形成了数十本专著、几千万字的研究报告。在整体评价中分自然环境和社会环境两个子系统,选取了24类70多个环境因子进行逐个预测评价,得出结论:二滩工程的兴建对生态环境的影响,有利的一面与不利的一面同时存在。

1、地理位置


二滩水电站地理位置

地处中国四川省西南边陲攀枝花市盐边与米易两县交界处,处于雅砻江下游,坝址距雅砻江与金沙江的交汇口33公里,距攀枝花市区46公里,系雅砻江水电基地梯级开发的第一个水电站,上游为官地水电站,下游为桐子林水电站。

2、地址构造

坝址处河谷狭窄,枯水时水面宽80~100米,两岸山高300~400米,左岸谷坡25°~45°,右岸谷坡30°~45°。基岩由二叠系玄武岩和后期侵入的正长岩以及因侵入活动而形成的蚀变玄武岩等组成,岩体坚硬完整。河床覆盖层厚度一般为20~28米。坝址区仅有小的断层和破碎带,多半以中高角度与河床垂直或斜交,且延伸短小,连贯性差。库区不存在永久性渗漏问题。距坝址80~83公里的大坪子,有一处近3亿立方米的大滑坡体,但处于稳定状态。坝址地区基本地震烈度为7度。设计烈度为8度。

3、流域面积


二滩水电站

坝址以上流域面积11.64万平方公里,约占雅砻江整个流域面积的90%。坝址处多年平均流量1670立方米/秒,年径流量527亿立方米,实测最大流量11100立方米/秒,发生在1965年8月10日;调查历史最大流量16500立方米/秒,发生在1863年。正常蓄水位1200米,相应库容58亿立方米;死水位1155米,相应库容24.3亿立方米;调节库容33.7亿立方米,属季调节水库。大坝按千年一遇洪水设计,洪水流量20600立方米/秒;相应库水位1200米,5000年一遇洪水校核,流量23900立方米/秒,相应水位1203.5米,库容61.8亿立方米,可能最大洪水流量30000立方米/秒。坝址处多年平均输沙量2720万吨,多年平均含沙量0.52千克/立方米,实测最大含沙量9.58千克/立方米。水库面积101平方公里,水库淹没耕地1656公顷,迁移人口26823人。

该电站水力枢纽由混凝土双曲拱坝、左岸地下厂房系统,右岸泄洪隧洞,及左岸过木机道组成。整个枢纽布置在自上游金龙沟至下游三滩沟之间2公里范围的狭窄河谷内。枢纽为一等工程,主要水工建筑物混凝土双曲拱坝、泄水建筑物、引水道、厂房、主变室和开关站为一级建筑物,原木纵向过木机系统和二道坝为三级建筑物。电站采用五回500kV出线,经地面开关站进入四川电网。

4、工程结构及设备

枢纽大坝


二滩大坝

泄洪枢纽

二滩水电站泄洪消能建筑物经试验优化,确定以坝体表、中孔和右岸的两条泄洪洞3套泄洪设施组成的泄洪方案,该方案主要特点是:

⑴3套泄洪设施泄流能力接近,均能单独宣泄50%概率的常年洪水,因此运行灵活可靠,大洪水时3套泄洪设施联合泄洪,表、中孔水舌上、下交汇碰撞,分散水流;

⑵3套泄洪设施单独运行时,沿河道纵向分为3个消能区,每个消能区下泄功率大致相近,降低了下游消能的难度;

⑶3套泄洪建筑物的出流末端均采用不同的消能工,扩散水流充分掺合,以减小对下游的冲刷。

表孔沿拱坝顶部呈径向布置,每孔尺寸分别为11米×l1.5米(宽×高),堰顶高程1188.5米,采用水流*跌落,下游水垫塘形成深水垫扩散消能。出口形式最初曾就连续式、差动式、及大差动俯角跌坎加分流齿坎3种鼻坎形式作比较,最后选用大差动俯角跌坎加分流齿坎方案。通过进一步优化,大差动坝面的俯角,单号孔采用一30°,双号孔采用一20°;中间5个表孔每孔设置两个紧靠闸墩的分流齿坎,1号、7号两个边孔只设一个靠直边墙的分流齿坎,分流齿坎进一步增大了表孔的水流纵向分散,降低了水垫塘的冲击动压,也减小了对水垫塘边坡的冲击动压。表孔中间6个闸墩首部宽11米,尾部宽度为2米,增加了水流横向扩散,1号、7号的边墩采用不扩散的直线型,以防扩散后冲击岸坡。7个表孔在设计洪水位时泄量为6260立方米/秒,校核洪水时泄量达9500立方米/秒。

中孔共6孔,布置在表孔闸墩下方,其孔口尺寸为6米×5米(宽×高),采用压力"平弯、上翘、扩散"型短管,出口底高程1120米~1122米,出口采用挑流。为分散水流,避免径向布置水流集中的影响,设计中将中孔按(1号、6号)、(2号、5号)、(3号、4号)分为3组布置,各组分别采用10°、17°和30°三种不同底面挑角,平面上分别偏转1、2和3偏转角,以便克服水流向心集中的现象;每孔出口平面扩散角孔内为2,明流段5。整个中孔孔内及出口闸墩均以钢材支护。中孔在设计洪水时的泄流量为6930立方米/秒。校核流量时的泄流量为6950立方米/秒。

1号和2号泄洪洞

均布置在河谷右岸,采用浅水式短进水口龙抬头明流泄洪洞,出口采用挑流消能。两洞进口位于大坝右岸上游二滩沟,进口底高程1163米,出口高程1040米。两洞呈直线平行布置,洞的中心距离40米,l号洞全长922米,2号洞全长1269.01米,洞身纵坡分别为7.9%和7%,隧洞断面采用圆拱直墙形式,尺寸13米×13.5米(宽×高),龙抬头段集中落差为70余米,洞内最大流速约45米/秒。为防止高速水流发生空蚀破坏,分别在1号、2号泄洪洞各设置5个和7个掺气设施。由于二滩泄洪洞洞身长,单宽流量大,底坡小,掺气设施采用一种U形槽式挑坎的新型掺气设施,不但保持了常规挑坎的优点,又利用了U槽的顶冲水舌,将坎下空腔的回水带走,以形成稳定的空腔,满足了通气要求。两条泄洪洞的总泄洪能力,按设计洪水,校核洪水相应泄量分别为7400立方米/秒和7600立方米/秒,约占枢纽设计和校核流量的1/3。

消能防冲建筑物

二滩工程拱坝下游的消能防冲建筑物包括水垫塘和二道坝及二道坝下游护坦。水垫塘全长300米,采用复式梯形断面,底宽40米,底板顶高程980米,底板分块尺寸为9米×9米,底板厚度3米~5米,边墙顶高1032米。水垫塘底板和边墙护坦板块周边设止水,同时在板缝下设排水廊道和排水暗沟,水垫塘和二道坝相互构成独立于大坝的排水系统,并在水垫塘左岸设深井水泵房,用专用水泵抽排来自水垫塘和二道坝的渗水。

重力坝

二道坝坝型为重力坝,溢流段坝顶高程1012米,最大坝高35米,上游坡采用1:1.67;下游

坡采用1:1.25,坝顶平台宽度6.5米;坝内下游侧设灌浆廊道及排水廊道,布置了一道灌浆帷幕和两道排水幕,以降低二道坝及水垫塘底板的扬压力。

发电系统

二滩水电站引水发电系统由进水口,压力管道,主厂房、主变压器洞室,尾水调压室、尾水洞及地面开关站组成。整个系统布置在左岸坝肩。

进水口在左坝肩上游,采用塔式进水口,进口底高程1128米,塔顶部高程1207米。6根压力管道的进口连成一长条形,进口中心间距281米,总长170米,每一个进口之间设置永久缝。采用单元式引水,6根压力管道在平面上布置成直线形,管道轴线与厂房轴线成65°斜交。

引水压力管道直径9米,每根压力管道由上平段,竖井及下平段组成,竖井高130米,由于进水塔轴线与主厂房轴线有一夹角,6根上平段长度不同,最长的119.2米,最短的60.27米,下平段长49米。上平段、竖井段采用钢筋混凝土衬砌,自下弯段起点开始至下平段终点为压力钢管。

机电设备

由厂房、主变压器室、尾水调压室三大洞室及压力管道、尾水管、尾水洞、母线洞、交通洞、通风洞、排水洞(廊道)、进风竖井、排风竖井、电梯竖井、电缆斜井等组成庞大洞室群。

二滩地下厂房

二滩水电站由于机组及主变压器尺寸大,形成了由地下主厂房、主变压器室和尾水调压

室组成的三大平行的地下洞室,其尺寸分别为:

地下厂房:280.29米×25.5米×65.38米(长×宽×高);地下洞室开挖量370万立方米;

主变压器室:199米×17.4米×24.9米(长×宽×高);

尾水调压室分2室:1号室92.9米×19.5米×69.6米(长×宽×高),2号室92.9米×19.5米×59.6米(长×宽×高)。

洞室净间距:主厂房与主变室为35米;

主变压器室与尾水调压室为30米。

设两条尾水洞,其中2号尾水洞部分利用了左岸导流隧洞。1号尾水洞全长881.88米,断面为圆拱直墙形,断面尺寸为16.5米×16.5米(宽×高);2号尾水洞桩号TTO+214.97米前断面同1号洞,桩号TTO+214.97米后利用导流洞,断面为17.5米×23米(宽×高),均采用钢筋混凝土衬护。

主变室升压后的550kV电流由18根干式电缆经电缆斜井升至地面开关站,电缆斜井断面为6.5米×4.8米(宽×高),斜井与水平的夹角为37°58,20"。500kV开关站占地60米×20米(长×宽),内装SF。气体绝缘组合电气。

过木建筑

过木建筑物采用纵向过木机道,过木机道布置在左岸,过木机洞全长2450m,采用直墙圆拱断面,断面尺寸为17米×6.74米(宽×高),设计年过木量110万立方米,机械部分分两期建设,第一期装1条运输线,年过木量40万立方米~60万立方米。入库的木材由拖木船拖至坝前2km附近作业区,再由推木船推至过木机道进口,由人工形成的流速将木材送至滚筒机传送带,进入隧洞后由皮带机送至三滩沟下游,经钢滑槽滑入河道。进口滚动传送带的浮筒由限位墩固定位置,工作水位在25m范围的深度内变化。

5、建设主要过程

围堰


二滩水电站

上游围堰为粘土心墙堆石围堰,堰顶高程1062米,堰顶宽12米,最大堰高约56米,堰基防渗采用高压旋喷灌浆防渗墙,最大深度37米。下游围堰为粘土斜墙堆石围堰,堰顶高程为1030米,堰顶宽10米,最大堰高约30米,堰基防渗亦采用高压旋喷灌浆防渗墙,最大防渗深度54米。上、下游围堰的填筑量分别为94万立方米和19万立方米。选用平堵、立堵综合截流方案,于1993年11月26日顺利截流。设计截流流量1500立方米/秒。合龙时实际截流流量为1090立方米/秒,截流河段上、下游总落差为9.94米。左岸和右岸导流隧洞分流的流量分别为440立方米/秒和600立方米/秒。截流过程中,当流量为1230立方米/秒时,最大一级龙口落差约3米,龙口下游表面流速约8.33米/秒。二期导流的4个临时导流底孔分设于19~22号坝段,孔底高程1014米,孔口尺寸为宽4米,高8米,设计泄流量为1500立方米/秒。

浇筑

混凝土设计平均月浇筑强度约10万立方米,最高月强度14万立方米,坝体最大年上升高度约94m。加上水垫塘、二道坝、厂房进水口、泄洪洞进口等部位,混凝土总量473万立方米,平均月强度12万立方米,最高月强度21万立方米,最高年浇筑量187万立方米。实际施工中,1996年浇筑了211.66万立方米混凝土,高峰月强度24.5万立方米,高峰日强度1.334万立方米。

混凝土骨料采用料场开采料加工而成,砂石加工厂的设计生产能力为1000吨/h。混凝土最大为4级配,粗骨料分为4.8~19mm、19~38mm、38~76mm、76~152mm;细骨料分为粗砂4.8~1.2mm,细砂1.2~0.74mm。2座意大利CIFA公司生产的4×4.5立方米的拌和楼,每座生产能力为360立方米/h。预冷的制冷能力为830万kcal/h。大坝混凝土入仓温度不高于10℃。混凝土浇筑采用3台30t辐射式缆机吊运混凝土入仓。缆机跨度1265米,其水平速度7.5米/秒,垂直速度3米/秒。吊罐容积9立方米/s。这种缆机的移动端轨道可以根据地形条件设置纵坡,最大纵坡为19%。

开挖

大坝基础实际开挖量288万立方米,最高开挖强度为19.4万立方米/月。台阶高度为10米,使用AtlasRoc742HC-01钻机造孔,孔径76mm、89mm,炮孔间排距多在2.5米×2.5米和2米×2米之间,采用60mm乳化炸药卷,孔口堵塞深度为0.8~2米。地下厂房施工属大洞室、高边墙开挖。围岩坚硬完整、地下水少,但地应力高。正长岩中最大主应力为20~30MPa,玄武岩中最大主应力为30~40MPa。开挖时,除合理布置各洞室开挖顺序和出渣通道,加强围岩变形监测外,在厂房、主变室和尾水调压室采用了大量175吨级预应力锚索,在可能发生岩爆地段,根据地质预报及时使用钢纤维喷混凝土。

高压电缆斜井(37°58′)和9个竖井(最深186米)的开挖都用天井钻机钻出直径1.5米的溜碴导井,然后自上而下采用常规扩挖方法。孔的偏斜低,280米斜孔孔底偏差不足20cm,实际生产率每台时达0.5~0.7米。

两条导流隧洞的围岩的地质条件也是良好的,存在的主要工程地质问题为:岩体中两条软弱岩带(裂面绿泥化玄武岩、绿泥石、阳起石化玄武岩),正长岩与玄武岩的接触间的破碎带以及高地应力所引起的岩爆。地应力的最大主应力值为20~35MPa,作用方向基本上垂直于河流且倾向河床,倾角约为10°~30°。导流隧洞以上、中、下3层钻爆掘进开挖方法为主,最初支护一般采用随机锚杆,局部喷混凝土,最终支护采用系统锚杆、喷混凝土以及局部钢筋混凝土衬砌。为满足高速水流和木材流送的要求,边墙与底板均采用钢筋混凝土薄衬。

引水

二滩水电站设有6条平行的引水管道,采用单管单机布置方式。每条压力管道长度从302米~368米不等,管道内径为9.0米。压力管道下弯段和下水平段为压力钢管,钢管靠近厂房的部位通过渐变段内径从9.0米变为7.2米与蜗壳相接。6条压力钢管主体结构和长度完全相同。

压力钢管为地下埋管,以混凝土、岩石与钢衬联合承载设计,设计最大水头为189.0米。设计选用ASTMA537CL.1钢为压力钢管主体材料。

每条压力钢管由39节管组成,以钢管中线计算,6条钢管总长为599.964米,共重约5383吨,钢管壁厚28mm~52mm。

6、移民安置

1993年至1995年四川省移民开发中心受四川省移民办的委托负责编制完成了二滩移民安置规划报告,其中城镇迁建、公路、输变电工程、水利设施、邮电通讯等专业项目分别由四川省相应的专业设计单位进行了迁建工程的设计工作,并分项进行了省级评审。1996年8月电力部水电规划设计总院受电力部和国家计委的委托对规划报告进行了审查,并以计办建设889号文批准。

二滩移民安置规划的指导思想是依据国家的有关法规,结合库区的实际情况,以移民为中心,以恢复重建库区社会经济体系为目的。农村移民坚持以土为本,以水定土、以土定人,合理确定开发项目,城镇、交通等专业项目按照原规模、原标准,重在恢复其原有功能。

二滩库区农村移*要通过开发荒坡土地发展农业生产得到安置,全库区规划农村生产安置移民29594人,其中种养业安置23936人,兴办工矿企业安置移民2153人,自谋职业安置2393人,防护区安置1112人。安置区主要通过有偿调整现有耕地和无偿划拨荒地来满足移民开发土地的要求,其中为安置盐边县移民,攀枝花市根据国家有关法规和程序无偿将仁得区五个乡的区域调整给盐边县。

7、旅游价值

位于攀枝花市境内的二滩水电站拥有世界第三、中国第一高的双曲拱坝、亚洲最大的地下厂房洞室群、装机330万千瓦,是20世纪全面建成的国内最大水电站。电站建成后留下了大量的旅游景点供游人参观游览,1998年第一台机组投产以来共接待游客近百万人次。2005年10月获得了国家旅游局颁发的“二滩工业旅游示范点”称号。二滩水电站是改革开放以来第一个全方位与国际接轨的水电项目,凝聚了国内外专业技术人员的智慧与心血,二滩电站也是国内外文化的结晶。欢迎国内外游客、友人前来二滩观光度假,参观展览中心,了解二滩的故事,认识二滩工程的宏伟、感叹二滩的艰辛、赞美二滩的辉煌;登大坝、进厂房、留影尾水平台,领略二滩电站的宏伟规模与气势、感受它的自豪与骄傲;此外,还有广泛的旅游外联网络,常年备有全国各地精品旅游线路。

8、二滩水电站利与弊

二滩工程规模巨大,对生态环境影响范围广,涉及的因素多。为了科学地、系统地分析二滩工程对生态环境的影响,得出正确评价,有100多个有资格的机构、1000多名科研人员进行了历时40余年的研究,形成了数十本专著、几千万字的研究报告。在整体评价中分自然环境和社会环境两个子系统,选取了24类70多个环境因子进行逐个预测评价,得出结论:二滩工程的兴建对生态环境的影响,有利的一面与不利的一面同时存在。

9、二滩国际公司简介

四川二滩国际工程咨询有限责任公司(简称二滩国际)是由中国水电顾问集团成都勘测设计研究院控股(99%)的具有独立法人资格的有限责任公司,注册资金600万元。公司拥有建设部和国家水利水电行业的甲级监理资质,拥有国家发改委甲级工程咨询资质,并取得商务部对外工程承包咨询经营资格,是FIDIC协会、中国工程咨询协会、中国建设监理协会、中国设备监理协会等行业协会会员单位。

公司经过二十多年的历练,从最初承担二滩水电站一个项目的工程监理及咨询服务,发展到承担以溪洛渡巨型水电站为代表的四十多个大中型水电站工程项目的工程监理及咨询服务。长期以来,公司坚持“以质量取胜,树精品工程”的战略,逐步创立了公司的品牌形象,确立了以“以人为本”和“为职工创造美好生活,为社会提供优质服务”为主旨的公司文化,树立了“守法诚信、科学公正、创新进取、精益求精”的质量方针,通过并保持了ISO9001质量管理体系认证。

二滩国际目前的业务范围包括:水利水电工程、输变电工程及相关工程建设监理;一般工业与民用建筑工程、交通工程建设监理及相关工程技术咨询服务;工程项目管理、工程招标代理;对外承包工程咨询服务。二滩国际渐渐退去襁褓,茁壮成长起来,业务范围拓宽,企业综合实力得到提升,已成为一家技术实力雄厚、服务意识领先的工程咨询公司。

二滩国际目前承担着四川溪洛渡水电站(278m双曲拱坝,装机12600MW)拱坝工程、贵州构皮滩水电站(232m双曲拱坝,装机3000MW)拱坝工程、广西龙滩水电站(240m碾压砼坝,装机6300MW)大坝工程、四川瀑布沟水电站(装机3600MW)地下厂房工程、四川长河坝水电站(241m土石坝,装机2800MW)大坝工程、四川锦屏二级水电站(4条开挖直径约13m,每条长约16.7Km的引水隧洞,装机4800MW)引水隧洞工程等一批特大型水电工程为代表的三十几个大中型水电工程,以及成都市地铁等十多项市政建设工程的建设监理任务。