韩江东山(禾埕岗)水利坝轴线及枢纽布置

2012-08-30 16:54:00 科学时代·下半月 2012年6期

徐卫忠 赵兰

[摘 要] 韩江东山(禾埕岗)水利枢纽是以发电为主,其效益以发电为主,兼顾航运的综合利用水利工程。在枢纽布置时需根据各建筑物的功能要求,分别从地形、地质、水文、通航、施工、工程造价等方面综合比选,确定投资省、布置合理的最优方案。

[关键词] 水利枢纽坝轴线布置

韩江东山(禾埕岗)水利枢纽是以发电为主,其效益以发电为主,兼顾航运的综合利用水利工程。正常蓄水位25.5m,相应库容0.7497亿m3,电站装机容量75MW,拦河水闸设计洪峰流量15431 m3/s(p=2%),校核洪峰流量18807 m3/s(p=0.5%。韩江东山(禾埕岗)水利枢纽工程建设,将为广东省的社会经济可持续发展创造良好条件和提供灌溉用水的保障,工程建设是非常必要的。

1.坝轴线的拟定

在可行性研究阶段,曾选择了上坝址和下坝址。经从地形、地质、水力条件、施工条件、征地移民、工程投资等方面进行了技术经济比较,设计推荐并经审查最终选定下坝址,故本阶段在下坝址范围内进行坝线比较。

下坝址河床较宽阔,河面宽约630m,河道较直,河床高程一般为15m~18m,靠右岸河床较低,是主航道。河床基岩为粉砂岩和泥质粉砂岩,上覆粗砂和含卵石砾质粗砂层。右岸覆盖层略深,但总体来说左、右岸地质情况相近。坝线在可研坝线基础上向下游移动超过250m后,坝线左右岸均进入村庄,搬迁量增大很多,工程对村民的干扰增加,两岸村庄防护所需回填方量显著增加;坝线在可研坝线上游移动超过100m,则河道迅速缩窄,电站、船闸均难于布置。因此本工程坝线选择的范围很小,本阶段在认真分析坝址地形、地质条件的基础上初步选取了上坝线、下坝线:

1.1 上坝线的确定

本阶段地质专业提供的河道地质纵剖面表明:河道上游基岩埋深浅,下游埋深大。可研审查意见建议厂房、船闸宜选用弱风化岩或较好的强风化岩为持力层。因此发电厂房往上游移动,较为有利;本阶段将发电厂房向上游平移15m,结合枢纽交通桥布置优化,把可研坝线向上游平移25.30m,作为本工程上坝线。

1.2 下坝线的确定

把上坝线向下游平移100m(与可研坝线相距74.7m),为本工程下坝线。分别在上、下坝线进行工程总体布置,由于本工程上下坝线相距仅100m,可以认为两坝线施工场地、施工条件及水库淹没等基本相同,因此仅从地质条件、工程质量、工程管理等方面对枢纽布置进行经济技术比较。

2.枢纽布置

2.1水工模型试验及枢纽布置调整

按经审查同意的可研总布置方案进行水工模型试验,模型试验初步结果显示:厂房进口及船闸上下游均有一定的回流。为此水工模型试验单位广东省水科院建议,枢纽主要建筑物向右岸移动20m~40m。根据右岸地形条件、厂房及变电站布置情况,将电站厂房在可研基础上向右岸平移了20m。本阶段优化设计,拦河水闸减少1孔即19孔水闸,船闸向右侧平移了36.5m,坝线向上游平移了25.3m。模型试验表明:船闸及厂房进口水流回流现象基本消失,其上下游引航道船舶进出更加平顺。

2.2 上坝线枢纽布置代表方案选取

对上坝线,选取发电厂房分别布置在左岸和右岸两个枢纽布置方案进行比较:右岸厂房为方案一,左岸厂房为方案二,根据地形、地质、通航条件、水工布置、施工条件、工程投资等因素,进行技术经济比较。

2.2.1 地形地质条件比较

坝线处河床高程一般为15m~18m。若发电厂房布置在左岸,其建基面以下为含卵石砾质粗砂层及全风化粉质粘土层,厚度9m~11m。若发电厂房布置在右岸,基建基面以下为全风化粉质粘土层,厚度6m~9m。发电厂心右岸方案地质条件稍好。

2.2.2 通航条件比较

若将发电厂房布置在河道左岸、船闸布置在深河槽一侧的右岸,通航条件较为有利,但将影响溪北上埔自然村存在部分村民的安置问题。若发电厂房布置在河道右岸、船闸布置在河滩地一侧的左岸,对船闸下游引航道与航道衔接不利,需要在河滩地上开挖宽40m、长约425m的航道,为避免可能发生淤积,需要及时清理或增加其他河工措施。

2.2.3 水工布置比较

发电厂房布置在右岸,可充分利用深河槽一侧凹岸的有利地形,从而减少开挖量,变电站、管理及生活区布置较方便。若将发电厂房布置在河道左岸,则需要在河滩地上开挖一定规模的出水渠,另外电站送出工程需跨河布置,增设塔架等设施。

2.2.4 施工条件比较

若将发电厂房左岸布置,对右岸船闸进行一期施工时,为满足施工期导流问题,需要在河滩地上开挖宽142m、长约1480m的导流明渠同时兼顾施工期通航,从而加大了开挖量和二期厂房围堰的工程量。

2.2.5 工程投资

根据选定的工程规模,发电厂房分别布置在河道左、右岸两个方案的拦河水闸、发电厂房、船闸及两岸连接土坝长度均相同。由于两方案装机相同,机电投资基本相同,仅土建部分有差异。上坝线代表方案土石方开挖共110.4732万m3,土石方回填60.3009万m3,砼44.3046m3,下坝线代表方案土石方开挖共122.1268万m3,土石方回填63.6897万m3,砼45.6449m3,因此,上坝线比下坝线投资约省2094万元,故以上坝线为优。

综上所述,选取上坝线枢纽的代表方案为方案一:电站位于右侧,船闸位于左侧,厂房与船闸之间布置19孔拦河水闸。

3.下坝线枢纽布置代表方案选取

若将厂房布置在左岸,船闸布置在右岸,则因左岸基岩埋深大,厂房基础换填厚度增加2m~3m,需跨河布置送出工程和跨河管理电站,施工期需在右岸开挖导流明渠,且右岸施工临建布置困难,使工程投资增大。若将厂房布置在右岸,厂房开挖换填量减少,使工程投资减少。因此,下坝线枢纽布置的代表方案为方案三。厂房布置在右岸,船闸在左岸,厂房与船闸之间布置19孔拦河水闸。

3.1坝轴线比较

将上坝线枢纽布置代表方案(方案一)与下坝线枢纽布置代表方案(方案三)进行技术经济比较如下:

3.3.1 地形地质条件比较

下坝线距上坝线100m,两坝线处河床宽度地形条件相差不大,略有不同;从地形条件而言,两坝线对建筑物的布置均可适应.从地质专业本阶段勘探成果分析:上下坝线地层岩性相同,工程地质条件相似,但坝址处河道上游基岩埋深浅,下游埋深大,因此从地形地质条件看上坝线优于下坝线。

3.3.2 通航条件比较

坝址处河道基本平直,河道主流靠右侧,设计通航船闸均布置在左岸。下坝线船闸进口更加平顺,但下游引航道门口区不够平顺,引航道出口平顺段极短,对船只进出船闸不利;下坝线船闸出口若要设水平顺直的引航道,则需挖除左岸向河道突出的山体,工程量增大。

从上述可知,从通航条件看上坝线优于下坝线。

3.3.3施工条件

上、下坝线对施工条件影响不大,均能满足施工要求,但下坝线方案对两岸村庄干扰加大,需加大施工期生产生活管理费用。

从上述比较可知,上坝线施工条件优于下坝线。

3.3.4投资比较

由于两方案装机相同,机电投资基本相同,因此仅选择其中有差异的土建部分作比较。方案一工程量及投资如前述,方案一土石方开挖共110.4732万m3,土石方回填61.8543万m3,砼44.5314m3,工程部分投资为1.64亿元。由于方案二增加了基础加固处理费用,因此方案二投资大0.02亿元,方案三土石方开挖共116.8481万m3,土石方回填66.8651万m3,砼45.3388m3,方案一工程土建投资比方案三少1504万元。

综上所述,从地形地质条件、通航条件、施工条件、水工建筑物布置及工程投资等方面综合比较,以方案一较优,因此推荐采用方案一,即在上坝线布置枢纽,右侧布置电站、左侧布置船闸,电站厂房与船闸之间布置19孔拦河水闸,厂房与右岸、船闸与左岸连接采用均质土坝,变电站布置在电站厂房下游侧右岸平台,电站管理区布置在枢纽上游右岸山坳填成的平台上。