烟峰水电站技术方案研究

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(1.四川省青衣江乐山灌区(流域)管理局，四川 乐山，614000；2.乐山市水利电力建筑勘察设计研究院，四川 乐山，614000)

烟峰水电站技术方案研究

谢洪波1，曾林森2，钟有胜2

(1.四川省青衣江乐山灌区(流域)管理局，四川 乐山，614000；2.乐山市水利电力建筑勘察设计研究院，四川 乐山，614000)

本文对烟峰水电站的闸址、引水线路、厂房的选择工作等多方面进行了比较研究，从中找出经济安全的综合方案，为电站的长期效益发挥提供了很好的方法，并从实际工作中提取了重要因素进一步总结了相关水利水电工程技术方案比较和研究的经验。

烟峰水电站 闸址选择 引水线路选择 厂房选择 技术方案 比选

1 工程概况

烟峰水电站位于四川省乐山市马边彝族自治县境内，首部枢纽由闸坝、进水闸等组成，距茶溪电站厂房0.8km，最大坝高36.5m，正常蓄水位805m，总库容61.1万m3，是马边河干流最上游一级电站，下游为官帽舟电站。闸址距县城40km，位于梅子坝乡马边河上游主流挖黑河与左岸支流宪家普河汇合口以下1.2km，其间河长11km，利用天然落差138m，河道平坡比降12.55‰。可研阶段设计装机24MW，电站平均发电量14824万kW·h。工程区地处康滇南北向构造带与四川盆地北东向构造带交接地区，区内褶皱断裂发育。工程区域构造稳定，工程区地震动反应谱特征周期0.40s，地震动峰值加速度0.15g，相应地震基本烈度为Ⅶ度。

2 技术方案研究内容

烟峰水电站为小I型水电站工程，其永久性主要建筑物——拦河闸(坝)、引水隧洞、管桥、发电厂房、升压站等按4级设计，永久性次要建筑物及临时性建筑按5级设计。

2.1 闸址选择

2.1.1 方案拟定

本电站闸址选择河段为茶溪电站尾水出口以下1km河段。再往下游选坝址，受坝高及地形的限制，将出现丢失水头的情况。通过实地踏勘，根据地形、地质条件，在上述范围内选出上、下2个闸址方案供本阶段研究比选。上闸址位于茶溪电站尾水出口以下90m，下闸址相距上闸址720m。具体布置及各比较方案见图1。

图1 闸址比选方案布置

2.1.2 闸址方案比较

(1)地形地质：综合上下闸址地形地质条件，上闸址受地形地质条件限制，沉沙池只能布置于洞内。整个闸址处于灰岩区，其岩溶现象十分发育，防渗处理困难，根据乐山已建工程的经验，其防渗效果不一定好，故从地形地质条件考虑下闸址有明显优势，推荐下闸址。

(2)工程型式及布置：上、下闸址均采用全闸方案，主河床中布置泄洪闸和冲沙闸，于右岸岸边布置进水口。但由于上闸址库容小，采用洞内沉沙池方案沉沙。上闸址工程布置的主要优点：①坝的高度较小；②土地淹没少。主要缺点：①地质防渗处理具有不确定性；②沉沙池布置困难；③引水隧洞相对下闸址长842m。下闸址工程布置的主要优点：①采用以库代池方案，取消沉沙池，工程布置单一，运行管理方便；②有日调节库容；③取水防沙效果好；④引水隧洞长度短。主要缺点：①坝的高度较大，工程量较大；②土地淹没多。因此从水工布置来看，下闸址采用以库代池方案，取水防沙问题能得到较好的解决，故下闸址方案较优。

(3)施工：上下闸址施工条件基本一样，但上坝址施工难度大，隧洞增长将影响整个电站工期。故施工上下闸址优。

(4)工程量及投资：上、下闸址相比，挡水工程量下闸址多，引水工程量上闸址多。从工程量总体来看，下闸址略大。从工程投资来看，也是下闸址较大。具体工程投资见表1。

表1 上、下闸址的主要技术指标

注：方案比较均采用上调压室、上厂址方案。

(5)环境影响：从淹没来看，上闸址淹没和工程占地较少，但所产生的弃碴较多。下闸址淹没和工程占地较多，但多为河滩地和荒地。

(6)动能：单从多年平均发电量来看，上闸址略多于下闸址，但未考虑建坝后所引起的水量渗漏损失电量。由于下闸址有日调节水库的调节作用，将明显改善电站的发电质量，增加电站效益。

(7)比较结果：经以上比较，上闸址虽然投资少，淹没少，但地质条件、工程型式和布置、施工、动能等方面均逊于下闸址，故推荐下闸址。

2.2 引水线路选择

本次设计河段长11km，平面呈“Z”字形，鉴于其特殊性，线路方案选择时，在左右岸线路基础上，增加一条中线方案，即线路前段沿右岸布置，后段跨马边河沿左岸布置。共3条引水线路方案进行比较。各方案布置情况见图2。

2.2.1 左线方案

(1)地形地质条件：左岸引水线路长8972.13m(含管桥长150m)，所经地层围岩类别以Ⅱ、Ⅲ类为主。

(2)工程布置：左线方案总长8972.13m，采用有压圆形隧洞引水方案，洞径3.6m。引水隧洞从取水口、沿左岸木厂湾至二坪沟，架管桥跨沟从沙腔乡后山体中穿过，经剌竹湾、弯板凳至下沙匡上厂址。厂区建筑物顺河布置，升压站、副厂房、主厂房呈一字形排列，进厂房沿河道下游进入厂区。

2.2.2 中线方案

(1)地形地质条件：中线方案右岸洞段长3214.07m，之后采用管桥跨马边河至左岸，左岸洞长4299.13m，整个隧洞岩性基本同左岸线路，围岩类别以Ⅱ、Ⅲ类为主，其围岩情况略好于左线方案。

(2)工程布置：中线方案沿下闸址右岸取水口顺右岸布置，在沙腔乡下游1km里采用管桥跨河至左岸，在A4点与左线方案重合以后洞线、调压井、管道、厂区布置同左线方案。洞线长7703.20m(含管桥190m)，洞径3.6m。

2.2.3 右线方案

(1)地形地质条件：右线方案沿右岸取水口取水，经总长9570m的隧洞引水至右岸厂房发电。整个右岸地形复杂，支沟发育，分布有3条主要的支沟，坡度较缓。围岩类别以Ⅲ类、Ⅳ类为主。

(2)工程布置：整个右线方案洞长9547m，右岸有3条主要的冲沟，若全部采用绕沟方案，则整个洞线较长，很不经济。结合支沟的具体情况和隧洞的高程衔接，前两条支沟以沟埋管形式过沟，而后一条支沟由于规模较大，拟用管桥跨过。厂区建筑物顺河布置，主厂房、副厂房、升压站一字排列，进厂公路从左岸经公路桥进入右岸厂区。

图2 烟峰电站引水线路比较方案布置

2.2.4 方案比较

各方案动能经济指标见表2。

表2 引水线路方案主要经济指标

由表2引水线路方案比较可以看出，工程量及投资上右线方案最多，左线方案次之，中线方案最少；动能指标上，中线方案最好，左线方案次之，右线方案最差。

2.2.5 比较结论

3条线路方案在地形地质、工程布置、工程量及投资、施工、动能指标各方面比较如下：

(1)地形地质：右线方案跨3条冲沟，Ⅳ类、Ⅴ类围岩占45%，中线、左线方案Ⅳ、Ⅴ类围岩占37%、31%，地质上右线方案最差；

(2)工程布置：右线方案过3条小支沟，左线方案过二坪沟，中线方案过马边河。中线、左线方案均须修建一管桥跨沟，右线方案则设置二段沟埋管，一座管桥。厂房另建一进厂公路桥；

(3)工程量及投资：中线方案工程量及投资最省，左线方案较多，右线方案最多；

(4)施工：左线方案有美马公路顺河而行，可以利用，只须修建至支洞公路。中线方案前3214m布置在右岸，1#支洞处须建1跨河临时公路桥。右线方案则须新修2～3座临时跨河公路桥及4km左右临时公路。施工条件上左线最优，右线最差，中线居中；

(5)动能指标：中线方案最优，左线次之，右线最差。

经以上比较，得出如下结论：中线方案地质条件、工程量及投资、动能指标方面具有明显优势，作为引水线路推荐方案。

2.3 厂址选择

2.3.1 厂址方案选择

烟峰电站以下为官帽舟电站，其水库正常蓄水位为670.00m，回水至下沙匡附近。配合引水线路方案比较，本阶段对左、右岸厂址作了比较，右岸引水线路最长，投资最大，故不作推荐。右岸厂址也存在交通不便，后山顶二迭系灰岩崩塌现象严重等问题，故也不作进一步研究。本阶段推荐左岸厂址方案。结合左岸厂址区段的地形地质条件，在下沙匡吊桥上、下游选择两个厂址进行比较。

2.3.2 上厂址、下厂址方案比较

(1)地形地质条件：上、下厂址调压井、管道均埋置于山体中，围岩类别Ⅲ类，无明显差别。上厂区基岩边坡为反向坡，较稳定，而下厂区后边坡为第四系崩坡积层，厚10m～20m，不稳定，山顶二迭系灰岩在风化、卸荷作用下，雨季时有崩塌现象，对厂房不利。所以，地质条件上厂址优于下厂址。

(2)工程布置：上厂址区能满足布置地面厂房的条件，建筑物布置较合理，厂区后边坡稳定性较好。下厂址区地面坡度较大，只能大开挖形成厂区场地，造成后边坡偏高。同时厂区后面美马公路以上为堆积体，对以后建筑物将是一安全隐患，同时引水隧洞将增长439.14m。

(3)动能经济指标：上、下厂址动能经济指标见表3。

表3 上、下厂址方案动能经济指标

由表3可知，上厂址动能指标优于下厂址。

(4)施工条件：上、下厂址区地处马边河左岸，距美马公路高差20m～28m，施工中对公路无大的干扰，两方案施工条件无大的差别。

综上所述，从地形地质条件、厂区布置、动能经济指标、工程投资等方面看，上厂址较优，本阶段以上厂址为推荐方案。

3 结论

(1)烟峰电站可研、初设阶段引水线路进行了左岸、右岸、多方案综合比较确定，引水线路上段穿越马边河右岸山体，中间管桥段160m跨马边河，下段引水线路位于马边河左岸，长约7130.555m。引水隧洞较长，沿线地形起伏较大，冲沟发育，穿越地层多，古生界寒武系至中生界三迭系地层，地质构造复杂，褶皱、断层多。岩性为砂岩、页岩、泥岩、灰岩、泥质灰岩、白云质灰岩、玄武岩等。隧洞埋深10m～500m。以坚硬岩和中硬岩为主，软岩次之。隧洞围岩主要为Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ类围岩。引水隧洞主要工程地质问题有地下水、塌方、溶洞、岩爆。通过工程处理措施，保证了引水隧洞的稳定和安全，满足了引水隧洞的通水要求。2009年10月建成蓄水至2016年，引水隧洞稳定、边坡稳定。电站情况良好，运行效益较好。

(2)电站技术方案的确定是一个全面综合而又复杂的过程，其中涉及各专业，分为不同阶段、不同社会经济条件、不同的现场情况、不同的综合因素等情况。针对烟峰电站，前一阶段进行了规划调整，将本段河道两级电站沙腔电站和烟峰电站两级开发合并为一级烟峰电站开发，总体指标优于两级开发。而针对烟峰电站可研设计工作，以水工技术方案布置为重点，水工、地质、水文、施工、水保、环评、概算、水机、电气、金结、消防等各专业多次到现场踏勘，结合地勘资料以及收集的各方面材料和相关条件，经过技术论证，研究对比，收集各方反馈信息后，以方案比较结果参数再综合各方信息，最终确定了较优的水工技术方案。重点在于引水线路的选择，闸址方案和厂址方案的比选，以及引水建筑方式的确定。在总体地质条件及外在资源优势不足的情况下，大大优化了电站的经济技术效益指标，体现了技术方案优化的重要性并带来的巨大效益。

综上所述，工程项目的总体技术方案必须加强力量，定好技术负责人，配备好各专业技术带头人，多方踏勘，收集各方资料，加强研究，通过综合比选来最终确定。

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2095-1809(2017)06-0105-04