摘要:對于水利樞紐而言,壩址的選擇以及建筑物的布置對于其功能的發(fā)揮起到了重要的作用。本次研究筆者將以左江水利樞紐作為研究對象,以具體的案例來分析水利樞紐在壩址選擇過程中應該注意的事項以及怎樣合理布置建筑物。為今后其他相似工程的開展提供理論借鑒。

關鍵詞:水利樞紐;壩址;建筑物布置;左江水利樞紐

水利樞紐在正式開展建設之前需要先完成相關的考察和核對工作,對當?shù)氐牡刭|(zhì)條件、水土環(huán)境等進行全面的勘察和分析,壩址的選擇關乎到之后水利樞紐整體功能的發(fā)揮情況[1]。另外,在建設水利樞紐時還需要對樞紐的相關建筑物開展合理的布置,為水利樞紐各項功能的實現(xiàn)起到輔助作用[2]。

一、左江水利樞紐情況概述

左江水電站坐落于廣西自治區(qū)的南部地區(qū),左江中上游的崇左市,屬于左江干流的第一個梯級,與第二個梯級先鋒水利樞紐和山秀水電站(第三個梯級)距離分別相距6km和85km,和省會城市南寧市相距136km。該水利樞紐的主要功能是發(fā)電,另外還有水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游、灌溉和航運等輔助功能。壩址以上可以控制的集雨面積超過了26172km2,水庫的正常水位為108m,屬于日調(diào)節(jié)水庫,每年平均發(fā)電量超過了3億kwh。

在左江水利樞紐當中的擋水建筑物包含河床式廠房、接頭土壩(右岸、左岸)、混凝土重力壩(左岸)、下游側還包含工作橋和交通橋。

二、廣西左江水利樞紐的壩址選擇

該水電站的壩址選擇最早開始于上世紀70年代,當時在輝村選擇了水利樞紐的壩址,開展樞紐布置和相關工程勘察工作。初步設計在1978年完成,當時也通過了自治區(qū)相關部門的審核。重新立項是在1988年,之后便開始開展水電站的可行性研究。進一步細化壩址的選擇地址,選擇了牛仔灘壩址和輝村壩址,前者在后者壩址位置下游6km的地方,火成巖是其基巖的主要構成成分,河口的位置更加開闊,岸肩地質(zhì)條件更高,所獲得的水頭要比輝村高出4m左右,不管是從水力資源的利用效率還是地質(zhì)條件方面,牛仔灘壩址的優(yōu)越性更加顯著。但是在實際工程開展的過程中卻面臨了比較棘手的問題,第一,先鋒水輪泵站已經(jīng)在1966年建成,若把這個水輪泵站毀掉重新建設,那么會影響到2000多畝地的灌溉,而且還需要考慮到施工期和建成之后灌溉區(qū)域內(nèi)的灌溉問題,與地方利益息息相關,處理難度大。第二,在這個位置修建大壩將會對附近的鐵路線路產(chǎn)生影響,鐵路部門可以將這段鐵路進行修改,但是會增加不必要的投資,而且這些投資則是需要由地方部門來承擔,地方財力無法承受。輝村壩址則是處于火成巖和灰?guī)r相互交接的地帶,右岸的地形坡度更加舒緩,有國家公路經(jīng)過這里,地方財力仍然可以承受,而且不涉及到地方比較大的利益問題,所以在綜合考量了各種影響因素之后,最終所選擇的壩址就是在輝村。

在可行性研究階段,制定了3條可供選擇的壩線,其中一條是之前留下的舊的壩線,還有兩條則是在下壩上游位置,其中第三條壩線由于彎度比較大,左岸河壁比較陡峭,在布置的過程中難度比較大,所以放棄。第二條線路可以避開鐵路,但是河寬比較窄,河床的巖溶比較發(fā)育,可能會存在滲漏通道,右岸的巖溶漏斗數(shù)量很多,防滲處理工程難度極大。在施工的過程中需要先對船閘進行施工,再借助于其作用來實現(xiàn)明渠的倒流。廠房相關的建筑和大壩同時開展施工工作,資金集中度比較大,而且難度大,實現(xiàn)起來不容易。下壩線因為具備十分良好的跨河天然隔水屏障,可以借助這種地質(zhì)條件來使壩基防水工程量減少,河道的寬度要比上壩線寬度超出40m左右,借助于樞紐建筑物布置的方式,可以借助于地形的優(yōu)勢來減少大壩施工所帶來的干擾。

三、廣西左江水利樞紐的建筑物布置

(一)溢流閘壩相關建筑物的布置

這是屬于低水頭水利設施,所采用的布置形式是有閘控制,低堰大孔口的布置方式。在對已有的相關方案進行比對之后,所選擇的閘孔為10孔,溢流前緣的長度共計為178m,屬于混凝土重力壩的形式,剖面為WES樣式,高程為94.0m。在溢流壩的內(nèi)部設置有專門的排水廊道,廊道是灌漿構成,底部高程具體數(shù)值為83.3m,電站廠房和廊道、閘壩的兩端邊墩豎井采用樓梯的方式連接起來。左邊和右邊的邊墩的厚度為5m,而中間的邊墩厚度為3m(除了和施工縱向圍堰相銜接使用的邊墩),每一個閘孔都需要設置專門的露頂定輪工作閘門,同時還需要設置用于檢修的門。需要使用專門的啟閉機設備來完成工作閘門的啟閉,將其布置在工作橋上,而檢修門則是需要使用壩頂門機來完成啟閉工作,軌距為7m,重2×800kN。

(二)電站廠房建筑的布置

由于本次的水電樞紐屬于河床式電站,所以需要設置專門的浮筒式欄完成排污工作。在電站的廠房當中設置了軸流轉漿式機組,設計的過程中,要求平均水頭應當達到14.12m。電站廠房的總體長度為83.5m,分為安裝間、主機間,長度分別為25m和58.5m。共有4個機組,不同的機組距離機組中心的距離也是不同的,1#、2#、3#和4#機組和機組中心距離分別為17m和19m。主機下游側尾水管頂部會布置副廠房,在這個房間當中是用于電氣系統(tǒng)的布設,副廠房也分為兩個,另一個則是安裝在安裝間以下,用于對水系統(tǒng)、油氣系統(tǒng)等進行布設。安裝場地面的高程比較高,高度達到了102m左右,設備進場的方式是采用垂直進入的,而工作人員進入廠房時則需要進入到廠樓的副廠房當中,在進入到內(nèi)部樓梯之后就可以進入到不同的運行層了。

(三)非溢流壩段相關建筑物的布置

非溢流壩段分為左岸和右岸,其中左岸所采用的類型屬于混凝土重力壩,壩段的長度為70m,壩高為35.3m,在壩體的中部設置了專門用于檢修的閘門,壩頂門機軌道一直延伸到壩段的末端位置,為了滿足今后可能會擴建船閘的需要,同時在設計的過程中預留了船閘位置,中越120t的機動船隊位置。右岸采用框格填渣壩的方式。

(四)水坡相關建筑物的布置

該水利樞紐的通航建筑物在設計了眾多方案之后,通過對比和選擇最終使用的是水坡升船機的方式,按照120t船隊的標準,年貨運量為50×104t的標準來開展具體的設計。在開展總體布置時,需要把水坡布置在左岸的山坳當中,主要是為了減少大壩的施工量,也減少了土石開挖所帶來的時間和人力資源成本等。本次設計的水坡坡首分為了兩段,第一段的結構為“U”型結構,是由底板整體和側墻構成的結構,是擋水建筑物的組成部分,而第二段則是由工作門和推進機所構成的船舶停泊區(qū)域,所采用的結構為鋼筋混凝土塢式結構。推進機是水坡機電部分當中最主要的設備,包含滑動擋水板和牽引機車。整個坡槽沿著縱向設置構造縫,設置時每隔25m設置一道,為了給交通和工程檢修提供便利,坡槽的兩側需要布置相應的交通便道。

四、結束語

在水利工程建設的過程中必須要在設計階段做好壩址的位置選擇[3]。在選擇壩址的具體位置時,所需要考慮的因素眾多,比如環(huán)境因素、經(jīng)濟因素,是否會對已有的設施產(chǎn)生不良影響等,綜合各種因素之后選擇更加合適的壩址,同時還需要對水利樞紐建設過程中的相關建筑物進行合理的布置,促進大壩功能的發(fā)揮。

參考文獻:

[1]鄭光俊,陳志康,徐靜,等.拉洛水利樞紐瀝青混凝土心墻壩設計研究[J].中國水利,2016(20):39-41.

[2]趙景志,廖瑜,代長賢.都柳江紅巖水利樞紐工程布置方案研究[J].廣東水利水電,2016(11):5-10.

[3]蔡應心.二甲溝水庫樞紐工程壩址布置方案研究[D].黑龍江大學,2016.