碧口水电站位于甘肃省文县碧口镇嘉陵江支流白龙江上,是白龙江梯级开发的第一座大型工程,以发电为主,兼有防洪、航运、养殖和灌溉等综合效益。碧口坝址控制白龙江流域面积2.601万平方公里,占其全流域面积的81.4%。 枢纽工程按500年一遇洪水标准设计,5000年一遇洪水标准校核。该枢纽是中国首次在大泄量的溢洪道上采用弯道布置。碧口水电站总装机容量30万千瓦,年发电量14.63亿千瓦·时,通过3条220千伏和2条110千伏输电线路送电陕西、四川、甘肃,是联结西南和西北两大电网的枢纽,在电网中承担调峰和事故备用的作用。
水电站简介
碧口水电站建在甘肃文县
白龙江,控制流域面积26000平方公里。多年平均流量 275立方米/秒,设计洪水流量7630立方米/秒。总库容为5.21亿立方米,设计灌溉面积0.89万亩,装机三台,总容量30万千瓦。
主坝坝型为壤土心墙土石坝。最大坝高 101 米,坝顶长度297米,坝基岩石为干枚岩和凝灰岩。
坝体工程量424.1万立方米,主要泄洪方式溢洪道和隧洞。
水电站介绍
综述
碧口水电站位于中国甘肃文县、嘉陵江支流白龙江上,距昭化公路里程约105km。壤土心墙土石
混合坝,最大坝高101.8m,
校核洪水位时水库总库容5.21亿立方米,装机容量30万kW,保证出力7.8万kW,多年平均发电量14.63亿kW.h。以发电为主,兼有防洪、灌溉、过木等效益。1969年5月开工,1976年3月第1台机组发电,1997年6月
竣工。
坝址基岩为绢云母石英千枚岩和变质凝灰岩。
河床宽120m,
覆盖层一般厚25m,最厚34m。
流量
坝址以上流域面积2.6万平方公里,多年平均流量225立方米/s,年径流量86.72亿立方米,实测最大洪水流量3260立方米/s,调查历史最大洪水流量5810立方米/s,多年平均悬移质输沙量2460万t,多年平均含沙量2.64kg/立方米,实测最大含沙量227kg/立方米。工程按500年一遇洪水流量7630立方米/s设计,相应库水位703.3m;按5000年一遇
洪水流量9950立方米/s校核,相应库
水位708.8m;相应库容5.21亿立方米,水库正常蓄水位704立方米,相应库容4.5亿立方米;死水位685m,相应库容2.29亿立方米;调节库容2.21亿立方米;水库
汛期限制水位695m,防洪库容1.91亿立方米。水库淹没耕地312平方公里,迁移人口2366人。
规模
碧口水电站位于甘肃省文县,是开发嘉陵江支流白龙江的一项以发电为主的综合利用水电工程。电站装机容量30万kW,保证出力7.8万kW,年发电量14.63亿kWh。水库建成后,可引水
灌溉下游农田8860亩;嘉陵江的航运条件也得到相应的改善。碧口水电站坝址以上流域面积26000平方公里, 多年平均年径流量90亿立方米。水库总容量5.21亿立方米,调节库容2.21亿立方米。电站设计水头73m,最大水头86.2m,最小水头57.5m。
壤土心墙土石混合坝
由于库容小、泄洪量大、透水基础深及地质条件差等条件,枢纽布置比较复杂。采用壤土心墙土石混合坝,最大坝高101.8m,坝体填筑总量397.8万立方米。坝基为绢英千枚岩和变质凝灰岩,上覆盖25~34m深的卵砾石层。坝体设有宽1.3m、深41m及宽0.8m、最大深度68.5m两道
混凝土防渗墙。泄洪建筑物有岸边
开敞式溢洪道及右、左岸泄洪隧洞和左岸排砂洞。木材过坝设施设于右岸,长420m,年过坝量50万立方米,现已停止使用。左岸设引水式岸边地面厂房,引水隧洞洞径10.5m,调压井是与快速闸门井相结合的地下阻抗式长方形
钢筋混凝土竖井,最大蓄水容积为30000立方米。厂房安装3台单机容量10万kW发电机组。
定向爆破截流
碧口水电站工程根据地形特点,采用围堰一次断流,导流洞导流,并利用左岸山高坡陡的有利条件,成功地使用了
定向爆破截流。在调压井开挖中,用赤子投影法计算、分析围岩稳定,自上而下分段开挖、分段衬砌、减少井壁暴露时间与范围,对局部不稳定岩体,采用锚喷支护等方法。在坝体填筑施工中,采用心墙土料与反滤料平起填筑的方法,实现了挖、运、填、压联合机械化作业,最大年填筑量达166.6万立方米。坝壳填石采用薄层填筑,振动碾压,堆石体容重达2.26吨/ 立方米。工程由西北勘测设计院设计,集团公司
水电五局施工。1969年开工,1976年3月第一台机组发电,1977年竣工 。
枢纽布置
枢纽主要由拦河坝、泄洪隧洞、排沙洞、过木道,灌溉引水隧洞及发电厂房等组成。
钢筋混凝土防浪墙。心墙由重、中粉质壤土与粉质粘土填筑;坝壳由砂石砾石填筑;心墙与坝壳之间,上下游两侧均设置反滤层。坝基河床砂砾石冲积层采用1.3m厚的防渗墙,最大墙深41m,顶部插入壤土心墙,底部嵌入基岩。防渗墙下基岩透水性较大的局部地段,采用孔距为4m的单排帷幕灌浆。为了补救大坝填筑质量不好产生的隐患,在653m高程以下,坝轴线下游12m处又增设了一道厚0.8m的防渗墙,最大墙深68.5m。
泄洪建筑包括右岸溢洪道和左、右岸泄洪洞。溢洪道为岸边单孔开敞式,最大泄量2310立方米/s,孔口尺寸宽15m,高16m,堰顶高程691m。泄水槽长288.601m,宽15m,由纵坡0.01的缓坡弯道段和纵坡0.355的陡坡段组成。下游采用挑流消能,单宽流量145立方米/(s洠),最大流速39m/s。溢洪道全长392.84m。
右岸泄洪洞由
导流洞改建而成,由进水塔、斜井段、反弧段、缓平段和消能挑流鼻坎组成,全长602.741m。上游段为改建的龙抬头式,断面尺寸10.0m×11.5m;下游缓平段是与导流洞的结合段,断面尺寸13.0m×11.5m,水流为明流;最大平均流速35.7m/s;出口为倾斜式扩散扭曲斜鼻坎,由原导流洞水平段改建而成。最大泄洪流量2290立方米/s。
左岸泄洪洞全长856.671m,由进水塔、有压段、无压段和消能挑流鼻坎组成。有压段为圆形断面,洞径10.5m;无压段为城门形,断面尺寸10m×12m。最大泄洪流量1710立方米/s,最大流速34m/s。
排沙洞进口紧靠电站进水口左侧。进水口底板高程636.152m,比电站进水口底板低25m。全长685m,由进口段、检修闸门井、有压段,工作闸门室,明流段和消能挑流鼻坎组成。弧形工作闸门尺寸4.0m×3.15m,工作水头70m。有压段为圆形断面,洞径4.4m;明流段的前部为城门形,断面尺寸5.0m×4.8m,后部为渠槽式。最大泄洪量300立方米/s。排沙洞对排除进水口前泥沙和异重流排沙效果均很明显。据1979~1984年的实测资料,年平均排沙比为30%~40%,最大达64%。
灌溉引水管的进水口置于溢洪道引渠入口底板之下,底部高程682.6m,
管道全长1400m,管径0.8m,引水流量1立方米/s,灌溉面积590公顷。
过木道采用纵向原木联合运输机,布置在大坝右端。首部建筑物坐落在坝体上游坡面上,过坝顶经下游坝面沿右岸山坡入河,出口处距电站尾水渠末端约100m。3条联合运输机并列呈直线布置,中心距6m,各长420.2m。每条由上游2台沉浮式、坝顶1台转动固定式和下游1台固定式传动装置,通过链条滚轮联动,设计年过木能力为50万立方米。但现已停用。
左岸发电引水建筑物包括进水口、引水隧洞、
调压井和
压力管道。进水口为岸塔式,底板高程661m,由拦污栅段、检修闸门井及其连通段组成。拦污栅分6孔,过栅后合而为一。引水隧洞全长444.2m,由渐变段、主洞、叉管和支洞组成。主洞长356.1m,洞径10.5m,最大引水流量480立方米/s,最大流速5.6m/s。调压井开挖尺寸长46.7m,宽12m,高79.25m,是和快速闸门井相结合的地下阻抗式钢筋混凝土建筑物。对应3条引水支洞,从调压井引出3条压力管道,洞径6m,钢筋混凝土衬砌。
地面
厂房位于坝后左岸,主厂房长83m、宽20m,高46.82m,内装3台单机容量10万kW的
水轮发电机组。水轮机为HL702-LJ-410型,转轮直径4.1m,
额定转速150r/min。设计水头73m,最大水头86.2m,最小水头57.5m,单机最大引用流量160立方米/s。发电机为Ts854/210-40悬式空冷型,额定电压13.8kV。220kV和110kV开关站设在下游尾水渠右岸台地上,副厂房在主厂房右侧。
工程施工
碧口水电站主体工程量:土石方明挖342万立方米,石方洞挖47.62万立方米,土石方填筑440万立方米,混凝土浇筑54.1万立方米,金属结构安装9515t。最高年填筑
强度150万立方米,填筑
工期5年。
采用隧洞导流。土石坝施工时用振动碾碾压。地下洞室软弱围岩使用喷锚支护。
左岸泄洪隧洞施工时发生冒顶性大塌方,地面形成漏斗,塌方高度一般为60m,最大高度100m,塌方体积达4万立方米。处理措施包括:塌方体固结灌浆;边墙和顶拱开挖及时衬砌;核心岩体开挖后对底板进行衬砌;回填灌浆和围岩固结灌浆。总计耗用水泥2000t,钢材500t,钢筋混凝土近1000立方米,断续历时达5~6年之久。