县水电方案优化技术研究

1、工程概况

*水电站位于县城西北75km的荆紫关镇，是丹江干流河南省境内梯级开发规划中的第一级水电站；该电站为引水径流式电站，电站装机容量7500kw，工程总投资7180.24万元，年售电收入1228万元，工程于1998年10月动工兴建，20*年竣工发电。

*水电站由渠首枢纽、引水渠道、电站枢纽三部分组成。

渠首枢纽主要包括拦河坝、冲砂闸、进水闸三部分。拦河坝为浆砌石空腹重力坝，最大坝底高17.0m，坝顶长度185m；冲砂闸位于溢流坝左端，共1孔，孔宽5m，最大冲砂流量102m3/s；进水闸位于冲砂闸左端，共3孔，单孔宽3m，设计流量57m3/s。

引水渠道位于丹江左岸，沿河布置，总长9.45km，主要包括渠首石渠段，街前石渠段，钢筋砼渠槽段，穿街渠涵段，切岗挖方段。电站前引水渠段共6段，渠道上设有各类建筑物33座。

电站枢纽位于杜家沟口，由压力前池、压力管道、主副厂房和升压站等组成，电站尾水由220m长的尾水渠泄入丹江。发电升压后经3.1km35kv输电线路并入荆关35kv变电站。

2、成果背景

*水电站地形、地质复杂，工程设计施工难度大。尤其傍河渠段更为突出。因此该工程方案优化及新技术研究的重点是这部分。

傍河渠段位于引水渠道3+700—4+481段，总长度781m。渠段左侧与淅川县荆紫关老街岸坡相邻，老街房屋沿岸坡修建，为明清古建筑，属国家重点文物保护对象，岸坡陡峻，坡顶与坡脚相对高差最大达10m以上，渠段右侧为丹江主河道，3+700—4+100段河道滩地较窄，最窄处仅20m，地面高程在208.5—211m之间，与河床最低高程相差0.5m；4+100—4+481段为后期人们改河造地，沿河修建防洪大堤，堤内填土2.4—4.0m的粘土，砂壤土和砂，地面高程在211.3—212.5m之间，与河漫滩高1—4米；3+700—4+481渠段进出口渠底设计高程分别为213.77m和213.45m，渠底高程与地面高差相对较小，最大高差为4m。

3、方案优化设计及新技术应用

3.1方案提出

傍河渠段在*水电站可行性研究阶段设计为渡槽，结构型为跨度5.6m的半圆拱式渡槽，槽身为砌石结构，基础为钻孔灌柱桩，桩承载力按端未桩设计，在进行可行性研究报告评估时，专家们提出：傍河渡槽的设计、施工是该工程的关键，其安全性和设计的合理性，将直接影响到整体工程的安全和投资，应组织专项科学研究。781m长的傍河渠段所处地理位置比较特殊，地形狭窄，地质条件较差，丹江河两岸曾因护岸而发生过严惩的水事纠纷。因此，修建何种结构形式的输水建筑物才能达到经济、安全和管理方便，同时又不引发新的水事纠纷，并使岸上古建筑得到妥善保护，傍河渠段在初步设计过程中，依据工程地形，地质条件进行了大量而细致的比较工作，并参照丹江沿岸现有工程护岸的成功经验，经对现场多次察勘，对现有河道护岸及防护工程进行分析，又选定两种不同于渡槽的方案进行比较，即下部回填砂及卵石（充分利用河道建筑材料）用振动碾压夯实，沿河岸边护砌，保护建筑物的安全，槽身采用砌石挡水墙及扶壁及壁式挡水墙方案，浆砌石挡水墙可充分利用当地材料及民工施工，但由于浆砌石挡水墙位于回填砂卵石基础上，适应地基变形能力较差，分缝止水需作特别处理，砌石渠道容易渗水，并给工程管理带来困难，这种形式工程投资为390万元。扶壁式挡水墙结构整体性好，适应地基变形能力强有利于止水布置，防渗效果好，便于工程管理，但这种结构形式施工难度大，模板用量多，工程投资为410万元，仅比砌石挡水墙增加投资29万元。因此从有利于工程安全角度出发，选用壁式挡水墙方案较为经济合理。

3.2方案确定

通过对渡槽方案和回填式挡水墙方案进行技术经济比较，两种方案各有优点缺点，渡槽选用重力墩基础，开挖深度大，施工排水难度大，基础远离岸坡，对河道行洪不利，易引起河对岸群众的不满，且工程投资较大，但渡槽基础安全可靠，一般不会因基础冲刷而危及建筑物的安全。扶壁式挡水墙方案紧邻岸坡施工，工程投资较上述方案节约330万元，但由于该种结构形式基础是回填砂卵石材料，施工质量难以控制，一旦被冲刷，极易造成建筑物破坏，只要加强岸坡护砌，加强防冲，采用适当防护形式是可以避免的。因此，傍河渠段最后选用结构型式为扶壁式挡水墙，扶壁式挡水壁由于扶壁作用受力集中，结构布置困难，且不利于工程施工，因此在施工详图阶段将扶壁式挡水墙改为悬壁式挡水墙。

*水电站傍河渠段方案优化设计为工程建设节约资金达300余万元，工程设计思路新颖，结构合理，既便于工程施工，又有利于工程运行和管理，同时也解决了水利工程建设中与周边环境难以协调的问题，为工程顺利开工建筑奠定了基础。

4、结论

淅川县*水电站方案优化与新技术应用，达到了预期目的。渠首枢纽与站枢纽布置紧凑，引水渠线及建筑物设计方案合理，计算准确可靠，较好地将水电资源开发和古建筑保护、河道防洪和工程实际、兴利与除害结合起来。工程设计，技术先进，方案准确，新技术、新材料的广泛应用，达到施工方便和节约投资的目的（节约资金370余万元）。工程自建成以来，一直运行正常，各项技术性能均已达到设计指标，发挥了良好的经济效益，社会效益和环境效益。