冯家湾水电站枢纽总体布置研究设计
2007-10-11 17:06:56 来源：
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电力18讯： [摘 要]冯家湾水电站是以发电为主，兼有多种功能的1座闸坝工程。从工程的坝址、坝型和枢纽布置3个方面进行多方案的定性和定量分析论证，确定其优选方案；同时，介绍本工程推荐方案的布置特点和进行设计工作的体会，可作类似工程参考。
[关键词]冯家湾 河床式 坝址 坝型 枢纽布置 工程特点
1 概 述
冯家湾水电站位于湖北省县河流域十堰市竹溪县境内，距竹溪县城约20km，是以发电为主，兼有拦沙、养殖、解决人畜饮水等功能的1座闸坝工程，社会效益和经济效益相当显著。
工程坝址控制流域面积798km2，多年平均流量15．94m3／s，水库正常蓄水位384．5m、死水位380m，总库容2252．9万m3、调节库容690．5万m3，库容系数1．35％，为日调节电站；本工程属三等中型工程，工程为混凝土闸坝，坝顶高程388．6m，最大坝高39．6m，坝轴线总长110．1m，其枢纽建筑物从左至右分别由左岸非溢流坝段、泄洪拉沙闸、河床式厂房坝段和右岸非溢流坝段等组成。冯家湾水电站装机2台、总装机容量6MW，保证出力0．831MW，多年平均发电量2260万kW・h。
冯家湾水电站位于明家湾(祠)倒转向斜南西翼与丰坝倒转背斜北东翼之间，岩层走向215°～230°、倾向SW、倾角55°～60°，流域内出露的地层为一套寒武系――志留系下统梅子垭组砂质板岩，为横向河谷，岩体层面较为发育。地震基本烈度为Ⅶ度[1]。
枢纽主要工程量：土石方明挖45790m3，石方洞挖900m3，土石方填筑7 554m3，混凝土浇筑48109m3，钢筋钢材549t，金属结构300t。
施工导流采用全段围堰法隧洞导流，施工总工期20个月，其中准备工期6个月，第一台机组发电工期为12个月。工程静态投资4899万元，总投资5104万元，单位千瓦投资8165元/kW，单位电能投资2．17元／kW・h，经济内部收益率11．83％，经济净现值541．42万元，投资回收年限9．15年，全部投资财务内部收益率9．34％，上网电价0．36元/kW・h。
2 设计依据
2．1 工程等别及建筑物级别
工程坝址控制流域面积798km2，水库总库容为2252．9万m3，电站总装机容量6MW。根据等级标准[2]，本工程属Ⅲ等中型工程。据此确定拦河坝、泄洪拉沙闸、河床式厂房等永久性主要建筑物为3级，引水式厂房为4级，消能防冲、导墙、挡墙、护坡等永久性次要建筑物为4级。
2．2 洪水标准
按照防洪标准[3]和安全标准[4]的规定，考虑水工建筑物级别和坝型，确定混凝土闸坝、河床式厂房按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核；混凝土面板堆石坝按50年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核。消能防冲设施按20年一遇设计。
3 坝址比选
3．1 建坝条件
坝址区地形为对称或基本对称的“U”型河谷，地层为志留系板岩，岩性为较软岩，总体防渗条件较好，断裂构造不发育；天然砂石料储量丰富，质量和数量可满足坝体填筑料和混凝土骨料的需要，运输较方便；本区域内有较为平缓的坡地和冲沟可供施工总布置用的场地。因此，冯家湾水电站坝址区具备较好的建坝条件。
3．2 坝址比选
在冯家湾坝区拟定上下2个坝址进行技术经济论证：上坝址，即位于丰坝乡柏树村冯家湾上游约400m处，拟建坝高38．5m，为右岸岸边引水式电站；下坝址，即位于丰坝乡柏树村冯家湾，拟建坝高40m，为左岸岸边引水式电站。
从地形来看，上坝址的河谷稍窄，呈斜切型不对称“U”形，在坝顶高程392m时，河谷宽100m，坝高38．5m，坝体较低，坝体断面较小，水库淹没范围小；而下坝址为横向型不对称“U”形河谷，在392m高程时，河谷宽度约111m，坝高40m，坝体较高，坝体断面较大，水库淹没范围大。
从地质条件来看，上坝址与下坝址基本相似，上下坝址出露志留系下统梅子垭组地层砂质板岩，无断层但节理裂隙发育，坝基处理简单，处理工程量小；但下坝址为横向河谷，岩层倾角陡，倾向下游，坝基及坝肩抗滑、抗渗条件好，坝肩整体稳定性较好，防渗处理工程量较小。
从装机规模来看，在坝顶高程相同的条件下，当两方案均采用相同的坝后式开发时，上坝址的可利用水头比下坝址的要低1．5m，装机容量略小。但是当追求装机规模相同时，上坝址的引水道加长400m，那么，引水道工程量增加。
从施工条件看，对于下坝址，具有对外交通条件好，便于施工，目前已有一条简易公路直达本阶段推荐坝址，利于缩短工期；对于上坝址，则需要再修建一条下坝址到到上坝址的施工道路。
从工程量看，在坝型和装机容量不变的情况下，上坝址坝体工程量略小，但引水道工程量大。
从投资看，下坝址略省123万元。
综合上述技术经济比较，选择下坝址作为推荐坝址。
4 坝型比选
坝址河谷宽高比虽为2．68，满足建拱坝的要求，但坝址河谷呈不对称“U”型，河床和两岸基岩为志留系下统梅子垭组泥质薄板岩夹炭质条带状泥质板岩，属于软岩，不适宜修建拱坝。根据建坝条件，考
[关键词]冯家湾 河床式 坝址 坝型 枢纽布置 工程特点
1 概 述
冯家湾水电站位于湖北省县河流域十堰市竹溪县境内，距竹溪县城约20km，是以发电为主，兼有拦沙、养殖、解决人畜饮水等功能的1座闸坝工程，社会效益和经济效益相当显著。
工程坝址控制流域面积798km2，多年平均流量15．94m3／s，水库正常蓄水位384．5m、死水位380m，总库容2252．9万m3、调节库容690．5万m3，库容系数1．35％，为日调节电站；本工程属三等中型工程，工程为混凝土闸坝，坝顶高程388．6m，最大坝高39．6m，坝轴线总长110．1m，其枢纽建筑物从左至右分别由左岸非溢流坝段、泄洪拉沙闸、河床式厂房坝段和右岸非溢流坝段等组成。冯家湾水电站装机2台、总装机容量6MW，保证出力0．831MW，多年平均发电量2260万kW・h。
冯家湾水电站位于明家湾(祠)倒转向斜南西翼与丰坝倒转背斜北东翼之间，岩层走向215°～230°、倾向SW、倾角55°～60°，流域内出露的地层为一套寒武系――志留系下统梅子垭组砂质板岩，为横向河谷，岩体层面较为发育。地震基本烈度为Ⅶ度[1]。
枢纽主要工程量：土石方明挖45790m3，石方洞挖900m3，土石方填筑7 554m3，混凝土浇筑48109m3，钢筋钢材549t，金属结构300t。
施工导流采用全段围堰法隧洞导流，施工总工期20个月，其中准备工期6个月，第一台机组发电工期为12个月。工程静态投资4899万元，总投资5104万元，单位千瓦投资8165元/kW，单位电能投资2．17元／kW・h，经济内部收益率11．83％，经济净现值541．42万元，投资回收年限9．15年，全部投资财务内部收益率9．34％，上网电价0．36元/kW・h。
2 设计依据
2．1 工程等别及建筑物级别
工程坝址控制流域面积798km2，水库总库容为2252．9万m3，电站总装机容量6MW。根据等级标准[2]，本工程属Ⅲ等中型工程。据此确定拦河坝、泄洪拉沙闸、河床式厂房等永久性主要建筑物为3级，引水式厂房为4级，消能防冲、导墙、挡墙、护坡等永久性次要建筑物为4级。
2．2 洪水标准
按照防洪标准[3]和安全标准[4]的规定，考虑水工建筑物级别和坝型，确定混凝土闸坝、河床式厂房按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核；混凝土面板堆石坝按50年一遇洪水设计，1000年一遇洪水校核。消能防冲设施按20年一遇设计。
3 坝址比选
3．1 建坝条件
坝址区地形为对称或基本对称的“U”型河谷，地层为志留系板岩，岩性为较软岩，总体防渗条件较好，断裂构造不发育；天然砂石料储量丰富，质量和数量可满足坝体填筑料和混凝土骨料的需要，运输较方便；本区域内有较为平缓的坡地和冲沟可供施工总布置用的场地。因此，冯家湾水电站坝址区具备较好的建坝条件。
3．2 坝址比选
在冯家湾坝区拟定上下2个坝址进行技术经济论证：上坝址，即位于丰坝乡柏树村冯家湾上游约400m处，拟建坝高38．5m，为右岸岸边引水式电站；下坝址，即位于丰坝乡柏树村冯家湾，拟建坝高40m，为左岸岸边引水式电站。
从地形来看，上坝址的河谷稍窄，呈斜切型不对称“U”形，在坝顶高程392m时，河谷宽100m，坝高38．5m，坝体较低，坝体断面较小，水库淹没范围小；而下坝址为横向型不对称“U”形河谷，在392m高程时，河谷宽度约111m，坝高40m，坝体较高，坝体断面较大，水库淹没范围大。
从地质条件来看，上坝址与下坝址基本相似，上下坝址出露志留系下统梅子垭组地层砂质板岩，无断层但节理裂隙发育，坝基处理简单，处理工程量小；但下坝址为横向河谷，岩层倾角陡，倾向下游，坝基及坝肩抗滑、抗渗条件好，坝肩整体稳定性较好，防渗处理工程量较小。
从装机规模来看，在坝顶高程相同的条件下，当两方案均采用相同的坝后式开发时，上坝址的可利用水头比下坝址的要低1．5m，装机容量略小。但是当追求装机规模相同时，上坝址的引水道加长400m，那么，引水道工程量增加。
从施工条件看，对于下坝址，具有对外交通条件好，便于施工，目前已有一条简易公路直达本阶段推荐坝址，利于缩短工期；对于上坝址，则需要再修建一条下坝址到到上坝址的施工道路。
从工程量看，在坝型和装机容量不变的情况下，上坝址坝体工程量略小，但引水道工程量大。
从投资看，下坝址略省123万元。
综合上述技术经济比较，选择下坝址作为推荐坝址。
4 坝型比选
坝址河谷宽高比虽为2．68，满足建拱坝的要求，但坝址河谷呈不对称“U”型，河床和两岸基岩为志留系下统梅子垭组泥质薄板岩夹炭质条带状泥质板岩，属于软岩，不适宜修建拱坝。根据建坝条件，考
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