工程概況:水電站位于四川省寧南縣和云南省巧家縣境內(nèi),為金沙江下游河段規(guī)劃的四個梯級中的第二個梯級電站,電站上接烏東德梯級,下鄰溪洛渡梯級。左、右岸分別為四川省的寧南縣和云南省的巧家縣,距巧家縣城約45km。
水電站樞紐建筑物主要由攔河壩、泄洪消能建筑物、引水發(fā)電系統(tǒng)等主要建筑物組成。攔河壩為混凝土雙曲變厚拱壩,壩頂高程834.0m,最大壩高289.0m;大壩下游布置有水墊塘和二道壩。壩址處多年平均流量4190 m3/s,壩址以上流域面積43.03萬km2,電站總裝機容量14400MW,正常蓄水位為825.00m,設(shè)計洪水位827.71m,校核洪水位832.23m。
江邊取水隨水位移動泵車一級泵站設(shè)計取水量為9.5萬m3/d,取水口位于壩上游右岸海子溝與金沙江匯合口上游約200m,取水建筑物采用滑坡道形式,坡道及立泵機組按7組布置。一部分水量供低線4萬m3/d水廠,分配井水位700m;其余水量通過二級泵站供海子溝高線6萬m3/d水廠,分配井水位855m。
江邊取水隨水位移動泵車總體布置:
滑坡道江邊取水隨水位移動泵車站由斜坡道、滑軌管道、江邊取水隨水位移動泵車及揚水管、卷揚機房四大部分組成。取水泵采用的是江邊取水隨水位移動泵車提水,利用管道作為滑軌軌道,作為滑軌軌道的管道末端深入水中,兼做取水管道,在江邊取水隨水位移動泵車周圍采用滾珠軸承的方式,將江邊取水隨水位移動泵車沿管道滑軌放入水中,同時在管道入水端間隔開口做引水孔。江邊取水隨水位移動泵車可根據(jù)水位調(diào)整取水位,由于江邊取水隨水位移動泵車上部揚水管可分節(jié)差拆,通過上部卷揚機房的牽引可調(diào)整江邊取水隨水位移動泵車的取水深度。
本工程取水量為9.5萬噸/天,共安設(shè)江邊取水隨水位移動泵車8臺,6用兩備(倉庫備用),共布置滑軌管道7套。坡道的上端高程應保證在30年一遇洪水位650.78m之上,考慮到一定的超高,卷揚機房布置在岸坡655.0m平臺位置。整個斜坡道寬24m,斜坡道長約157m。
滑坡道布置,坡道主要用于敷設(shè)動力電纜、牽引、安全、清淤、交通設(shè)備等。坡面應盡量與原斜坡接近,充分利用地形,減少工程量,縮短工期。
坡道坡度,采用江邊取水隨水位移動泵車改變了原來80年代的《泵站設(shè)計規(guī)范》(GB/T50265-2010)中8.2.1和8.2.4規(guī)定,為減少開挖量,根據(jù)天然岸坡,坡道坡比擬定為1:2.5,即坡道坡角為22°;使用江邊取水隨水位移動泵車能適應任何地形條件,揚程落差。
坡道的上端高程應保證在30年一遇校核洪水位650.78m以上,考慮浪高及安全超高,坡道的上端高程為655m。
坡道下端高程,為降低施工難度,軌道的下端高程在多年較枯水位能取到水的前提下盡量抬高。根據(jù)2001~2011年的實測水位數(shù)據(jù)推算,取水點處多年實測最枯水位約為598m,在高程597.00左右設(shè)置一排混凝土灌注樁,樁基礎(chǔ)頂部設(shè)置混凝土鎮(zhèn)墩。坡道底部DN800鋼管采用懸挑設(shè)計,鎮(zhèn)墩以下取水鋼管懸挑約8m,DN800鋼管導軌延長至水位以下2m,取鋼管導軌下端高程為596m。
坡道長度,軌道下端點高程596m,上端點高程655m,斜坡道總高差為59m。坡道坡角為22°,坡道總長度為157m。
坡道寬度,坡道寬度由滑軌以及輸水斜管,沖洗水管及用以維修的人行階梯道等確定。斜坡道的寬度為24m。
坡道設(shè)施,坡道設(shè)施包括軌道、輸水斜管、電纜托架、鋼纜托輥、掛鉤座、檢修平臺、接管平臺及人行通道等。
滑軌鋼管采用DN800焊接鋼管,鋼管暗埋在于坡道上,采用一泵一管。
坡道輸水管道布置,根據(jù)設(shè)計規(guī)模,選用6臺江邊取水隨水位移動泵車SQ300-50*2型,6用2備(倉庫備用),單泵參數(shù):Q=300 m3/h,H=100m,N=200kW。
每臺江邊取水隨水位移動泵車設(shè)置單獨的滑動軌道,滑軌采用D820×15無縫鋼管內(nèi)外環(huán)氧樹脂,鋼管滑軌在615.85m水位以下間歇開孔,滿足不同水位取水要求。615.85高程以上采用半管作為導向槽方便接管。
江邊取水隨水位移動泵車揚水管出水管采用3m一節(jié)的DN300鋼管,法蘭連接,共16根。另在滑軌旁設(shè)固定DN400出水管道,管道上預留三通叉管,叉管調(diào)節(jié)高差取3m。與江邊取水隨水位移動泵車出水管采用剛性連接,江邊取水隨水位移動泵車揚水管采用分節(jié)拆裝,通過上部卷揚機房的牽引可調(diào)整潛水泵的取水位置。鋼管在卷揚機平臺合并成兩根DN600鋼管,每根水泵出水管設(shè)單獨檢修蝶閥及止回閥。DN600出水總管上設(shè)檢修蝶閥。
考慮運行過程泵站及其附件的檢修,鋼管滑軌在615.85高程以下采用剖分式結(jié)構(gòu),兩半鋼管之間采用螺栓或銷軸連接,需要時通過拆除螺栓或銷軸,可直接將泵車及附件等提出鋼管。為避免泵車由于意外產(chǎn)生卡阻現(xiàn)象,鋼管進水口考慮污物影響設(shè)固定式攔污網(wǎng)。
高程655m卷楊機房平臺布置655m高程平臺布置除布置卷楊機房外,還有與之相配套的配電房、庫房、檢修平臺和其它設(shè)施等,655m高程平臺面積約2066m2。
江邊取水隨水位移動泵車運行通過設(shè)置于啟閉機房內(nèi)的固定卷揚式啟閉機操作,共設(shè)有6套啟閉設(shè)備,容量為1×50kN,揚程100m,啟閉機速度約1.5m/min,卷揚機房上方設(shè)置3T電動單梁懸掛式起重機,以便日后設(shè)備檢修需要。為防止鋼絲繩外界干擾,且影響其使用壽命,設(shè)計考慮鋼絲繩連接位置設(shè)置于上部結(jié)構(gòu)的正下方,同時為避免長距離鋼絲繩和電纜下垂及與地面的摩擦,在揚水管中心下方和揚水管側(cè)邊分別等間距布置支撐導輪。潛水深井泵電纜卷筒采用磁滯式結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)緊湊,由電機驅(qū)動自動收放電纜,且設(shè)置于啟閉機機房內(nèi)。
江邊取水隨水位移動泵車一級泵站主要由提升卷揚機、變配電控、600mm軌道、平板車泵車組成。泵房建筑面積172m2,卷揚機房層高為9.0m;變配電房層高為4.5m。
江邊取水隨水位移動泵車一級泵站供水范圍:
一部分水量供水池低區(qū)4萬m3/d水廠,供原水至水廠分配井,分配井水位700m。
其余水量通過二級加壓泵站供主機高區(qū)6萬m3/d水廠,供原水至水廠分配井,分配井水位855m。
水廠江邊取水泵車移動型兩棲式立泵一級泵站、原水管線主要設(shè)備的制造、供應、交付、培訓、檢測、現(xiàn)場安裝及調(diào)試指導和保質(zhì)期的工作等。設(shè)備類別如下:
江邊取水隨水位移動泵車;
JK-1.6/800型提升卷揚機、電纜卷筒
鋼管、閥門及材料類(蝶閥、閘閥、止回閥、減壓閥、快速排泥閥、波紋補償器、可曲撓彈性接頭等);
電氣設(shè)備(配電柜、變壓器等);
電纜(防水、普通電纜);
其它設(shè)備(起重設(shè)備);
地理位置及地形地貌,上游斜坡道位于金沙江右岸海子溝溝口上游側(cè)沖洪積斜坡,地形坡度20~25°。斜坡道下游(北部)為海子溝沖溝,溝道呈NW向流入金沙江,溝谷較平緩,谷底寬度25~35m;上游(南部)為營盤包包陡崖,地形坡度60~70°,巖質(zhì)岸坡,緩傾山里。
場區(qū)內(nèi)地表分布第四系洪積、沖積層,土質(zhì)不均一,有含砂粘土、細粒土質(zhì)礫,碎石混合土、混合土漂石等,厚薄不均,臨江前緣厚約16.3~17.6m,中后緣厚約34.4~41.20m,覆蓋層淺部呈松散~稍密狀,中下部呈中密~密實狀。下伏基巖為三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組(T1f)砂巖、粉砂巖夾泥巖,露頭多呈弱風化狀。
區(qū)內(nèi)為單斜構(gòu)造,無區(qū)域斷層通過,場址內(nèi)覆蓋層深厚,無斷裂構(gòu)造出露;鶐r內(nèi)中緩傾角層面裂隙發(fā)育,南部陡壁處NNW向和NE向陡傾角裂隙較發(fā)育。
場區(qū)內(nèi)地下水埋藏較深,地下水以孔隙性潛水為主,土體透水性好,接受大氣降水補給后,向金沙江排泄為主,汛期江水補給地下水。
場區(qū)周邊不良地質(zhì)現(xiàn)象表現(xiàn)為海子溝泥石流和上游陡坡崩塌、掉塊。
地處亞熱帶季風氣候區(qū),冬半年受青藏高原南支西風環(huán)流影響,天氣晴朗干燥,降水稀少,夏半年受副熱帶西風高壓和西南季風影響,降水較為頻繁,年內(nèi)干、濕季的交替變化極為明顯。
根據(jù)氣象站(測站高程675m(黃海) ) 1994~2006年的氣象資料統(tǒng)計,多年平均降水量為710.8mm,6~9月降水量551.9mm,約占全年降水量的77.6%,最大一日降水量100.8mm;年內(nèi)降水天數(shù)約100天左右;多年平均蒸發(fā)量2283.4mm(20cm蒸發(fā)皿) ;多年平均氣溫21.9℃,歷年最高氣溫42.7℃,歷年最低氣溫2.1℃;多年平均風速2.1m/s,最大定時風速13m/s,相應風向為S。
水源水質(zhì),取水水源為金沙江。金沙江是長江上游的主要產(chǎn)沙區(qū)之一,其中,金沙江下游區(qū)域是金沙江流域產(chǎn)沙最為強烈的區(qū)域,年平均輸沙模數(shù)達1000~2000t/km2。
白鶴灘壩址懸移質(zhì)泥沙特性如表2-2。白鶴灘壩址多年平均含沙量1.42kg/m3,懸移質(zhì)年輸沙量1.849億t。
懸移質(zhì)泥沙的中數(shù)粒徑為0.015mm,平均粒徑為0.064mm,最大粒徑為1.216mm。