第二节　主要水电站介绍

一、贺龙水电站

贺龙水电站位于桑植县城北6km处,坝址以上流域面积2470km2,多年平均流量97m3/s,多年平均年径流量30.6亿m3。校核洪水位294.15m,设计洪水位290.58m,水库总库容7024万m3,正常蓄水位288.00m,死水位268.00m,属日调节水库。电站装机3台,总装机容量24MW,多年平均年发电量1.04亿kW·h。

该电站于1992年10月正式动工,1995年10月大坝全面达到294.60m的坝顶高程,厂房土建施工基本完成,库区移民完成60%。由于在经济体制改革等因素的影响,工程概算从1991年的5900万元增至1995年的2亿元。因资金缺口大,工程一度曾被迫停工。1996年3月由公司正式接管,续建经营。1997年4月18日,首台机组并网投产,第二、第三台机组也分别于同年5月18日,6月17日相继投产,年底工程全面竣工。

贺龙水电站工程特性见表6-2-1。

二、鱼潭水电站

鱼潭水电站位于湖南省张家界市永定区,距张家界市30km,为澧水中游干流上的一个梯级电站。工程以发电为主,兼顾防洪等综合效益。坝址控制流域面积3473km2,水库总库容1.215亿m3,为不完全季调节水库,正常蓄水位250.00m,死水位235.00m,防洪库容0.467亿m3,防洪限制水位241.40m,电站总装机容量70MW,其中左岸3× 20MW,右岸10MW,保证出7.3MW,多年平均年发电量2.63亿kW·h。

枢纽建筑物由大坝、溢洪道、发电引水隧洞、地下主厂房、地面副厂房及开关站等组成。大坝采用空腹混凝土重力坝,坝顶高程252.50m,最大坝高56.5m,坝顶长度229.5m,溢洪道为中孔8扇10m×10.5m弧门控制,溢流净宽80m,闸墩厚2m,堰顶高程228.50m。

左岸厂房布置在左岸山体内,为地下厂房,主要建筑物包括岸塔式进水口、地下洞室群、户内式开关站和地面副厂房等,地下洞室群由引水隧洞、主厂房洞室、尾水调压室、母线洞、高压开关室、电缆及交通廊道、排水廊道、通风洞、尾水管洞、尾水主洞、施工支洞等一系列洞室组成。安装3台20MW的混流式水轮发电机组,采用单机单管引水,尾水经调压室由尾水隧洞排出。

右岸厂房布置在右岸山体内,也为地下式厂房,安装1台10MW的混流式发电机组。厂房建筑物由岸坡直立式进水口、引水洞、地下厂房、尾水洞和调压井组成。厂房上下重叠布置,主厂房布置在下层,安装间位于上层,两层之间通过吊物竖井、电梯、电缆井相连。

工程于1991年12月22日正式开工,1992年11月22日实现工程截流;1996年6月大坝达到设计高程,同年11月23日,水库顺利下闸蓄水;1996年12月6日左岸引水隧洞完工;首台机组于1997年3月27日正式投产,至9月17日左岸电站3台机组全部投产。右岸电站于1995年5月开工,1999年9月建成投产。

工程的可行性研究、初步设计、技术设计及地质勘探工作由湖南省水利水电勘测设计研究院承担,右岸扩建电站由中南勘测设计研究院设计。

鱼潭水电站工程特性见表6-2-2。

三、木龙滩水电站

木龙滩水电站位于湖南省张家界市永定区境内,距张家界市1.5km,上游有花岩径流式电站和鱼潭季调节电站。坝址以上控制流域面积4535km2,多年平均流量145m3/s,总库容为0.324亿m3,正常蓄水位164.50m。电站装机容量15MW,多年平均年发电量0.6224亿kW·h,是一个以发电为主,兼顾航运、旅游开发等综合效益的工程。

枢纽主要建筑物布置从左至右依次为电站主、副厂房及安装场、河床溢流闸坝段、斜面升船机、右岸重力式连接坝段等,呈一字形拦河布置。电站厂房为河床式,电站装有2台单机容量7.5MW的灯泡贯流式水轮发电机组。河床段布置16孔溢流闸坝,闸坝左侧与电站厂房连接,右侧通过右岸重力式连接坝段与岸坡相接,坝高19.5m,坝顶总长度197m。年通航能力50万t。

张家界市木龙滩段澧水河道为Ⅶ级航道,工程设计水平年货运量为50万t,过船吨位按50t设计。

该工程1997年10月正式动工,2000年5月第1台机组正式发电。

木龙滩水电站工程特性见表6-2-3。

四、红壁岩水电站

红壁岩水电站位于澧水中上游,湖南省张家界市,胡家坪洲上游100m处。坝址以上控制流域面积4754km2,占澧水流域面积的25.6%。总库容为0.24亿m3,正常蓄水位155.00m。电站装机容量12MW,设计多年平均年发电量0.47亿kW·h。是一个以发电为主,兼顾航运、旅游、生态治理等综合利用效益的水利水电枢纽工程。

枢纽总平面布置主要建筑物从左至右依次为左岸岸坡连接坝段、斜面升船机、河床泄洪闸坝段、电站主副厂房及安装场、开关站、右岸土坝连接段等。大坝为混凝土重力坝,堰面形式为“WES”实用堰,最大坝高22.5m,坝顶总长度198m,

电站厂房为河床式,厂房内安装2台单机容量6MW灯泡贯流式水轮发电机组,机组额定水头为5.3m。

该工程2006年9月8日正式动工,总工期30个月。

红壁岩水电站工程特性见表6-2-4。

五、湘慈爱依斯水电站

湘慈爱依斯水电站位于慈利县城区,澧水中游。坝址以上控制流域面积11282km2,总库容878万m3,多年平均流量355m3/s。电站属于河床式日调节电站,分A、B两个站。工程由发电厂、船闸、桥坝、输变电工程和附属生活办公设施等部分组成。主变压器4台,总容量为40500kVA。其中A站1×20000kVA+1×12500kVA;B站2×4000kVA。

电站总装机容量24.8MW。其中A站厂房内安装8台水轮发电机组,装机容量8× 0.6MW;B站厂房内安装2台水轮发电机组,装机容量2×10MW。

水电站A站于1974年投厂运行,B站于1994年投厂运行,多年平均年发电量9120万kW·h。

湘慈爱依斯水电站工程特性见表6-2-5。

六、茶林河水电站

(一)工程概况

茶林河水电站位于慈利县境内的澧水中游,上距城关电站(慈利县城)15km,下距三江口电站约30km。坝址以上控制流域面积11642km2,占澧水总流域面积18583km2的62.6%。茶林河水电站开发的主要任务是发电,兼顾航运、防洪、灌溉、养殖、旅游等综合利用效益。

茶林河水电站具有日调节性能,水库正常蓄水位81.00m,相应库容0.242亿m3,死水位77.00m,有效库容0.114亿m3,采用贯流式水轮发电机组,装机3台,总装机容量54MW,保证出力11.05MW,多年平均年发电量2.458亿kW·h,年装机利用小时4552h;。由于工程的兴建,改善了坝址至城关电站之间航道13.5km,近期能使50t级船只顺利通行。工程还具有养殖、旅游等效益。电站接入湖南省电网,以110kV一级电压送出,出线二回,一回接至慈利变,供电距离18km,另一回接至苗市变,供电距离7km。

枢纽建筑物主要由右岸厂房、河床泄洪闸坝、左岸斜面升船机以及两岸岸坡连接建筑物等组成,呈一列式布置。工程挡水坝、泄洪闸、发电厂房挡水部分等主要建筑物按3级建筑物设计,采用50年一遇洪水设计,500年一遇洪水校核,设计和校核洪峰流量分别为16800m3/s和23000m3/s;挡土墙、导墙、护坡及通航建筑物的非挡水部分等永久性次要建筑物按4级建筑物设计,采用30年一遇洪水设计,200年一遇洪水校核,洪水的洪峰流量分别为15400m3/s和20600m3/s。

泄洪闸布置在河床中部,为满足泄洪要求,采用开敞式宽顶堰孔口型式,共设12孔,每孔净宽12.00m,堰顶高程66.00m。考虑施工导流及分区泄洪的需要,闸孔分两部分布置,其中河床左侧布置7孔,右侧5孔,中间由4.00m厚的闸墩及纵导墙分隔。中隔墩与导墙在施工中作为纵向围堰的一部分。右侧5孔为常开孔。为适应经常性中小泄量对下游河床的冲刷,闸下游设平底消力池;左7孔为后开孔,闸下游只设护坦对河床作基本保护。

主厂房布置在河床右侧阶地上,左侧与闸坝毗邻,右侧为安装场,全长81.42m。副厂房布置在主厂房与下游挡水墙之间的尾水平台上以及安装场的下游侧。主厂房内安装3台灯泡贯流式机组,机组单机容量18MW,总装机容量54MW。主机段长53.00m,由3个机组段组成,靠泄洪闸坝侧边机组段长23.00m,其余2个机组段各长15.00m。为避免进水口前泥沙淤积,在引水渠前及左侧布置折线形拦沙坎,坎顶高程70.00m。

斜面升船机布置在左岸重力坝坝头的岸坡上,轨距5.00m,地基宽8.00m,近期设计最大过坝船舶吨位为50t,远景为100t。由上、下游引航道,上、下游斜坡道,转盘段等组成,全长约635.0m。斜面升船机为缓建项目。

水库淹没影响人口77人,淹没耕地259亩。

工程勘测设计工作始20世纪90年代末期,茶林河水电站工程于2003年9月开工建设,2009年1月首台机组并网发电,2009年10月全部机组投产发电。

项目法人:湖南新华水电开发有限责任公司。

设计单位:中南勘测设计研究院。

监理单位:长江水利委员会监理中心。

施工单位:中国水利水电第十六工程局有限公司、中国葛洲坝集团股份有限公司。

(二)工程关键技术问题

茶林河水电站位于澧水中游干流河段,坝址洪水量大,地质条件复杂,开发任务目标较多,设计和施工过程中采用先进技术,优化工程设计,具体内容如下:

(1)工程前期地勘工作精度高,工程选址合理,工程设计变更小。受张家界市茶林河水电站工程筹建指挥部的委托,在前阶段工作的基础上,中南院于1996年5月全面开展了茶林河水电站初步设计阶段的勘测设计工作,补充了大量细致的地勘工作,并结合地勘成果及枢纽布置对原可研阶段推荐的坝线进行了优化调整。由于地勘工作精度高,为枢纽布置奠定了良好的基础,选定坝址上下游均有较大断层通过,而坝址部位仅有小型断层及节理发育,不影响建筑物布置,基础处理工程量小。经实际开挖揭露地质情况表明,各枢纽建筑物基础地质情况与前期勘探推测的情况基本一致,因此各建筑物建基面开挖高程与设计高程基本一致。工程整体无大的设计变更,工程实际工程量与设计工程量基本一致。

(2)综合考虑各项因素,优化枢纽布置,选择最合理的枢纽总体布置方案。综合考虑工程量、水流条件、运行条件及施工导流等因素,选定右岸厂房、左岸斜面升船机、河床泄洪闸方案作为推荐方案。通航建筑物布置于左岸,河床稳定,上、下游引航道与河道深水河槽能在短距离内顺畅连接,口门区水流条件、船筏运行条件较好;厂房布置于右岸,进厂交通能与慈-石公路直接相衔接,交通方便;施工导流采用先围右岸厂房及右侧5孔泄洪闸的两期导流方案,右岸为宽缓阶地,与慈石公路能直接相连接,施工交通、施工准备都很方便,有足够的场地布置临建工程、砂石、混凝土生产系统,很容易形成生产能力,而且有利于厂房全年施工,利用二期围堰挡水提前发电,按期发电有保证。选定方案既能方便施工、实现提前发电,又能较好地满足通航建筑物通航要求,且交通方便。

(3)通过水力学计算及水工模型试验,优化调整建筑物布置形式。通过对主要建筑物进行水力学计算和模型试验后,对工程整体布置进行了如下调整:为减少库区洪水情况下的淹没,增大泄洪闸泄流能力,并便于闸门的制作和运行,将12孔泄洪闸堰顶高程统一为66.00m,闸墩厚度一般统一为3.00m;另外考虑二期导流的需要,为避免导流期间水流对下游河床的冲刷,改善厂房尾水条件,将左7孔先(常)开孔、右5孔后开孔,调整为右5孔先(常)开孔、左7孔后开孔。先(常)开孔堰后设消力池,后开孔后设护坦。另通过试验证明,消力池池尾设置消能墩后,能有效缩短消力池长度,加强消能效果,故消力池长度由42m缩短为25m。经调整优化后,简化了建筑物布置,工程水力学条件得到有效改善,且节省了工程造价。

(4)临建工程与主体工程结合,节省工程量。工程施工导流采用分区导流,先围右5孔及厂房,后围左7孔,在一期围堰中间另设置厂房施工全年挡水围堰。结合施工导流的需要,在泄洪闸第⑤号、⑥号孔间的中隔墩处延长为纵向导流墙(即混凝土纵向围堰的一部分),导流墙顶高程为78.50m,底板以上的宽度为4.0m。施工导流以后,下游导流墙不拆除,作为左、右护坦与消力池之间的隔墙,便于分区泄洪。另将④号泄洪闸闸墩作为厂房全年施工纵向围堰的一部分。将临建工程与主体工程有效结合,节省混凝土工程量,且减少了围堰拆除量,简化施工。

(5)根据地质条件,减小闸坝底板厚度,减少工程量。工程河床覆盖层以下为弱风化基岩,基本无强风化层,弱风化岩体强度高,完整性较好,结合该地质特点,基础开挖挖除表层覆盖层后,岩石内基本只开挖抗滑齿槽,且泄洪闸底板设计厚度仅3~4m,与同类工程相比较薄,以上措施有效节省了开挖工程量和混凝土工程量,降低了闸坝工程造价。

(6)合理设置厂坝之间结构分缝位置,满足坝段稳定要求。工程④号泄洪闸边墩与厂房③号机组段边墙相邻,如在闸墩与厂房之间分缝,则泄洪闸坝段即厂房边机组整体稳定较难满足要求,且因为单侧过流,闸墩设计厚度及配筋量均需较大,才能满足受力要求。为此,设计过程中取消泄洪闸右边墙与厂方边墙之间分缝,有效解决了泄洪闸右边孔的整体稳定及右边机组的侧向稳定问题,改善了受力条件,减少了混凝土及配筋工程量。

(7)采用浮式检修门,简化了闸门启闭设备,方便布置。因常规平板检修钢闸门需在闸墩内设置门槽,并设置坝顶启闭门机,因此闸墩长度需增加较多,本工程泄洪闸坝采用浮式检修门,有效减少了闸墩长度,简化了坝顶布置,方便坝顶交通。考虑闸门底槛检修几率较低,工程仅设置上游浮式检修门,取消下游检修门。

(8)消力池采用明排水孔,简化施工。一般工程消力池均在底板下设置排水盲沟或预埋排水管等形式,布置复杂,且施工难度大,易遭破坏。工程针对坝后消力池内水流流速不大的特点,在底板上设置明排水孔,形式简单,排水效果好,且在消力池底板混凝土施工完后再施打排水孔,节省了工期。

(三)工程获奖情况

茶林河水电站获2013年度湖南省优秀工程设计二等奖。

茶林河水电站工程特性见表6-2-6。

七、艳洲水电站

艳洲水电站位于澧县乔家河镇盘山村,既是发电、灌溉、交通、旅游等综合利用的水利水电工程,也是澧水流域水电梯级开发的最末一级水电站。水电站坝址以上控制流域面积15515km2,总库容1.71亿m3,设计洪水标准:正常运用为50年一遇,设计下泄流量21700m3/s;非正常运用为200年一遇,校核流量26400m3/s。

主体建筑物由发电厂房、船闸、拦河大坝、交通桥4部分组成。厂房型式为河床式,电厂机组型式为轴流式,共装机10台,总容量29.5MW,设计年发电量1.15亿kW·h,2014—2015年完成机组增容改造,装机容量扩至33MW。经35kV及110kV两条线路接入电网。拦河大坝由北岸土坝、20孔泄洪闸(闸门弧形10m×9.3m)、鱼嘴重力坝、溢流坝、非溢流坝等组成,土坝长170m,坝顶高程50.50m,溢流坝长335m,坝顶高程42.00m。船闸长130m,宽12m,型式为箱式单级圬工重力式,航道等级为5级,通航能力为300t级。1976年10月,艳电工程开工建设,1980年3月停工缓建,1991年10月开工复建,1995年10台机组全部投产发电。

艳洲水电站获得的主要荣誉有“全国文明单位”“全国五一劳动奖状”“全国优秀水利企业”“湖南省优秀水电站”“湖南省电力生产安全先进单位”等。

艳洲水电站工程特性见表6-2-7。

八、三江口水电站

三江口水电站位于澧水下游湖南省石门县境内,坝址距石门县城约3km,是澧水流域梯级开发的骨干工程之一。

枢纽工程由河床式厂房、溢流坝、连接坝、两岸重力坝、土坝及水坡式升船机(待建)等组成,属Ⅱ级建筑物。最大坝高33m,坝顶高程78.00m,坝顶总长695.0m,其中溢流坝长377.0m,厂房坝段长71.0m。溢流坝堰顶高程63.00m,安装32扇10m×8m(宽×高)弧形钢闸门,由12台QPQ2×40t台车式启闭机操作闸门;坝顶设有净宽7.0m的公路桥;泄洪采用右岸面流与左岸底流混合消能形式。发电厂房内安装5台单机容量12.5MW机组,总装机容量62.5MW,多年平均年发电量2.66亿kW·h。

该工程于1978年10月动工,因资金、地质等原因,1979年6月停工待建。1985年复工续建。1989年1月28日第1台机组发电,同年9月土建工程完工。1992年5台机组全部投产发电。

2005年,在原枢纽的左岸土坝段布置2台25MW灯泡贯流式水轮发电机组,扩建后,电站总装机容量112.5MW,多年平均年发电量4.254亿kW·h,单机设计引用流量192.17m3/s。2007年投产发电。

三江口水电站工程特性见表6-2-8。

九、中加水电站

中加水电站位于常德市临澧县杉板乡境内青山水轮泵站枢纽,大坝分为主坝和副坝,为圬工重力坝,最大坝高20m,其中主坝长度375m,副坝长度437m。坝顶高程56.00m,溢流堰顶高程50.20m。坝址控制流域面积15259km2,多年平均流量475m3/s,库容0.273亿m3,属澧水流域梯级开发倒数第二级电站。电站是在原有青山水电站旁扩建的水电站,属扩机工程项目,与青山水电站共用主、副坝及水库,属径流式电站,日调节。中加电站装有2台灯泡贯流式水轮发电机组,装机容量2×10MW,设计多年平均年发电能力为9898万kW·h,电站实施“无人值班,少人值守”运行方式,采用一回110kV线路在临澧合口变电站上网。

中加水电站由常德市水利电力勘测设计院设计,中国水利电力对外公司总承包建设,湖南省水利水电工程监理总公司负责监理。电站于1998年12月正式开工,2001年7月第1台机组投入运行,同年12月第2台机组并网发电,2003年5月,湖南省水利厅组织进行了竣工验收。

中加水电站工程特性见表6-2-9。

十、江垭水电站

(一)工程概况

江垭水利枢纽工程是水利部、湖南省合资兴建的防治澧水洪灾的关键性工程,世界银行贷款项目。江垭水库位于湖南省张家界市慈利县境内的澧水一级支流溇水中游,坝址下距江垭镇5.0km,距离慈利县城57km。坝址以上控制流域面积3711km2,占溇水流域面积的73.5%。

枢纽由拦河大坝、泄洪建筑物、右岸地下电站厂房、升船机和灌溉渠等建筑物组成,坝顶高程245.00m,建基面高程114.00m,最大坝高131m(在施工后期考虑超蓄防洪大坝加高3m),是当时世界上最高的全断面碾压混凝土重力坝,地下厂房布置在右岸,总装机容量3×100MW,多年平均年发电量7.56亿kW·h。江垭工程总投资331372万元(其中水库移民补偿投资63175万元,占总投资的19.06%),内资由水利部、湖南省双方筹措,外资利用世界银行贷款9700万美元。工程建设实行业主负责制、招标投标制和工程监理制的先进管理模式,其中混凝土碾压重力坝和主要机电设备采用国际招标,水利部和湖南省联合组建的澧水流域水利水电综合开发公司(以下简称澧水公司)为项目业主。

江垭工程于1993年6月经国家批准立项建设,1994年开始施工准备,1995年7月主体工程开工,1998年10月18日下闸蓄水,1999年5月中、下旬,11月,电站1~3号机组先后并网发电,1999年底全部建设任务基本完成,比设计工期提前8个月。移民安置从1994年开始至2000年底基本完成,实际搬迁13888人(湖南11758人,湖北2130人)。江垭工程于2003年通过水利部主持的竣工验收。

(二)工程获奖情况

江垭水库大坝高达131m,是世界上当时在建的最高碾压混凝土大坝。其成果《全断面碾压混凝土技术在江垭大坝中的应用》获2002年度国家科技进步二等奖(当年的一等奖空缺)。

江垭水电站工程特性见表6-2-10。

十一、关门岩水电站

关门岩水电站位于湖南省慈利县境内、澧水一级支流溇水中下游,下距慈利县城70km,上距江垭水利枢纽工程12.03km。坝址以上控制流域面积4338km2,占溇水流域面积的85.9%,多年平均流量148m3/s,总库容2541万m3,正常蓄水位126.50m,装机容量33MW,设计多年平均年发电量1.008亿kW·h。是一个以发电为主,兼有航运、旅游等综合利用的水电枢纽工程。

枢纽主要建筑物有拦河坝、电站厂房、升船机等。拦河坝有泄流闸坝、排漂闸、右岸非溢流坝、左岸土石坝等建筑物组成。本工程为Ⅲ等工程,按标准主要建筑物及临库挡水建筑物为3级建筑物,次要建筑物为4级建筑物,临时建筑物为5级建筑物。考虑到本工程为低水头日调节电站,水库为槽蓄型,将主要建筑物级别降为4级,次要建筑物和临时建筑物取为5级,洪水标准亦按建筑物相应级别确定。设计洪水标准为30年一遇,校核洪水标准200年一遇。大坝、厂房标准为30年一遇,大坝为混凝土闸坝,坝顶总长344.59m,坝高30.92m。电站厂房为河床式,厂房内装有3台单机容量为11MW的贯流式水轮发电机组,机组额定水头8.5m,最大水头11.22m,最小水头5.18m;通航建筑物采用双向斜面升船机,布置在右岸,与右岸非溢流坝段正交。设计年货运过坝能力4/8万t,木材1/2万m3。2011年11月通过工程竣工验收。

该工程2004年12月动工,2006年12月第1台机组正式发电。

关门岩水电站工程特性见表6-2-11。

十二、长潭河水电站

长潭河水电站位于湖南省张家界市慈利县境内,澧水一级支流溇水下游,属澧水流域规划梯级开发的骨干电站工程,正常蓄水位115.00m,总库容为0.98亿m3,是一个以发电为主、兼有航运、旅游及养殖等综合效益的水利枢纽工程。

枢纽建筑物主要包括拦河坝、电站厂房和通航建筑物3部分。工程总投资为6.8亿元,总装机容量80MW,装设2台单机容量为40MW的轴流式水轮发电机组,多年平均年发电量为2.46亿kW·h,水库的拦河坝为混凝土重力坝,最大坝高41m,武警水电二总队主要承担了电站上、下游围堰工程,大坝、厂房、开关站的基础与岸坡开挖、处理工程,混凝土工程以及2台轴流式水轮发电机组的安装任务。

工程自2006年9月开工建设,2006年11月28日成功实现截流,进入主体工程施工阶段,2008年5月31日大坝浇筑到设计防洪高层,2008年11月15日厂房埋件安装完毕,2008年11月20日首台机组定子吊装成功,2009年1月6日首台机组转子吊装成功,2009年3月18日,大坝成功浇筑到顶,2009年3月26日,电站成功下闸蓄水,2009年4月16日,电站首台机组2号机正式并网发电,2009年6月3日,电站最后1台机组1号机实现投产发电。

长潭河水电站工程特性见表6-2-12。

十三、淋溪河水电站

(一)工程概况

淋溪河水电站位于湖北省鹤峰县与湖南省桑植县交界的溇水界河上,坝址上距湖北省鹤峰县城88km,下距湖南省桑植县淋溪河乡0.6km,至张家界市公路里程108km。坝址以上流域面积2286km2,占溇水流域面积的45.3%,坝址多年平均流量86.5m3/s。水库正常蓄水位293.00m,相应库容7607万m3,死水位291.00m,具有日调节能力,设计考虑与上游多年调节的江坪河梯级同步高峰运行。电站装机容量175.2MW(其中生态小机组5.2MW),多年平均年发电量4亿kW·h。电站以一回220kV线路接入上游的江坪河水电站,同江坪河水电站一道以500kV电压等级通过水布垭变电站输送到湖北电网。工程开发任务主要为发电,兼有库区航运和反调节等作用。

枢纽为坝式开发,主要建筑物由常态混凝土双曲拱坝、3孔溢流表孔及2孔泄洪深孔、左岸输水系统及地下厂房组成。大坝、厂房、泄洪建筑物按Ⅲ等中型工程设计。大坝、厂房的防洪标准均按50年一遇洪水设计。地震设防烈度为VI度。大坝坝顶高程297.50m,最大坝高88.0m,顶拱上游面弧长212.0m,弧高比为2.41。地下厂房内装2台单机容量85MW和1台5.2MW的混流式水轮发电机组。水库淹没影响人口58人,征用土地2975亩。

工程前期规划始于20世纪50年代初期,因涉及湖南、湖北两省,历经多次规划,1996年水利部以规计规〔1996〕154号文批复同意溇水干流上游河段按“江坪河+淋溪河”2级开发;2007年中南院编制完成工程预可研报告并通过审查;2009年完成可研报告,2013年11月通过审查。

(二)工程关键技术问题

受地形和工程投资的制约,淋溪河水电站坝型的选择和厂房的布置较复杂,且坝址以上为溇水暴雨中心,泄洪消能难度大,为此,专题研究了多项关键技术问题。

结合目前国内筑坝技术水平,设计采用常态混凝土双曲拱坝、碾压混凝土双曲拱坝和混凝土面板堆石坝等3种坝型进行综合技术经济比较,最终推选了更能适应坝址地形地质条件、枢纽布置紧凑、下泄水流归槽条件好、施工占地少、环境影响小、工程投资省的常态混凝土双曲拱坝坝型。

由于坝址河谷狭窄,而洪峰流量大,为满足工程防洪安全的需要,泄水建筑物考虑分层布置在拱坝坝身,由3孔溢流表孔及2孔泄洪深孔组成。溢流表孔采用挑流消能,最大下泄流量为5225m3/s,泄洪深孔与溢流表孔交叉布置,采用窄缝式挑流消能,最大下泄流量为2142m3/s。为减小下泄水流对坝基及两岸山体的影响,采用长短不同的挑坎将3个表孔和2个底孔的落水点沿河床纵向拉开,且在拱坝下游设长300m、最小宽度30m、最低高程为200.00m的水垫塘。

坝址右岸受淋溪河的切割,山体单薄,岩溶发育,布置地下厂房的条件较差。但坝址至淋溪河河口的溇水河道受大坝泄洪建筑物布置影响,不具备布置地面厂房条件,支流淋溪河河道狭窄,河床高程较高,沿岸的水土流失严重,布置地面厂房存在水力资源利用不充分,尾水渠容易淤积等缺点。坝址左岸山体雄厚,岩体完整,有布置地面和地下厂房的条件。经多方案技术经济比较,采用左岸地下厂房方案。

淋溪河水电站工程特性见表6-2-13。

十四、张家渡水电站

张家渡水电站位于澧水一级支流渫水的上游,坝址在湖南省石门县所街乡南河渡村,距石门县城门97km。电站为径流式电站,装机15MW(3台×5MW),保证出力2372kW,多年平均年发电量5978万kW·h,年利用小时数3985h。电站坝址控制流域面积1525km2,占渫水总流域面积3041km2的50.15%,全流域多年平均年降雨量1585mm,年最大降雨量可达2184mm,年最小降雨量876mm,多年平均流量61.66m3/s,实测最大流量4730m3/s,实测最小流量3.11m3/s,设计洪水流量(P=2%)5630m3/s,校核洪水流量(P=0.5%)6960m3/s(1935年7月的洪水),施工导流流量(P=20%)534m3/s(当年11月至次年3月),水库调节特性为日调节。上游正常蓄水位208.00m,设计洪水水位210.80m,校核洪水水位213.20m,设计洪水流量时下游水位195.18m,校核洪水流量时下游水位196.82m,调节流量85.20m3/s(满载发电流量)时下游水位183.70m,最小发电流量15.70m3/s,水库上渡水位回水长度9.4km(P=10%)。

一期电站厂房为坝后式厂房,位于大坝右端非溢流坝后,主厂房尺寸47.5m×14m× 31.3m、14.2m(长×宽×总高、净高),其中机组段长度32.5m,机组间距10m,安装场长度15m,安装场在主场房右侧。副厂房位于安装场右侧山顶上,尺寸为21m×14m× 4.2m(长×宽×高),分为4层,属钢筋混凝土结构。

电站主要建筑物有溢流坝、非溢流坝、厂房、升压开关站、过坝公路桥等。大坝类型为埋石混凝土重力坝(混凝土中埋入10%~15%的块石),溢流坝段58.4m,安装五块10m×10m的弧形闸门泄洪,每孔单宽泄洪流量84m3/(s·m),溢流净宽50m,左岸非溢流坝段长55.5m,右岸非溢流坝段长61.7m,大坝全长175.6m,最大坝高36.2m,坝顶公路路面宽5m,过坝公路桥面宽7.5m.施工导流洞位于右坝肩,今后做为泄洪隧洞和五孔弧形门联合泄洪,洞身全长267.78m,圆形断面内径9.4m,开挖洞径10.6m,管内径3.5m,每条引水管长度26.53m,压力引水管出口与蝴蝶阀相联,蝶阀内径3.2m。

工程开工时间2002年10月,竣工时间2004年7月,设计单位为常德水电设计院。

张家渡水电站工程特性见表6-2-14。

十五、所街水电站

所街水电站位于澧水一级支流渫水的上游,坝址在湖南省石门县所街乡柳家台村,距石门县城门90km。电站为引水式电站,装机15MW(3×5MW),保证出力2372kW,多年平均年发电量2600万kW·h,年利用小时数1735h。

该电站坝址控制流域面积1566km2,占渫水总流域面积3041km2的51.5%,全流域多年平均年降雨量1585mm,年最大降雨量可达2184mm,年最小降雨量876mm,多年平均流量62.5m3/s,实测最大流量4730m3/s,实测最小流量3.11m3/s,设计洪水流量(P=2%)5630m3/s,校核洪水流量(P=0.5%)6960m3/s,水库调节特性为日调节,水库总库容210万m3,上游正常蓄水位183.50m,设计洪水水位186.50m,校核洪水水位188.30m。

电站开工时间2004年12月,竣工时间2007年3月,设计单位为常德水电设计院。

所街水电站工程特性见表6-2-15。

十六、中军渡水电站

中军渡水电工程位于澧水一级支流渫水中游,坝址在湖南省石门县雁池乡中军渡村,距石门县城约80km。电站是现渫水流域规划确定的渫水梯级开发的第五级,为低水头引水式径流电站,总装机容量为26.4MW(3×8.8MW),多年平均年发电量7215万kW·h,年利用小时2733h,保证出力2741kW。

电站坝址控制流域面积1668km2,占渫水总流域面积的54.85%,多年平均流量630m3/s,历年实测最大流量4730m3/s,历年实测最枯流量3.11m3/s。正常蓄水水位164m,相应库容1391万m3,最高坝高32.5m。上游水位:最高洪水位(校核洪水位) 168.30m,设计洪水位166.30m,正常蓄水位164.00m,上游最低运行水位161.00m。尾水位:最高尾水位(校核洪水)151.10m,正常尾水位(3台机满发)134.50m,最低尾水位(1台机满发)134.00m。下游水位163.24m。水库设计洪水水位时最大下泄流量5545m3/s,水库校核洪水水位时最大下泄流量6878m3/s。

中军渡电站枢纽工程由溢流闸坝,非溢流坝,交通桥,发电引水隧洞,调压井,主/副厂房,升压站及110kV输电线路等部分组成。溢流闸坝布置在主河槽,布置7孔溢流坝,每孔净宽10m,溢流坝总长82m。左,右岸非溢流坝段长度为22.5m,其中在右岸非溢流坝的底部布置1孔直径3m的冲沙孔,拦河坝的下游侧布置交通桥,交通桥总长度126.5m,桥面宽5.0m;引水隧洞布置在右岸,隧洞取水口在拦河坝上游20m处,引水隧洞总长2580m,进口底板高程148.00m,出口底板高程137.80m。调压井布置在主厂房上游侧70.0m,调压井直径30m,底部高程134.50m,顶部高程170.2m。升压站布置在主、副厂房右侧,平面尺寸为38mm×33m,地面高程为158.50m,主变型号为SF9-21500。拦沙及冲沙孔:在厂房进水口设一道拦沙坝,坝顶高程149.50m,在右岸非溢流坝段146.5m。尾水渠段全长39.0m,以1∶15的斜坡与高程为132.45m的河床相连,尾水渠底宽34.5m。主厂房中心线与调压井中心线平行,副厂房布置在主厂房的上游侧,主副厂房之间交通以楼梯连接。电站厂房为引水式地面厂房,厂房布置在主河道右岸,主厂房平面尺寸34.5m×15m,副厂房平面尺寸34.5m×12.5m。

电站开工时间2007年10月,竣工时间2011年5月,设计单位为常德水电设计院。

中军渡水电站工程特性见表6-2-16。

十七、皂市水电站

皂市水电站位于洞庭湖水系澧水流域的一级支流渫水下游,坝址距石门县皂市镇2km,距石门县城19km,是澧水流域规划中渫水支流梯级开发的最下游一个梯级。坝址控制流域面积3000km2,占渫水总流域面积的93.7%。水库正常蓄水位140.00m,总库容14.4亿m3,防洪库容7.83亿m3,调节库容8.38亿m3,属年调节水库。电站装机容量120MW,设计多年平均年发电量3.26亿kW·h,装机利用小时数为3178h,电站以1回220kV线路接入石门盘山变电站。工程以防洪为主,兼顾发电、灌溉、航运和旅游等综合效益。

枢纽由碾压混凝土重力坝、泄洪消能建筑物、右岸坝后式电站厂房、左右灌溉渠首、右岸斜面升船机(预留)等建筑物组成。规模为大(1)型,工程等别为Ⅰ等。大坝及泄洪建筑物级别为1级,相应洪水标准为设计洪水重现期500年、校核洪水重现期5000年;电站厂房建筑物级别为3级,相应洪水标准为设计洪水重现期100年、校核洪水重现期200年。地震防设烈度为Ⅶ度。灌区灌溉面积5.4万亩,灌流设计引用流量4.15m3/s,渠首高程115.00m;斜面升船机(预留)通航能力为50t。大坝为碾压混凝土重力坝,坝轴线长351m,坝顶高程148.00m,最大坝高88m。厂房为坝后式厂房,装有两台混流式水轮发电机组。通航建筑物采用斜面升船机型式,以预留形式布置在右岸坝肩处。4个底孔、5个表孔,闸门型式均为钢制弧形门。水库淹没影响人口38589人,淹没耕地面积3.7万亩。

皂市水利枢纽的勘测、规划、设计、科研工作始于20世纪50年代,历经50余年。1958年,周恩来总理就指示在兴建汉水丹江口水库的同时,在澧水兴建皂市水库。当时长江流域规划办公室根据这一指示,完成了有关勘测设计工作。1959年曾一度动工兴建,1961年因国家经济困难而停建。1964年湖南省水利勘测设计院重新进行初步设计,但工程未能复工。1998年特大洪水给皂市水利工程再度立项上马带来契机,2000年9月,皂市工程由国务院正式批准立项,并列入“十五”规划国家重点建设项目。工程于2003年12月开工,2008年4月23日第1台机组发电,2008年5月3日第2台机组投产发电。2009年12月主体工程完工。2015年完成各专项验收,具备工程竣工验收条件。

工程由长江水利委员会勘测规划设计研究院设计,长江水利委员会工程建设监理中心及湖南水利水电工程建设监理承包总公司监理,辽宁省水利水电工程局、中国安能建设总公司施工和安装,湖南澧水流域水利水电开发有限责任公司负责建设及运行管理。

皂市水电站工程特性见表6-2-17。

十八、乌鸦河水电站

乌鸦河水电站位于龙山县北部乌鸦河乡境内,距龙山县城69km,有桑植-龙山和茨岩-乌鸦乡级公路相通。属澧水二级支流,源于石牌镇青岩包,于乌鸦河乡李家湾汇入地下河,全长18km。沿途有5条支流汇入乌鸦河,主河流落差785m,平均坡降43.6‰,全流域集雨面积106km2,坝址以上流域面积52km2,多年平均流量为1.5m3/s,总库容19500m3,正常库容9000m3,调节库容7000m3,死库容1500m3,属于无调节电站,最大净水头375m,电站装机容量10MW,设计年发电量3500万kW·h,以35kV线路接入龙山县望城变电站。

电站枢纽由拦水坝、进口拦污栅、进口闸门、隧洞、前池、压力钢管、厂房和升压开关站等组成。大坝为浆砌石重力坝,最大坝高7m,坝轴长21m,溢流堰宽21m,溢流堰顶高程865.00m,底流消能;引水隧洞为圆拱直墙型,全长3.1km,宽2.2m,直墙高2.3m,坡降1/1000;压力钢管全长1470m,管径ϕ1000mm。厂房为主、副一体建筑,地面高程471.10m。

乌鸦河水电站属招商引资项目,2004年冬为浙江省私人合股承建,2006年6月2台机组全部投产发电,2007年元月由龙山湘能电力开发有限公司收购。

乌鸦河水电站工程特性见表6-2-18。

十九、土木溪水电站

土木溪水电站位于湖南省张家界市永定区三岔乡境内,属澧水一级支流九斗溪上游,河流自西南向东北注入澧水,坝址处河流走向为40°。两岸山体高程460.00~520.00m。河谷狭窄,河床宽度50~80m。河谷断面呈不对称的“U”字形。

根据水资源现状及实际地形,采用跨小流域引水发电的开发方式,整个项目实行两级电站一次开发。在澧水一级支流九斗溪上游土木溪河段的许家庄建土木溪水库蓄水,通过压力隧洞引水至澧水另一支流陈家溪上游石儿峪河段建一级电站厂房发电;在一级厂房下游400m处建二级电站引水坝,通过压力隧洞引水至陈家溪下游的龙家湾建二级电站厂房发电,并建城市供水厂工程。主要建筑物有:土木溪水库大坝、一级电站进水口、一级电站引水隧洞、一级电站调压井、一级电站压力钢管、一级电站厂房及升压站;二级电站引水坝、二级电站进水口、二级电站引水隧洞、二级电站调压井、二级电站压力钢管、二级电站厂房及升压站、土木溪水厂及4.3km输电线路。

土木溪水库总库容1319万m3。两级电站总装机15.6MW,多年平均年发电量0.4340亿kW·h,向张家界市城市供水规模5万t/d,是以发电为主,结合供水、防洪的中型水利水电工程。土木溪水库大坝设计为二级配混凝土砌块石拱坝,最大坝高45.5m,坝顶厚3.2m,坝底厚10m,坝顶高程470.50m,坝底高程425.50m,正常水位465.00m,相应库容994万m3,设计洪水位为468.56m,相应库容1195万m3,校核洪水位为469.51m,相应库容1319万m3。调节库容772万m3,库容系数为0.1,为不完全年调节水库。

土木溪水电站工程特性见表6-2-19。