漢江王甫洲水利樞紐

工程概況

 　　王甫洲水利樞紐是一個(gè)以發(fā)電為主，結(jié)合航運(yùn)，兼有灌溉、養(yǎng)殖、旅游等綜合效益的大（2）型水利工程。位于湖北省老河口市漢江干流上，上距丹江口水利樞紐30km，老河口市市區(qū)下游約3km處。是漢江干流16個(gè)梯級(jí)開發(fā)中的第10個(gè)梯級(jí)。水庫正常蓄水位86.23m（黃海高程，下同），相應(yīng)庫容1.495億m3，校核洪水位89.3m，總庫容3.095億m3。電站為低水頭逕流式電站，裝有4臺(tái)奧地利制造的燈泡貫流式機(jī)組，總裝機(jī)109MW，年發(fā)電量5.81億kW.h，主要供電湖北省襄樊地區(qū)。水庫可為2萬畝灌區(qū)提供自流引水條件。船閘近期可通過300t級(jí)船隊(duì)，遠(yuǎn)景可通過500t級(jí)船隊(duì)。該工程后期對丹江口電站起反調(diào)節(jié)作用，它為推動(dòng)漢江中下游的治理開發(fā)創(chuàng)造了條件，也有利于南水北調(diào)中線工程的實(shí)施。
 　　樞紐主要建筑物有右岸谷城土石壩，船閘，重力壩，電站廠房和老河道左、右岸土石壩。最大壩高33.9m。擋水前沿總長約19km。
 　　泄水閘位于主河道左岸、王甫洲右邊灘地上，共23孔平底閘，閘孔凈寬14.5m，高15.17m，地基為砂礫石。在設(shè)計(jì)及校核水位條件下，最大下泄流量分別為16870m3/s和20800m3/s。
　　電站廠房位于老河道出口約800m處。安裝4臺(tái)奧地利制造的燈泡貫流式機(jī)組，總裝機(jī)109MW，轉(zhuǎn)輪直徑7.2m。廠房尺寸（長×寬×高）為132.65×81.96×47.67m。建基面為粘土巖。
 　　300t級(jí)船閘位于電站廠房右側(cè)，中間隔有64.4m長的混凝土重力壩。重力壩壩高33.9m。船閘閘室尺寸（長×寬×吃水深）為120×12×2.5m。地基為粘土巖。
 　　樞紐工程由水利部和湖北省合資興建。主體工程于1995年2月開工，2000年11月首臺(tái)機(jī)組發(fā)電，2001年12月最后一臺(tái)機(jī)組發(fā)電�？偼顿Y約20億元。

湖北王甫州貫流式機(jī)組安裝

工程主要特點(diǎn)

　　王甫洲電站為逕流式電站，壩址位于平原河谷，河谷寬廣，地形復(fù)雜，上游有建成的具有巨大調(diào)節(jié)庫容的丹江口水利樞紐，為王甫洲水利工程的興建創(chuàng)造了有利條件；使得王甫洲洪峰流量大為減少；增加了電站的調(diào)節(jié)流量、裝機(jī)容量和發(fā)電量；和基本不存在泥沙淤積對發(fā)電、航運(yùn)影響的問題。但逕流式電站普遍存在單位裝機(jī)和單位電能的工程量偏大、造價(jià)較高的缺點(diǎn)，王甫洲工程尤為突出。因此，工程要求在安全的前提下盡量降低造價(jià)。此外，老河口市城區(qū)位于壩址上游約3km處，如何減免水庫蓄水后給城區(qū)帶來的淹沒和浸沒，也是需要解決的問題。
 　　別具一格的樞紐布置 王甫洲水利樞紐壩址位于平原河谷，地形復(fù)雜，河道在此分叉為主河道和老河道兩支，中間為王甫洲，洲長約7km，寬約3km�？菟�期老河道不過水。因此，樞紐布置格外復(fù)雜。樞紐布置考慮的主要因素是：最大限度地滿足發(fā)電和通航要求；少淹河谷灘地和王甫洲灘地；便于施工；從而達(dá)到滿足工程任務(wù)要求和降低造價(jià)的目的。在樞紐布置工作中，設(shè)計(jì)做了大量的工作，包括選壩線和建筑物選型。通常所見到的樞紐布置，其壩軸線較短，建筑物布置在一直線上，以達(dá)到工程量最少的目的。但王甫洲樞紐最終選用的樞紐布置為“口袋式”。其壩軸線較通常的長了約10余km，這種奇特的樞紐布置是適應(yīng)自然條件的結(jié)果。

 　　對低水頭大流量的水電站而言，其水頭顯得十分寶貴。王甫洲樞紐在泄洪情況下，上下游水位差小，造成泄洪時(shí)難以發(fā)電。為此，在樞紐布置中利用了壩址區(qū)老河道的地形條件，將擋水壩和泄水閘布置在靠王甫洲洲頭的主河道上，將電站廠房和船閘布置在靠王甫洲洲尾的老河道上，兩者相距約7km，沿老河道兩岸用低土石壩（圍堤）連接。這種布置雖然延長了壩軸線10余公里，但有以下優(yōu)點(diǎn)：
 　　⑴ 利用這段河道天然落差提高了電站水頭2.5m，占提高后的設(shè)計(jì)水頭7.5m的1/3，在宣泄各種頻率洪水時(shí)均能發(fā)電，大大提高了發(fā)電量。
 　�、� 23孔泄水閘布置在主河道灘地上，簡化了施工導(dǎo)流工程，取消了主河床圍堰，縮短了工期，節(jié)約了工程投資。
 　　⑶ 船閘布置在老河道上靠近電站處，利用電站下泄流量通航，船只進(jìn)出便利，不受泄水閘泄洪影響。
 　�、� 沿老河道兩岸的低土石壩（圍堤），利用泄水閘開挖的棄料（砂礫料）填筑，不僅解決了棄料堆放問題，所修建的圍堤造價(jià)也低。 　　采用先進(jìn)技術(shù)，土石壩防滲材料選用復(fù)合土工膜 在1993年初步設(shè)計(jì)中，經(jīng)方案比較后，確定老河道兩岸土石壩（圍堤）采用復(fù)合土工膜防滲，經(jīng)實(shí)施并運(yùn)行后，取得了良好效果，為我國土石壩防滲選材開創(chuàng)了一條新的道路。
 　　老河道兩岸土石壩（圍堤），長約13km，壩高7-9m，壩體為砂礫石，壩基為中細(xì)砂和砂礫石，防滲型式采用復(fù)合土工膜斜墻加水平鋪蓋，其防滲面積約110萬m2。1999年被水利部列為土工合成材料應(yīng)用示范工程。同年10月在老河口市由水利部國際合作與科技司主持鑒定會(huì)，會(huì)議認(rèn)為：“設(shè)計(jì)單位根據(jù)工程具體條件，充分利用當(dāng)?shù)夭牧�，選用了復(fù)合土工膜防滲方案是適宜的和先進(jìn)的，所進(jìn)行的復(fù)合土工膜的選型試驗(yàn)、接縫方法研究、邊坡穩(wěn)定和滲流分析等工作，保證了方案的技術(shù)可靠性和經(jīng)濟(jì)合理性”；“采用兩膠三縫粘接方式解決了PE和PVC膜間連接的難題，在國內(nèi)尚無先例”；“經(jīng)復(fù)核土工膜防滲工程決算，與原設(shè)計(jì)粘土防滲心墻加水平鋪蓋方案比較，節(jié)省直接投資3300萬元，約占原防滲方案的46%，此外，從減少料場臨時(shí)征地、運(yùn)輸?shù)缆沸藿ㄒ约肮?jié)約能源等方面，還具有顯著的間接經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)縮短了工期”；“復(fù)合土工膜在漢江王甫洲水利樞紐圍堤防滲工程中的應(yīng)用成果總體上達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平，具有示范作用和推廣價(jià)值”。
 　　選用燈泡貫流式機(jī)組 王甫洲水電站水頭范圍為3.7-10.3m，適應(yīng)此水頭段的水輪機(jī)有軸流轉(zhuǎn)漿式和燈泡貫流式。以往燈泡貫流式機(jī)組在冷卻、通風(fēng)、止水、軸承支承結(jié)構(gòu)和過渡過程的反水錘等方面存在一系列復(fù)雜技術(shù)難題，隨著科技的進(jìn)步，上述問題已得到較好的解決。在王甫洲電站機(jī)組選擇工作中，我們對燈泡貫流式機(jī)組與軸流轉(zhuǎn)漿式機(jī)組進(jìn)行了詳細(xì)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。與軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)相比，燈泡貫流式比轉(zhuǎn)速高約40%；轉(zhuǎn)輪直徑小18%；額定點(diǎn)效率高3%；機(jī)組總重量減少31%；廠房總長度減少37%；土石方開挖量減少35%；混凝土工程量減少31%。王甫洲燈泡貫流式機(jī)組轉(zhuǎn)輪直徑為7.2m，單機(jī)容量27.25MW，這在當(dāng)時(shí)是我國最大的。其單機(jī)最大過流能力為420m3/s。
 　　船閘輸水系統(tǒng)采用集中輸水倒口消能不設(shè)鎮(zhèn)靜段的布置型式 王甫洲船閘上下游水位差最大為10.3m。通常采用的集中輸水倒口消能都要設(shè)置鎮(zhèn)靜段，因而增加了閘室長度和降低了輸水效率。通過水工模型試驗(yàn)，對集中輸水倒口消能的多種方案研究后，提供了一種新的倒口消能型式，它可以不設(shè)鎮(zhèn)靜段。與分散式輸水系統(tǒng)相比，在閘室內(nèi)不設(shè)廊道，從而可抬高閘底板建基面高程，節(jié)省了基巖挖方和混凝土工程數(shù)量，閘室結(jié)構(gòu)也簡單。