廠壩分離式水電站的製作方法

2023-05-03 10:13:36

專利名稱：廠壩分離式水電站的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種水電站整體布局結構，特別適用於施工期限短、投資少的水電站。
背景技術：
水電站是將水能轉換為電能的綜合工程設施，包括為利用水能生產電能而興建的一系列水電站建築物及裝設的各種水電站設備，一般由水工建築物、廠房、發電動力裝置、電工一次系統、電工二次系統等部分組成。壅水建築物、引水建築物、洩洪 建築物均為水工建築物，發電動力裝置包括水輪發電機組和主廠房中一些輔助設備，利用這些建築物集中天然水流的落差形成水頭，匯集、調節天然水流的流量，並將它輸向水輪機，經水輪機與發電機的聯合運轉，將集中的水能轉換為電能，再經變壓器、開關站和輸電線路等將電能輸入電網。堤壩式水電站的主要水工建築物，核心建築為大壩。大壩可分為混凝土壩和土石材料壩。大、中型水電站都採用混凝土壩，以保證足夠的強度和壽命，水電站的基建投資大部分用於攔河築大壩上(具體百分比隨壩址地形、河道條件等多項因素而定)。傳統堤壩式水電站中的廠房、洩洪閘和船閘三大建築物在平面布置上是垂直水流方向布置的，三者捆綁在一起，特別是洩洪閘建在鋼筋砼壩上部，使得主河床部位大壩必須深挖基礎，從而導致體積龐大，為了在建造龐大的砼圍堰時不停止施工並且安全渡過洪水期，大型水電站的圍堰內施工工期常常多達數年，甚至將近10年之久。現在盛行的砼面板堆石壩平面布置，主河床用砼堆石壩，為把水庫延伸到壩下遊，因而發電引水隧道洞口設在壩上遊，電廠設在壩下遊或山體內。此種做法的好處不多，不足之處是引水隧洞長，條數多，又彎又曲，無法使用現代洞挖高效率機械反孔鑽機施工，通常引水隧洞和地下廠房所用的工期就是整個電廠工期，建成後每年採光、通風耗電量大，因此工期與重力壩接近，比如，廣西的巖灘和天生橋一級電站工期都是10年。國內有一些針對傳統堤壩式水電站進行的局部改進，如重慶交通大學申請的專利號為CN201010142467. I的「水電站岸坡消能結構」，中國水電顧問集團華東勘測設計研究院申請的專利號為CN201010146081. 8的「水電站岸邊式廠房上遊牆的排水結構及其施工方法」、申請號為CN200910099197. 8的「一種廠房與大壩連接界面結構及施工工藝」，中國水利水電第七工程局有限公司申請的CN200910059497. 3「水電站地下廠房巖壁梁開挖鋼管鑽孔樣架及施工方法」等等，只是針對水電站已有整體結構的局部改善，並未能從根本上解決基礎建設投資大，施工周期長的問題。除此之外，傳統水電站建設期間產生的工程物料也難以處理，據統計，堤壩式水電站基礎建設開挖出來的石渣每千瓦平均為10m3，導致大量開挖出來的石渣難找地方堆放，造成投資巨大浪費，工期延長，嚴重破壞生態環境。
發明內容[0007]本實用新型提供一種新型的投資少、工期短的水電站布局結構，解決目前水電站基礎建設投資大、施工周期長的問題。本實用新型廠壩分離式水電站的布局結構包括廠房、洩洪閘和船閘等建築主體結構，主河床上設置有壩體，廠房、洩洪閘和船閘設置在主河床壩體兩側山體上，其中洩洪閘和廠房設置在壩體後邊一側山體，船閘設置在壩體另一側山體，洩洪閘、廠房與所在山體之間沿河流方向開挖有延長水庫，該延長水庫水面與大壩上遊水面持平，並與洩洪閘和廠房接觸；廠房和洩洪閘所在山體開鑿的高度根據水庫設計上遊水位確定，在該高度上開鑿剖面呈「凹」字型山體，山體凹口位置開挖低於上遊水位的大型引水渠作為延長水庫，山體凹口靠近河床一側的凸起部分順河流方向依次設置洩洪閘和廠房。升壓變電站設置在廠房上方的山體上，廠房內部的發電機組順河流方向一字排開，山體上開挖的延長水庫深度有10-30米。船閘所在的一側山體內 開鑿導流渠，導流渠中間部分擴建成船閘。本實用新型把發電廠房、洩洪閘的船閘三大建築搬離主河床以及主河床壩體，根本性改變了傳統發電站的布局結構。在這種布置下，洩洪閘建在岸上從而可常年施工；船閘建在山體內，也可提前配合導流洞，提前於截流前施工；廠房的水下部分，由於只需開挖出出水道部分及水輪發電機高程以下部分，這部分需要不到一年即可建成，按此計算，一個大型水電站可在兩個枯水季節完成，並可安裝機組發電。由於三大建築物可同時建設，互不幹擾，工期則減一大半，投資額也減一大半，同時三大建築物開挖出來的石洛可用來建壩，解決了基礎建設產生的物料堆放問題。

圖I是本實用新型的水電站布局結構示意圖。壩體一I ;山體一2 ;延長水庫一3 ;洩洪閘一4 ;升壓變電站一5 ;引水隧道一6 ;廠房一7 ;發電機組一8 ;船閘——9
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型的水電站布局結構包括廠房7、洩洪閘4和船閘9等建築主體結構，主河床上設置有壩體1，廠房、洩洪閘和船閘設置在主河床壩體兩側山體上，其中洩洪閘4和廠房7設置在壩體後邊一側山體2，船閘9設置在壩體另一側山體，洩洪閘、廠房與所在山體之間沿河流方向開挖有延長水庫3，即在大壩的一側岸上挖出一道大引水渠道作為延長水庫3，利用該延長水庫把水庫水面引到大壩下遊，在延長水庫靠河一側順河流向布置溢洪道及廠房，水流方向見箭頭所示，順河流方向依次設置壩體、洩洪閘和廠房，升壓變電站5設置在廠房7上方的山體2上，廠房內部的發電機組8順河流方向一字排開，廠房內的引水隧道6將延長水庫3的水引流到發電機組，另一側山體的導流洞貫通船閘並且都設置在山體內。為了實現上述水電站布局結構，洩洪閘、廠房施工方法如下(I)首先根據水庫設計上遊水位確定大壩邊上山體開鑿高度；(2)在該高度上開鑿剖面呈「凹」字型山體；(3)山體凹口位置開挖低於上遊水位的大型引水渠作為延長水庫；[0018](4)山體靠近河流一側的突起部分順水流方向依次建造洩洪閘、廠房。採用上述洩洪閘施工方法的洩洪道底部的砼很薄，陡坡段往往是堅硬巖石，不需接砼護坡，工程量小，消能簡單，而且由於渠道往往有20-30m深，在渠一側用反井鑽機開挖廠房進水管，又直又短又高效，半年左右就挖完，水頭損失也小。採用上述廠房施工方法的廠房可做成半埋式廠房，原來巨大的隧洞和地下廠房巖石開挖由洞挖變成明挖，把廠房從地下轉到地面上來，採光、通風等問題就容易解決了。同時可以在對面山體上開展船閘施工，首先在山體上開鑿導流洞，該導流洞可以在截流前施工，之後根據需求在山體內對導流洞擴大進行船閘建造，即利用導流隧洞的中間部位擴大尺寸作為閘室，先期作導流洞，後期做為船閘；如果地形條件許可，山體也可以開挖成敞開式導流渠和船閘。壩體材料主要用整個基礎工程開挖出來的石渣，以及附近岸邊的風 化石、砂礫或土料作壩體材料，就地取材，既節省了費用又節省了工時。傳統船閘一般建在河床的邊上，開敞式開挖，適用水頭35m以下，閘室兩側做成梯形，肥厚砼基礎開挖又深，投資大。比如廣西大化電廠發電後16年才建船閘，過船能力僅為500噸，投資2億元；長州電站建後兩年又擴建船閘，耗資30億元，三峽電站IlOm水頭，需建5級船閘，耗資上百億元，投資大工期長的原因是把整體基礎挖完，建起肥厚的鋼筋砼結構。實施例I :世界聞名的三峽水電站，基礎開挖方量為10259萬m3，如果按高寬各Im繞地球擺放，可繞地球2. 5圈，石渣難找地方堆放，又無用，破壞環境，如果採用本發明的布局結構及施工方法，僅需用10%的廢棄石渣建壩和全電站鋼筋砼總量的3-6%即可建成同等規模大壩，投資大幅度減少，工期大幅度縮短。實施例2 :廣西巖灘水電站，設計採用砼重力壩，壩高100m，長700m，輝綠巖基礎，裝機121萬千瓦，工期10年，基礎開挖1017萬m3，砼方量342萬m3，石渣堆滿四周。如果採用本發明的布局結構及施工方法，僅用其廢棄石渣一半和鋼筋砼總量的6%即可成大壩。實施例3 :目前國內最先進的天生橋一級水電站，採用砼面板堆石壩，壩高178m，裝機容量120萬千瓦，與巖灘相同，也在同一時期建設，鋼筋砼用量137萬m3，每千瓦鋼筋砼用量I. 14m3,實際千瓦造價8500元，相當於巖灘3000元的2. 83倍，工期也同樣用10年，如
果採用本發明的布局結構及施工方法，投資和工期將大幅度減少。
權利要求1.一種廠壩分離式水電站，包括廠房(7)、洩洪閘(4)和船閘(9)等建築主體結構，主河床上設置有壩體(I)，其特徵在於所述廠房、洩洪閘和船閘設置在主河床壩體兩側山體上，其中洩洪閘(4)和廠房(7)設置在壩體後邊一側山體(2)，船閘(9)設置在壩體另一側山體，洩洪閘、廠房與所在山體之間沿河流方向開挖有延長水庫(3)，該延長水庫水面與大壩上遊水面持平，並與洩洪閘和廠房接觸。
2.根據權利要求I所述的水電站，其特徵在於廠房和洩洪閘所在山體(2)開鑿的高度根據水庫設計上遊水位確定，在該高度上開鑿剖面呈「凹」字型山體，山體凹口位置開挖低於上遊水位的大型引水渠作為延長水庫(3)，山體凹口靠近河床一側的凸起部分順河流方向依次設置洩洪閘和廠房。
3.根據權利要求I所述的水電站，其特徵在於升壓變電站(5)設置在廠房(7)上方的山體⑵上。
4.根據權利要求1-3任一所述的水電站，其特徵在於廠房內部的發電機組(8)順河流方向一字排開。
5.根據權利要求I或2所述的水電站，其特徵在於山體上開挖的延長水庫(3)深度有10-30米。
6.根據權利要求I所述的水電站，其特徵在於船閘所在的一側山體內開鑿有導流渠。
7.根據權利要求I所述的水電站，其特徵在於導流渠中間部分擴建成船閘。
專利摘要本實用新型廠壩分離式水電站涉及一種水電站布局結構，適用於施工期限短、投資少的水電站，其中的洩洪閘和廠房設置在壩體後邊一側山體，船閘設置在壩體另一側山體，洩洪閘、廠房與所在山體之間沿河流方向開挖有延長水庫，該延長水庫水面與大壩上遊水面持平，廠房和洩洪閘所在山體開鑿的高度根據水庫設計上遊水位確定，在該高度上開鑿剖面呈「凹」字型山體，山體凹口位置開挖低於上遊水位的大型引水渠作為延長水庫，山體凹口靠近河床一側的凸起部分順河流方向依次設置洩洪閘和廠房，另一側山體開鑿導流渠，並擴建成船閘，由於三大建築物可同時建設，工期和投資額也減少很多，解決目前水電站基礎建設投資大、施工周期長的問題。
文檔編號E02B9/00GK202440804SQ20122000813
公開日2012年9月19日 申請日期2012年1月10日 優先權日2012年1月10日
發明者盧嬋江, 盧現立, 盧鋒, 楊綠峰 申請人:盧現立