金沙江乌东德水电站设计重大技术问题研究.pdf

'人民长江V01．45．NO．2O第45卷第20期2014年10月YangtzeRiver0et．．2014文章编号：1001—4179(2014)20—0001—07金沙江乌东德水电站设计重大技术问题研究钮新强，石伯勋，翁永红(长江水利委员会长江勘测规划设计研究院，湖北武汉430010)摘要：金沙江乌东德水电站装机容量为10200MW，是世界上少有的巨型水电站及特高拱坝。2003年开始预可行性研究。历经11年艰苦高强度的勘察设计研究，完成了工程开发方案及坝址选择，结合成昆铁路扩能改造．论证确定了由原950m适当提高至975m的正常蓄水位方案。根据坝址峡谷区地形地质条件，比较确定了最大坝高270m混凝土双曲拱坝、两岸各布置6台850MW水轮发电机组地下电站、左岸边布置3条泄洪洞的枢纽总体布置格局，完成了枢纽建筑物设计，并解决了枢纽工程设计中的多个重大技术难题。关键词：混凝土双曲拱坝；正常蓄水位选择；枢纽建筑物；1000MW水力发电机组；鸟东德水电站中图法分类号：TV642．42文献标志码：A测设计科研工作，研究的主要技术难题包括：坝线选择1工程概述及枢纽布置、泄洪消能方案、拱坝及引水发电系统建筑乌东德水电站是金沙江下游河段中4个水电梯物设计、工程抗震研究设计、施工导流及施工总布置方级——乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝中的最上游梯案、金坪子滑坡治理方案及深厚覆盖层高围堰稳定性级，工程右岸隶属云南省禄劝县，左岸隶属四川省会东研究等。中国水电顾问集团受三峡集团委托，于2011县。大坝为混凝土双曲拱坝、最大坝高270m，水库正年12月对枢纽工程可行性研究报告进行了综合咨询，常蓄水位975m，库容系数2．50％，具有季调节性能。确定了枢纽布置方案；2012年12月，对枢纽工程可行电站为地下式，两岸分别安装6台单机容量850MW性研究补充设计报告进行了咨询研究，确定主要建筑水轮发电机组，总装机容量10200MW，多年平均发电物设计方案，枢纽工程现场施工具备明确的技术条件。量389．3亿kW·h，保证出力3160MW。乌东德水电站采用河床一次截流、土石围堰全年2003年11月开始预可行性研究，勘察设计由长挡水、导流隧洞泄流的施工导流方式。施工总工期江勘测规划设计研究院(以下简称长江设计院)和西122个月，控制性进度为：第1年6月导流隧洞开工，北水电勘测设计院(以下简称西北院)共同完成，长江第2年10月开始主厂房开挖，第3年1月开始坝肩开设计院为主承担单位。研究的主要技术难题包括：正挖；第4年1月底河床截流，7月开始主厂房混凝土浇常蓄水位选择、坝址选择、场地地震安全性评价、河床筑；第6年1月完成基坑开挖并开始大坝混凝土浇筑；深厚覆盖层研究、天然建筑材料选择、金坪子滑坡稳定第7年11月开始两岸机组安装；第9年6月水库蓄性研究、对外交通运输方案等。2010年5月，预可行水，7月首批2台机组发电；第11年7月工程完工。性研究报告通过审查，并同意设计推荐的乌东德坝址2正常蓄水位选择为选定坝址。同时受中国长江三峡集团公司(以下简称三峡集团)委托，长江设计院开始了可行性研究勘正常蓄水位是水利水电枢纽非常重要的工程规模收稿日期：2014—09—10作者简介：钮新强，男，院长，中国工程院院士，主要从事大型水利水电工程设计与科研工作。E—mail：niuxingqiang@cjwsjy 2人民长江指标，大型水电站建设往往涉及多部门和多行业，有自东德坝址的选择。然条件限制、历史沿革，也有区域利益影响，需要兼顾根据地形地貌、地质构造和成因的不同，将金坪子各方面条件进行系统比较、全面论证，并宏观把握、综滑坡分为5个区，即：金沙江边的基岩离堆山(V区)；合协调后选择确定。金坪子村之上、当多村之下的中部基岩梁子(Ⅳ区)；1960年《金沙江流域规划意见书》中提出的乌东基岩梁子之上的当多古崩塌堆积体(I区)；基岩梁子德梯级正常蓄水位为995m，与上游观音岩梯级衔接，西侧的蠕滑变形体(Ⅱ区)；基岩梁子之下的金坪子古1970年成昆铁路建成通车，在乌东德库区有90km长滑坡堆积体(Ⅲ区)。Ⅳ、V区为雄厚的原位基岩，稳的铁路沿金沙江右岸及支流龙川江展布，受其限制，定性好；I区为古崩塌堆积体，整体稳定性较好；Ⅱ区1990年《长江流域综合利用规划报告》中推荐乌东德为距乌东德坝址约2．5km的蠕滑变形体，稳定性差；正常蓄水位为950m。结合我国2004年铁路网中长Ⅲ区为深嵌于古河槽之中的古滑坡堆积体，整体稳定，期规划中提出成昆铁路在2020年前提速改造和增建但其距离坝址最近约0．9km，前缘受到工程布置、泄二线，其与乌东德水电站建设时机相吻合，为满足我国洪冲刷与雾化等影响相对较大。故金坪子滑坡防护的能源需求，提出研究高正常蓄水位方案。综合库区移重点是Ⅱ区及Ⅲ区前缘。民、成昆铁路改造、攀枝花市及水环境、雅砻江口生态Ⅱ区距枢纽工程区较远，基本不受大坝泄洪冲刷环境、上游水电梯级衔接、枢纽工程建设难度等因素，与雾化的影响，但因其为稳定性差的蠕滑变形体，若产拟定了950，970，975m和980m四个方案进行比选。生大规模失稳可能会抬高下游水位，从而影响发电系乌东德水电站的上游衔接梯级主要有金沙江干流统的正常运行。综合研究后确定Ⅱ区的防护思路是，攀枝花河段的银江水电站和支流雅砻江的桐子林水电通过采取相应的工程措施提高其整体稳定性，减缓变站，与上游梯级电站衔接可选择980m方案。就成昆形速率，达到防止其大规模失稳而允许其小部分失稳铁路改造三峡集团和铁道部已达成协议，按满足980或缓慢滑落。进一步研究表明，Ⅱ区变形的主控因素ln水位方案实施。各水位方案的建设征地及移民安置是降雨和地下水，因此其防护措施主要为截排水，包括难度均处于国内大型电站中等偏下水平，各水位方案地表截排水、地下截排水和冲沟防护等。Ⅲ区前缘硝下的枢纽工程技术及复杂难度均处国内已建工程技术沟堆积体因导流洞布置而被切脚，其治理措施为对硝水平范围内，970～980m水位方案都是经济合理的，沟堆积体进行强开挖弱支护，并对开挖后的堆积体表980in方案经济指标更好。各水位方案均不存在重大面进行适当保护；对受泄洪冲刷和雾化影响的古河槽环境制约因素，综合考虑枢纽工程建设难度、上游水电进口段采用混凝土面板加锚固的方式进行防护。梯级衔接、成昆铁路扩能工程(攀枝花火车站)、攀枝4坝址选择花市水环境、雅砻江口生态环境等控制因素，以及工程技术经济指标评价结果，从生态保护要求出发，控制回预可行性研究勘察设计合同要求在完成本阶段勘水基本不进入雅砻江，结合考虑地方政府意见，最终选测设计的同时，明确该阶段工作深度达到坝址比选的择乌东德正常蓄水位为975m。要求。以白滩泥石流沟为界分上、下河段，西北院负责上河段勘察设计，推荐上河段代表坝址，长江设计院负3金坪子滑坡稳定性研究责下河段勘察设计，推荐下河段代表坝址，并负责预可金坪子滑坡位于乌东德坝址下游约0．9～2．5km行性研究报告和坝址比选总成。处的金沙江右岸，遥感解译显示其总体积约6．25亿坝址选择分两个阶段完成论证工作。第一阶段按m，规模巨大，其稳定状况、变形趋势、可能失稳方式正常蓄水位950m，西北院对12kin长上河段，研究比及规模直接关系到乌东德水电站梯级开发条件的成立较了白滩、河门口、尖山包、陆车林等4个坝址，推荐河与否及坝址选择，是乌东德水电站勘察设计必须尽早门口坝址及土心墙堆石坝为代表性方案；长江设计院澄清解决的技术难题。为客观评价金坪子滑坡的工程对13．8km长下河段，研究比较了三台、乌东德两个坝影响，勘察设计单位采用地质测绘、钻探与硐探、物探址，推荐乌东德坝址及混凝土双曲拱坝为下河段代表测试、岩土试验、测年、变形监测等综合技术手段对金性方案。第二阶段按正常蓄水位975m，对乌东德坝坪子滑坡进行了深入研究，得出了明确结论，即金坪子址与河门口坝址进行比选。乌东德坝址河谷狭窄，两滑坡不是一个具有统一滑面的滑坡体，而是由基岩露岸对称，岩体坚硬完整，地质条件、枢纽建筑物布置、水头分割、成因和结构显著不同的堆积物构成的复合型头利用等方面较优；河门口坝址河谷较宽，地下工程条斜坡。金坪子滑坡不影响乌东德水电站梯级开发和乌件复杂，施工布置较优；两坝址在库区移民、环境影响、 第20期钮新强，等：金沙江乌东德水电站设计重大技术问题研究3机电和金属结构等方面基本相当，经上、下河段坝址比预可研阶段对枢纽布置进行了多方案比较，推荐方案选，推荐乌东德坝址为乌东德水电站选定坝址，以混凝为河床布置混凝土双曲拱坝，泄洪建筑物采用坝身孔土双曲拱坝为选定坝型。口与岸边泄洪洞结合，坝身布置5个中孔和6个表孔，右岸靠近坝肩布置2条泄洪洞；两岸地下厂房靠山侧5枢纽布置布置，左岸靠河侧布置3条导流洞，右岸靠河侧布置2乌东德水电站枢纽工程区主要建筑物包括拦河大条导流洞，左岸尾水与导流洞结合布置，右岸尾水出口坝、两岸引水发电系统、岸边泄洪洞及两岸导流洞。由在水垫塘内。枢纽平面布置方案见图1。于坝址岸坡高陡，坝址上下游冲沟发育，上游发育有规可行性研究阶段，随着地质勘探工作的深入，揭示模较大的红沟断层、白沟断层，下游发育有花山断层，出右岸落雪组第3段与第4段分界线向上游有较大偏坝轴线上游因民组地层及下游落雪组第4、第5段地移，地下厂房不具备靠山侧布置的条件，左岸落雪组第层为物理力学性质较差的薄层、极薄层大理岩化白云2段岩体质量有一定程度的降低，与第3段相比差别岩，这些地形地质条件都使枢纽建筑布置受到较大局较大。基于上述地质条件变化，对枢纽布置格局进行限。电站装机容量大，坝址泄洪量及导流量巨大，泄洪了较大调整：①两岸地下厂房均调整为靠河侧布置、建筑物规模大且坝下消能难度大；引水发电系统及导导流洞靠山侧布置；②泄洪洞由右岸靠河侧布置调整流建筑物规模大，均需两岸布置，这些工程特性要求加为左岸靠山侧布置，由于泄洪洞长度增加、单洞泄量减大了枢纽布置的设计难度。而枢纽建筑物布置需遵循少，为提高泄洪调度灵活性，泄洪洞数量由2条增加为以下原则：①大坝、两岸地下厂房应优先布置在地质3条；导流洞由左3右2调整为左2右3，断面尺寸由5条件良好的地层上；②优化建筑物布置尽量避开不良条相同断面调整为4条大断面与1条小断面结合布地质构造及上下游冲沟等不利影响；③泄洪建筑物布局，并采用高低洞组合，除1条高洞外，4条低导流洞置要兼顾泄洪安全及调度灵活性，充分利用坝身泄洪；均与尾水出口段结合布置。可研阶段选定枢纽总平面④尽量避免工程泄洪对金坪子滑坡产生不利影响。布置见图2。图1预可研阶段枢纽布置方案 4人民长江2014生图2可研阶段选定枢纽布置示意首次提出了“静力设计、动力调整”的体形设计新方6枢纽建筑物设计中的关键技术难题法，首先按“静力设计”方法基本确定拱坝建基面(即6．1大坝体形设计确定下游拱端嵌入深度)，再考虑地震因素对初选体形进行调整，调整的定量指标为“基本烈度地震”(50a乌东德坝址河谷狭窄，宽高比约0．95，地质条件超越概率10％地震)情况下按基于拱梁分载法的反应优良，建基面仅右岸顶部约3．6％的岩体质量为Ⅲ级，谱法动静叠加坝体应力满足规范规定的控制要求，体其余为Ⅱ级，坝肩断层、裂隙不发育，没有影响坝肩稳形调整方法为适当加大坝体中上部拱圈厚度。定的特定块体，河床覆盖层深度约70m。拱坝最大坝拱坝体形设计采用拱梁分载法完成。为全面系统高270m，运行期大坝下部超过1／4坝高位于水下，坝地对拱坝安全性进行评价，对拱坝体形还开展了一系址地震烈度高，设计标准为100a超越概率2％，相应列数值计算分析和物理模型试验，包括线弹性有限元水平地震动峰值加速度为0．27g。坝身最大泄量分析、三维整体非线性有限元分析、三维非线性有限元28725m／s，孔VI数量多、规模大，顶拱、中孔部位圈抗震安全性评价、坝踵开裂风险分析、拱坝动力模型试线开孔率分别为22．7％和12．4％，坝体开孔率远高于验及地质力学模型试验等。经综合分析，并与同类工同类工程。大坝体形设计是拱坝设计的核心，体形设程比较，乌东德拱坝应力水平较低、拱端及拱冠位移值计上需充分利用坝址地形地质条件，考虑坝身泄洪孔较小，坝肩稳定安全系数及坝体超载系数均较高，拱坝口多、泄量大的特点，并参考借鉴国内外已建工程经总体安全度较高。验。基于乌东德拱坝的上述工程特点，为提高拱坝挡水和泄洪安全度，拱坝体形设计的主要思路为：①充6．2泄洪消能分利用良好的坝肩抗滑稳定条件，适当增大拱圈中心乌东德坝址多年平均流量为3850m／s，0．1％、角，降低坝体应力水平；②严格控制坝踵和下游面底0．02％洪水洪峰流量分别为35800，40500m／s，水库部拉应力，防止坝体开裂；③适当增大坝体中上部拱总库容为74．08亿m，具有季调节性能。泄洪消能的圈厚度，提高拱坝抗震性能并改善中上部孔口应力状特点为：①泄洪流量大、水头高、泄洪功率大；②坝址态。径流量大、水库调节性能有限，泄洪建筑物运用频率以往工程实例中，拱坝体形抗震设计都按“静力高；③河谷狭窄，岸坡陡峻，坝址上下游冲沟发育，泄设计、动力复核”方法进行，乌东德拱坝体形设计时，洪建筑物布置局限性较大；④河床覆盖层深厚，坝下 第20期钮新强，等：金沙江乌东德水电站设计重大技术问题研究5消能条件较好；⑤坝址下游发育金坪子巨大滑坡，泄6．3大型地下电站洞室群布置及稳定性研究洪消能布置应避免恶化金坪子滑坡的稳定条件。厂区地质条件复杂，主厂房及调压室规模居世界泄洪消能研究和设计重点为：①确定岸边分流比同类工程前列(见图3)。经多年研究，解决了主洞室及坝身孑L口、泄洪洞的数量；②确定坝下消能方案、水位置及轴线方向、调压室结构型式和主洞室间距选择、垫塘结构型式及是否设置二道坝；③泄洪洞布置及消主洞室近坝布置等关键技术难题。能方案。随着拱坝设计施工水平的提高及工程经验的积累，拱坝坝身泄洪安全性已经得到工程界的普遍认同，尽量提高坝身泄洪量可较大幅度降低工程量，但从提高运行调度安全性及灵活性考虑，设置一定数量的岸边分流设施是十分必要的，国内已建在建高拱坝多数岸边分流比接近或超过30％。乌东德河谷狭窄，坝身最多可布置5个表孔、8个中孑L，经多方案综合比较，选定的泄洪建筑物布置方案为坝身布置5个表孔、厂房跨度／m6个中孔，左岸布置3条泄洪洞，岸边分流比29．7％。(a)主厂房规模对比该方案表孔、中孔及泄洪洞单独泄洪(考虑机组过流)均可宣泄常年洪水，枢纽泄洪调度安全性和灵活性大大提高。目乌东德坝址河床覆盖层深厚，挖除覆盖层后，洪水犍期坝下水垫深度达100m，下游消能水体体积大、效果删啄好，不需要设置二道坝即可形成一个深水天然水垫塘，水舌人塘对底板几乎不产生冲击动压。但是，河床底部宽度只有50m，泄洪水流对岸坡有一定冲刷，考虑调压室跨度或直径／m岸坡岩体表面裂隙及层面张开状况，在高速紊动水流(b)调压室规模对比的长期冲刷下，其稳定性难以保证。为此，对水垫塘采用了护岸不护底的结构型式；水垫塘两岸边墙高陡，塘图3主洞室规模对比体内水流紊动剧烈，边墙采用封闭抽排结构型式。关于二道坝的设置进行过大量理论分析和试验，研究了综合考虑枢纽布置、地质条件、围岩稳定等因素，不设二道坝方案、拱形二道坝方案、围堰保护形成土石经技术经济比较，左、右岸引水发电建筑物靠河床侧布二道坝方案及混凝土重力式二道坝方案。不设二道坝置，地下厂房端部距坝肩分别约为110．0，69．0m，厂方案下游覆盖层回淤到塘内，可能造成边墙底部磨蚀，房轴线与岩层夹角约20。～4O。。两岸主洞室赋存地且不具备检修条件；拱形二道坝泄洪期间将承受反向层围岩主要为Ⅱ、Ⅲ类。受地质条件及洞室群稳定要水流冲击荷载，不利于坝体稳定；过水土石二道坝缺乏求限制，采取传统长廊型和圆筒型调压室型式难以满工程运行经验，其安全性难以保证，因此经比较确定选足结构安全要求，主要体现在：①采用长廊型，其跨度用混凝土重力式二道坝方案。达31．5m、高度达110m，且下游距Pt：。(Ⅳ类围岩)仅坝址右岸下游发育硝沟、船房沟及金坪子滑坡，左10．0m，大跨度、高边墙洞室围岩稳定问题突出；②若岸发育花山沟坍滑体，两岸电站尾水、导流洞及泄洪洞采用圆筒型，需单独布置闸门井及操作廊道或将闸门出口多，布置空间十分有限，而泄洪洞出口需避开尾水井置于调压室内，为保证主洞室必需的间距，调压室需出口，以免泄洪时影响机组稳定运行。经综合比较，泄向下游平移将进入Pt地层，洞室群围岩稳定问题更洪洞出口布置在左岸电站出口靠山侧，鼻坎布置在花为突出。经论证，提出一种将闸门井及操作廊道均布山沟上游侧，出口距天然河道较远，挑射水流不直接入置在调压室内且有利于洞室群稳定的新型调压室，规河，在鼻坎下方小花山台地上开挖形成水垫塘消能，水避了采用传统调压室布置方式存在的技术风险。垫塘采用封闭抽排结构型式，下游设置尾渠承接水流厂区适应主洞室布置的地层有限，且洞室群规模归槽。泄洪洞出口距金坪子滑坡相对较远，尾渠归槽大，加之流道系统复杂、水力过渡过程问题突出。为使角度与天然河道夹角很小，水工模型试验表明，泄洪期三大主洞室置于优越地质段，通过对洞室群围岩稳定间金坪子滑坡前沿水流稳定。的精细数值分析，确定左、右岸主洞室间距分别为45， 6人民长江40m，洞室间距为同类工程的先进水平(见图4{)。犍L表明，堰基变形量及{不耀呕均L匀沉降小，围堰整体处于安全；号∞2s拍左、右岸地下电站主洞室平行布置于拱坝下游，且状态。为评％价5围；堰踮边坡踯及基坑边坡稳定性，分别按线主厂房端墙距坝肩最小距离仅69m。利用精细数值性强度准则和非线性强度准则两种方法计算分析，并模拟技术，系统研究了坝肩推力、渗透水压力、坝肩地针对覆盖层力学性质变化对边坡稳定性影响进行了敏震动荷载及拱坝超载工况下对主洞室群围岩稳定的影感性分析。计算结果表明，围堰不会发生深层滑动，最响。计算分析成果表明，坝肩静、动力荷载对洞室群围危险滑弧均位于围堰边坡表面，不同工况下边坡稳定岩位移、应力状态均无明显影响，支护结构受力在可接均满足规范要求，基坑开挖边坡内典型滑弧的抗滑安受范围内，洞室群整体稳定性较好。全系数均满足规范要求。基坑开挖完成后，上游围堰设计挡水总水头接近白鹤滩．一向家坝140m，需十分关注围堰堰体及堰基的渗透稳定性。由0乌东德噩1于围堰施工工期紧张，为争取施工工期，创造条件使防_二滩瀑沟吕地拉蛋。．。小湾渗墙施工平台以上堰体填筑与防渗墙施工平行作业，_。同时为协调防渗墙与堰基变形，上游围堰采用塑性混_凝土防渗墙上接复合土工膜斜墙防渗型式，堰肩和堰lo座，主厂房跨度于3om．基基岩强透水带采用帷幕灌浆防渗。渗流分析结果表1．416】_82022洞室间距与主厂房、主变洞平均跨度比明，在正常条件下边坡的出逸比降为0．42，出逸比降(a)跨度与洞室间距相对关系大于局部覆盖层的允许渗透坡降，存在渗透稳定问题。l5座，主厂房高度大于70m设计中采取了设置降水管井及坡面防护等措施，并通乌东德O过人工降低浸润线、控制出逸点的位置，以及加强下游n向家坝白鹤滩小湾坡面防护等措施，可保证覆盖层边坡的稳定性。糯扎渡0一围堰及其防渗墙的施工质量与进度，对大坝工程龙滩0O溪洛进度和深基坑内工程施工安全影响大。根据施工特点构皮滩o功果桥。。拉西。瀑布o和难点，应精心组织施工，确保施工质量与进度。对于0304050．607最为关键的塑性混凝土防渗墙施工，为了解和掌握防洞室间距与主厂房高度比(b)高度与洞室间距相对关系渗墙的施工工艺和工效，需在上、下游围堰防渗墙轴线有代表性的部位开展生产性试验。图4主厂房跨度、高度与洞室间距相对关系6．5导流洞布置及后期导流方案选择6．4深厚覆盖层高土石围堰稳定性研究导流设计流量标准为50a一遇洪水23600ITI／s，需布置5条总面积约1650m的导流隧洞，单洞面积乌东德坝址处河床覆盖层深厚，达55～77rl；上、330in左右。主要研究了“左3右2”、“左2右3”等下游土石围堰堰体最大高度分别为67m和47m，计布置方案。由于导流隧洞高程和面积均与尾水隧洞相入基坑开挖边坡高度，上、下游围堰背水侧边坡最大高近，具备结合的可能。左右岸厂房尾水自基坑外出水，度分别为134，103Irl；围堰防渗墙最大深度达91rn。在满足厂房尾水要求的前提下，左右岸各布置有2条深厚覆盖层、高围堰、深基坑是乌东德水电站工程的关导流隧洞，出口高程适当降低后与尾水洞结合。5条键技术难题之一，其防渗墙是目前国内深度最大的围堰防渗墙，地质条件复杂，特别是上游围堰防渗墙深部导流隧洞总长8138m，单洞长度在1472～1713ITI，存在大孤石、下游围堰防渗墙存在陡坡等，技术难度其中4个结合段总长955m。大。河床覆盖层天然颗粒级配差，渗透性强，力学性质预可研阶段，在拱坝坝身高程855m附近设置1差，在深厚覆盖层建造高土石围堰，围堰的稳定性面临个孔口尺寸5m×8m的导流底孔，主要解决导流隧洞着大量技术难题的考验，如堰基不均匀沉降、边坡稳定下闸封堵时下游供水问题，这也是大江大河上高混凝及渗透稳定等问题。土坝的常规方案。可研阶段，考虑到2701TI高拱坝坝为掌握堰基河床覆盖层特性，采用多种勘探手段身较低部位开设孔洞对坝体结构及应力产生不利影分析其物质组成和结构性态，布置上，在围堰下游增设响，且导流底孔及其配套门槽的设置增加了混凝土工一宽50m的平台以策安全，在此基础上，模拟施工全程量和临时启闭设备，将增加直线工期3个月。结合过程对堰体及堰基进行了有限元应力变形分析。结果坝址河流特性，将不与尾水隧洞结合的一条导流洞的 第2O期钮新强，等：金沙江乌东德水电站设计重大技术问题研究7高程提高、断面减小，即将4条低高程导流洞(断面尺计、研究和制造角度，完成了1000MW水轮发电机组寸16mx24m)的宽度增加0．5m，可将5号高导流洞总体设计、水轮机水力设计及模型试验研究、24kV和断面缩小至12mX16m，高程提高约20m，使取消坝26kV电压等级发电机绕组绝缘及仿真试验研究、发身导流底孔成为可能，由此形成“左2右3、4大1小、4电机蒸发冷却及全空冷方案设计及试验研究、发电机低1高”的导流洞布置格局。推力轴承设计及试验研究，以及1000MW级水轮发以上方案可取消坝身导流底孔，但蓄水期下游生电机组技术标准和规范研究等专题研究。研究结论态供水尚未解决，经深入研究，提出通过提前改建5号为，1000Mw水轮发电机组水轮机水力设计先进，发导流隧洞进口，采取“分期封堵，分序下闸”的新方法，电机高电压等级可行，机组参数及冷却方式选择合理、即提前封堵高洞下部1／4孔，在4条低的大导流洞下结构设计可靠、材料应用基本落实，主要加工工艺均有闸封堵后，先期施行半孔高洞下闸，通过未封堵的1／4成功应用经验，机组性能及钢强度水平总体上高于现高洞过流，待水位上升至坝身泄洪中孔过流后，最后下已成功运行的巨型水轮发电机组，立足国内技术装设闸封堵高导流洞上部1／4孔，可以满足后期导流期下1000MW水轮发电机组在设计和制造上是可行的。泄生态流量和水位衔接的要求。上述研究是在三峡集团领导下，由长江设计院为施工进度计划为：第8年1～4月枯水期完成5号主牵头，设计、科研和制造三位一体、依托工程、有机结导流隧洞改造，将右侧孔底高程由830m抬高至838合、无缝衔接的系统性创新研究，充分体现了设计的引m，右侧半边孔孔口尺寸由6mX16m缩小至6m×8领、策划、组织、协调和提炼总结的重要作用。以设计m。第8年汛期高洞下闸，由4条低导流洞泄洪度汛。为主的综合研究成果中，所提出的1000MW级水轮第8年12月中旬开始分批下闸封堵导流洞，至第9年发电机组技术标准和规范为行业或国家标准的制定奠1月1013左右导流隧洞下闸完成。导流隧洞低洞下定了坚实基础。1000MW机组创新研究使水力设计闸后通过5号高洞向下游供水；第9年1月初，水库蓄技术有了新的进步，水轮发电机线棒电压等级提升至水至851m后，5号导流隧洞左侧孔下闸，利用右侧改24～27kV，全空冷及蒸发冷却技术得到了进一步提造完成后的半边孑L向下游供水；第9年1月1013左升，并带动了国内高性能、高强度(大于800MPa)及超右，水库水位蓄至890m后，高洞右侧孔下闸，然后利厚钢板的研制与应用，为乌东德、白鹤滩两电站单机容用中孔下泄，最终可顺利实现水库蓄水发电目标。量的最后确定创造了条件。6．6装设百万千瓦水轮发电机组研究经过综合技术经济比较并结合总装机容量、枢纽三峡工程之前，我国自主设计、制造的水轮发电机布置方案，两电站应用1000MW机组技术，乌东德采组容量最大为320MW。通过三峡工程左岸14台700用12台850blW机组、白鹤滩采用l6台1000MW机MW水轮发电机组的技术引进、消化、吸收和再创新，组，使两电站机组容量均突破现有最大单机容量水平，三峡右岸机组、地下电站及同期建设电站的700MW标志着我国巨型水轮发电机组设计制造技术达到了世机组，主要立足国内技术开发、设计和制造，极大地促界领先水平。进了我国水电开发技术的进步，向家坝、溪洛渡水电站7结语更是将机组容量提高至800Mw级。随着西南水电和藏电的进一步开发，受地形地质等条件限制，有必要进在大量勘察工作基础上，通过大量的科学试验研一步研究装设更大容量直至1000MW级水轮发电机究与计算分析，并认真学习和借鉴国内外水利水电工组的可行性，更好地满足工程建设的需求。程设计施工运行经验，乌东德水电站设计中的重大技2006～2009年，受三峡集团委托，由长江设计院术问题现阶段都已妥善解决。鉴于乌东德水电站规模牵头，联合相关设计院、制造单位、大专院校开展了巨大、技术复杂，需结合西南地区地形地质条件，本着1000MW级水轮发电机组创新研究，课题以乌东德、科学、严谨、求实态度，虚心听取各方意见和建议，今后白鹤滩水电站作为依托工程，分两个阶段进行研究。将对工程建设过程中遇到的一些技术难题，及时根据第一阶段从工程应用角度，完成了两电站装设1000施工实际情况，不断修改、完善、优化设计，努力把乌东MW水轮发电机组可行性研究。通过工程应用设计、德水电站建成精品水电工程。机组及配套设备等方面研究及技术经济分析比较，明(编辑：喻伟)确两电站具备装设1000MW机组的工程条件。尽管(下转第11页)机组尺寸、洞室规模巨大，但不存在大的、不可克服的制约因素，总体上技术可行且经济合理；第二阶段从设 第20期安有贵，等：乌东德水电站正常蓄水位抬高初步研究11德水电站正常蓄水位抬高至975In较为合适，可较好理与成昆铁路、攀枝花市防洪和水环境、雅砻江河口生地平衡经济效益和环境影响的关系。态等关系的基础上，适当抬高正常蓄水位，有利于水力资源的合理利用，为节能减排作出更大贡献。4结语参考文献：我国能源资源相对缺乏，而且能源结构中，化石能[1]阮娅，傅慧源，许秀贞．鸟东德水电站蓄水对攀枝花河段水环境的源比重大，减排任务艰巨，需要大力发展水电、风电等影响[J]．人民长江，2008，39(23)：114—117．[2]肖彩，叶闽，杨国胜．金沙江水电站对攀枝花河段纳污能力影响可再生能源。成昆铁路提速改造为乌东德水电站正常[J]．人民长江，2008，39(23)：101—104．蓄水位抬高提供了契机和条件。乌东德水电站库区主(编辑：常汉生)要为峡谷河段，开发条件较好，水库淹没移民数量小，环境、生态、工程等方面没有重大制约因素，在妥善处ResearchonraisingofnormalstoragelevelofWudongdeHydropowerStationANYougui，FENGZhiyong，LIJianhua(1．PlanningandDesigningDepartment，ChangjiangInstituteofSurvey，Planning，DesignandResearchCo．，Ltd，Wuhan430010，China；2．CollegeofHarbour，CoastalandOffshoreEngineering，HohaiUniversity，Nanjing210098，China)Abstract：Speeding—upandupgradingofChengdu—KunmingRailwaycreatesafavorableopportunityforrevisingtheplanned950mnormalstoragelevel(NSL)ofWudongdeHydropowerStation，namely，theNSLcanberaisedforseveraldozenmeters．ThispaperpresentsacomprehensiveanalysisfortheinfluencesofraisingtheNSLonChengdu—KunmingRailway，floodcontrolandwaterenvironmentinPanzhihuaCity，ecologicalenvironmentintheestuaryofYalongRiver，aswellasthereservoirinunda—tionindexesandprojecteconomicbenefit，etc．TheanalysisresuhsshowthattheNSLofWudongdeHydropowerStationraisedto975mcanobtainbettereconomicbenefit，andmeanwhile，itsimpactonenvironment，floodcontrolandresettlementisnotlarge．Keywords：normalstoragelevel；economicbenefitanalysis；environmentalimpactanalysis；floodcontrol；WudongdeHydro—powerStation(上接第7页)ComprehensiveresearchonkeytechnicalissuesofWudongdeHydropowerStationonJinshaRiverNIUXinqiang，SHIBoxun，WENGYonghong(Chan~iangInstituteofSurvey，Planning，DesignandResearch，ChangjiangWaterResourcesCommission，Wuhan430010，Chi—na)Abstract：WudongdeHydropowerStationontheJinshaRiver，withinstalledcapacityof10200MW，isarareextreme—largehydropowerstationintheworld．Sincethepreliminaryfeasiblestudystartedin2003，thedevelopingschemeandthedamsitehasbeenfinallydeterminedthrough11yearshigh—strengthsurveyanddesign，andthenormalwaterstoragelevelhasbeendecidedtoberaisedfrom950mto975mafterthoroughdiscussionsandinvestigationsinaccordancewiththeexpansionprojectoftheChengdu—Kunmingrailway．Accordingtotheterrainandgeologicalconditionsatthedamsitearea，ahydro—complexlayouthasbeendetermined，i．e，adouble—curvaturearchdamwithheightof270m，undergroundpowerhouseslocatedatthetwobanksinstalledwith6generatingunitsof850MWrespectively，and3flooddischargetunnelsattheleftbank．Andinthisprocess，thedesignofthehydro—complexhasbeencompletedandseveralkeytechnicalproblemshavebeensuccessfullysolved．Keywords：concretedouble—curvaturearcdam；normalwaterlevelselection；hydro—complexstructuredesign；IO00MWhydropowerunit；Wudongdehydropowerstation'