鳳灘水電站

位於湖南省沅陵縣沅水支流酉水河上。樞紐工程屬一等工程,以發電為主,兼有防洪、灌溉、航運、過木和養魚等綜合效益。其主要建築物有:混凝土空腹重力壩、壩內廠房、溢洪道、放空兼泄洪底孔、灌溉涵管和過船、過木筏道等。壩體混凝土工程量約117萬立方米。它是我國第一座空腹重力拱壩。

鳳灘水電站

Fengtan Hydropower Station

概述

鳳灘水電站位於中國湖南省沅陵縣、沅水支流酉水下游,距沅陵市45km。混凝土空腹重力拱壩,最大壩高12.5m,校核洪水位時總庫容17.33億m3,裝機容量40萬kW,保證出力10.3萬kW,多年平均發電量20.43億kW·h。以發電為主,兼顧防洪、航運、灌溉、養殖等。1970年10月開工,1978年5月第一台機組發電,1979年完工。
壩址為"U"形河谷,枯水期河床寬140m,河床右側礁石灘寬100m,地層為前震旦系板溪砂岩夾少量板岩,岩性緻密堅硬,但斷層、節理髮育。地震烈度為5度。
壩址以上流域面積17500km2,多年平均流量504m3/s,實測最大流量16900m3/s,多年平均輸沙量352萬m3。千年一遇設計洪水流量29400m3/s,相應洪水位209.56m,5000年一遇校核洪水流量34800m3/s,相應洪水位221.4m,相應庫容17.33億m3。正常蓄水位205m,相應庫容13.9億m3,死水位170m,相應庫容3.3億m3,調節庫容10.6億m3。汛期防洪控制水位198.5m,防洪庫容6.22億m3。水庫淹沒耕地495hm2。遷移人口1.1萬人。

樞紐布置
樞紐建築物包括混凝土空腹拱壩、放空兼泄洪底孔,壩內廠房和過船過木筏道。
空腹重力拱壩,壩頂高程221.5m,壩頂弧長488m,為定圓心定半徑拱。大壩共分27個壩段,拱冠左側為廠房壩段,位於枯水河槽,最大壩高112.5m,最大底寬60.44m;拱冠右側為溢流壩段,位於河床礁石灘上,最大壩高106.5m,最大底寬59.5m;兩岸為非溢流壩段。壩內空腹沿壩軸線長255.8m。廠房壩段空腹高40.1m,寬20.5m。溢流壩段空腹寬28m,壩前腿寬20m,壩後腿寬11.5m。空腹斷面為橢圓曲線,橢圓長軸基本上與荷載的合力平行,向上游傾斜。為便於施工,空腹拱頂由一個兩心圓曲線組成,空腹高度控制在約1/3壩高,頂點高程139.1m。採用空腹重力拱壩除了能協調泄洪與廠房布置的矛盾,節省工程量外,其本身特點是改善了壩體應力,使超載能力增大,有利於壩基排水和混凝土散熱降溫。
溢洪道布置在8~12號壩段(廠房壩段)和12~20號壩段(溢流壩段)上。溢洪道淨寬182m,堰頂高程193m,共有13孔,裝有寬14m、高13.13m的弧形鋼閘門,最大單寬流量170m3/s。為了減少水流及回流淘刷壩腳,壩下採用了兩岸混凝土護坡和河床護坦等措施。為了防止下泄量大時出現水流集中,下游沖刷加劇現象,並考慮下游水墊淺、地質條件不利、抗沖能力低的情況,採用高低坎空中碰擊消能方式,6孔高坎,7孔低坎,相間布置,挑坎高差達28m。低挑坎為連續式,高挑坎為舌式擴散型。泄洪時形成上下兩層水流,在橫向和縱向(空中)碰撞,強烈擾動,擴散摻氣,消能效果良好。
在右岸21號壩段設有一個放空兼泄水底孔,矩形進水口,斷面尺寸為6m×12m,進口底坎高程145m,進口設平板事故檢修門,出口設弧形工作門,斷面尺寸6m×7m。死水位時泄量為812m3/s;校核洪水時,可輔助溢洪道宣洩流量1280m3/s。
壩內式廠房布置在9~12號壩段空腹內,廠房長85m,寬20.5m,高40.1m,裝有4台10萬kW混流式發電機組。水輪機為HL702-LJ-410型,轉輪直徑4.1m。引水系統採用深井式引水道,單機單管引水,進水口布置在9~12號壩段的溢流壩閘墩首部,4根直徑5.6m的壓力鋼管沿上游面垂直下降,然後水平穿過壩體。主廠房右側布置220kV開關站及2台220kV自耦變壓器。第一副廠房和110kV變電開關站布置在左岸非溢流壩後。
船、筏道布置於右岸非溢流壩段,沿右岸山坡布置,採用雙重垂直橋吊加斜面升船機的綜合方案。上游通航水位205~170m,下游通航水位114.2~117.36m。可通過50t級船隻,年過壩能力為木材10萬t,貨物10萬t。2條直徑1.6m的灌溉引水管布置在右岸21~22號壩段內,引用流量為8m3/s。
工程施工
工程總量為土石方開挖61萬m3,混凝土澆築122.8萬m3,鋼筋及鋼材用量2.03萬t。
採用二期施工,第一期由明渠導流,第二期由壩體導流底孔過流。在空腹封拱和廠房拱頂施工時採用預製拱肋和拱架,其跨度達15.35m,重量分別3.85t和9t,按雙鉸拱設計,用10t門機吊裝就位於大壩伸出的牛腿上,上鋪預製板後進行拱頂混凝土澆築。
施工過程中發生過圍堰被沖毀和副廠房進水、發電機被淹等事故。1980年8月4日大壩下泄12500m3/s時,沖壞了下游兩岸公路。

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