1 工程概述
下桥围堰电站(以下称下桥电站)位于广西河池市拔贡乡境内的龙江上游峡谷中,距离拔贡火车站约12 km,金城江68 km,坝址以上集雨面积4 630 km2。下桥电站是下桥高坝方案缓建后而利用围堰(混凝土拱坝)发电为主,兼顾农田灌溉的水利水电工程。下桥电站于1984年建成,发电后运行情况良好。 枢纽由拦河围堰坝、发电引水隧洞、厂房3部分组成。拦河坝为混凝土空腹重力弧形拱坝,利用原高坝方案已浇混凝土块加高延长而成,分溢流段和非溢流段两部分,溢流段施工实际长88.3 m为开敞式溢洪道,堰顶高程252.0 m,最大坝高32 m,非溢流段为两岸接头挡水段,左岸长16.75 m,右岸长33.0 m,堰顶高程262.0 m,最大坝高26.0 m,发电引水隧洞位于左岸,隧洞出口由钢筋混凝土压力管与厂房连接。厂房全长25.7 m,发电机房以下宽21.2 m,最大高度33.22 m。
2 充分利用水力资源,发挥机组潜在效益
下桥电站坝址多年平均流量108 m3/s,而发电机组为一台ZZ105-LH-300型水轮机,机组容量为8 800 kW,设计水头18.5 m,但实际最大水头只有16.5 m,相应理论最大出力8 100 kW,引用流量61 m3/s,保证出力2 500 kW,设计年均发电量4 270万kW.h,年利用小时为4 825 h,但实际年均发电量只3 705万kW.h,最高年份达4 230万kW.h,从1984年~1997年十几年运行情况看,机组达不到额定出力,且在丰水期还有一定弃水,不能充分利用水力资源和发挥机组潜在效益。技改工作关键问题是如何抬高水库水位,满足发电机组工作水头。
3 利用自控翻板闸坝抬高水库水位
3.1 两种坝型方案的比较 下桥电站技改核心问题是如何提高电站运行水位,满足水能发电机组设计参数要求,实现额定出力为目的,对机组设备不更新,变电站、厂房建筑物维持原状,在此原则下确定拟采用在原坝上加高混凝土坝(即开敞式溢流坝)及在原坝上加高水力平衡自控翻板闸坝,并对拱坝加高1 m,1.5 m,2 m,2.5 m,方案进行充分论证,最后取2.5 m坝高,并对两种坝型方案设计比较见表1。
表1 加高2.5 m坝高两种坝型方案设计比较表
项 目
开敞式溢流坝
水力自控翻板闸
旧混凝土拆除/m3
143
40
堆石/m3
1 025
混凝土/m3
2 430
633
钢材/t
60
57
水泥/t
655
198
木材/m3
65
148.7
淹没田地/hm2
4.37
搬迁/人
18
(18)
投资/万元
243.0
144.6
注:翻板闸投资中已包括移民费7.24万元,但计划搬迁的18人均在设计搬迁洪水位以上。
两种坝型比较,开敞式溢流坝方案泄流条件好,施工技术简单,但工程量大,工期长,淹没赔偿费多达44.67万元,总投资多89.4万元,较翻板闸方案增加61.8%。水力自控翻板闸方案施工较混凝土坝复杂,技术相对要求较高,但工程量小,工期短,投资少,见效快,不增加淹没耕地和房屋(搬迁18人是从长远情况考虑的),也不影响将来下桥中坝方案的实施,故技改中决定采用水力自控翻板闸方案。 3.2 水力自控翻板闸在拱坝上应用 电站技改小组经反复仔细论证,决定采用翻板闸门,但翻板闸门在拱坝上应用,在国内还是首创,无资料借鉴、查阅,我们走访了设计科研施工单位,参观了现场,并对平原河流上的低堰,山区河流的高坝(直线型坝)上的水力自控翻板闸门的设计和施工及应用经验,进行综合考虑的论证,拟采用目前应用较广泛的一种双支点带连杆的闸门用于拱坝上。 这种闸门是由门叶及支腿组成。支承部分由支墩及固定在支墩上的滚轮,固定在支腿上的轨道以及连接闸门与支墩的连杆等部件组成,本工程挡水高度为2.5 m,闸门面板与水平角度是77.5°,门高2.56 m,宽7.4 m,根据拱坝水流特点及边界环境,对闸门各部分构件布置作了适当的调整,把闸门沿着堰顶扇形分成6段弦长,弦长为15.94 m,每一弦段内布置二扇闸门,其中第三段弦长为8.54 m,布置一扇闸门,总共计11扇闸门。
每段弦之间用分流隔墩分开,隔墩设计呈前厚(1.2 m左右),尾薄(>0.3 m左右),墩长5.0 m,墩高3.0 m,墩轴线向着圆心,两墩之间净距为14.84 m,呈等宽布置,引导水流进出平顺,
4 经济效益
下桥电站技改工程于1997年10月进场,1998年3月正式投入运行,总投资144.59万元,总施工期4.5个月,试运行期完全达到原设计标准,经济分析成果见表2。
表2 经济分析成果表(摘自下桥电站财务分析)
项 目
指 标
说 明
工程总投资/万元
144.59
工程总造价/万元
139.51
年新增发电量/万kW.h
906
电价按0.12元/kW.h计
年发电增加成本/万元
14.65
即年运行费+年折旧费, 使用年限为20年
年增加税金/万元
5.86
指三税税金
年增加利润/万元
86.04
财务效益费用比
5.26
远大于规定指标
投资回收年限/a
0.58
未含建设期
实现利润86.04万元,为国家增加缴纳年税金5.86万元,年新增发电量906万kW.h,这对缓和河池地区用电紧张状况将起到一定的作用。
5 结语
下桥电站技改工程的成功,有力地说明了水力自控翻板闸门不仅在平原,山区河流,宽顶堰,实用堰上使用,同样可在弧型拱坝上应用。
参考文献
1 李宗健,江仪贞,王长德.水力自动闸门.北京:水力电力出版社.1987.107~110.
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