小水电站采用无压引水隧洞的探讨

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小水电站采用无压引水隧洞的探讨

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-12-17 1154


摘 要:针对已建的小水电引水工程中普遍采用的无压引水隧洞方案,总结分析其投资、施工技术条件和对生态环境的保护,并就有关问题进行探讨。表1个。 关键词:小水电水电站引水系统引水隧洞隧洞设计无压隧洞

1、概况 截至2003年漳浦县已建小水电站59座,总装机2.83万kW,其中从1998年至2003年的6年期间新建21座,总装机1.14万kW。全县已建的水电站采用无压引水隧洞有11处总长11.86km,占总引水线路长度的72%。 已建小水电的引水流量大都在1.2~5m3?s,由于引水渠线沿途山坡较陡峻,地形复杂多变,开挖明渠后需全断面护砌,同样的输水流量,其单位渠长的投资与无压引水隧洞接近。而采用隧洞方案可缩短引水线路,减少管理维修费用,减少土地征用和青苗赔偿费用,保护环境,获得更好的经济效益,同时可避免由于处理土地征用和赔偿问题而延误工期。因此,近几年小水电站引水工程普遍采用无压引水隧洞方案。目前,小水电建设热潮方兴未艾,采用无压引水隧洞方案普遍得到投资者的认可,对改善和保护生态环境大有益处,符合可持续发展的思想。 2、被普遍采用的原因 1)从工程投资方面看,能被投资者所接受。对已建的几处水电站的引水工程统计分析,引水流量在1.2~5m3/s的无压引水隧洞,断面为城门形,宽1.5~2m,高2.5m(直墙高2m,矢高0.5m),单位长度投资600~1050元(含衬砌,下同),其中开挖投资在550元以下。如澎水电站的二期东线引水工程,引水流量5m3/s,引水明渠长1206m,纵坡1/500,投资130万元,单位渠长投资1080元;无压引水隧洞3处长2605m,纵坡1/500,断面为城门形,宽2m,直墙高2m,矢高0.5m,投资302万元,单位长度投资1160元,其中开挖投资144万元,单位洞长投资550元。三角潭水电站建引水隧洞2处长900m,断面为城门形,宽2m,直墙高2m,矢高0.5m,投资51万元,单位长投资560元,其中开挖投资525元。另外,统计近3年以来兴建的无压引水隧洞5处总长6260m,洞宽1.5~2m,至拱顶高2.2~2.5m,单位洞长投资为715~560元,其中开挖投资530~450元。统一分析表明,隧洞与明渠的平均单位长投资比较接近。随着施工队伍的增加,通过投标竞争,隧洞施工承包价会逐渐下降。 2)从技术方面,隧洞的施工技术逐渐提高。对小断面隧洞施工,各地均有专业施工队伍,机械设备配套较完善,工人对凿岩、支承、衬砌以及洞内安全保护措施,对塌方的处理和预防都有一套较成熟的经验。因此,小断面隧洞施工,在技术上已没有障碍。 3)在引水工程中,隧洞方案可缩短引水线长度,减少因明渠段开挖所需的土地征用、青苗赔偿和拆迁赔偿费用。在工程建设中,因解决土地征用和赔偿等政策性的问题,涉及面广,往往延误了工期,使工程施工处于尴尬状态。如

复合土工膜是在薄膜的一侧或两侧经过烘箱远红外加热,把土工布和土工膜经导辊压到一起形成复合土工膜。随着生产工艺的提高,还有一种流延法做复合土工膜的工艺。其形式有一布一膜、二布一膜、两膜一布等。土工布作为土工膜的保护层,使保护防渗层不受损坏。为减少紫外线照射,增加抗老化性能,最好采用埋入法铺设。施工中,首先要用料径较小的砂土或粘土找平基面,然后再铺设土工膜。土工膜不要绷得太紧,两端埋入土体部分呈波纹状,最后在所铺的土工膜上用细砂或粘土铺一层10cm左右过渡层。砌上20-30cm块石(或砼预制块)作防冲保护层。施工时,应尽力避免石块直接砸在土工膜上,最好是边铺膜边进行保护层的施工。复合土工膜与周边结构物连接应采用膨胀螺栓和钢板压条锚固,连接部位要涂刷乳化沥青(厚2mm)粘接,以防该处发生渗漏。

本县的下楼电站引水渠,渠道设计流量1.5m3s。原设计方案位于渠线3+109~4+259的渠段为傍山渠道,其中途经下楼社后渠段长400m采用钢筋砼圆涵。就因为解决渠道通水渗漏对下楼村群众造成危害性和处理沿途拆迁赔偿等问题,用了近半年时间还是未能达成协议。后来将原傍山渠道方案改为隧洞线方案,隧洞长340m,改线后渠段比原来缩短541m。实施后工程投资比原方案减少7万元,其中减少赔偿费用4.5万元。 4)对改善和保护生态环境有益。改善和保护生态环境是小水电建设工程的一项主要目标。在一条河流上有水力资源可开发利用的,大都是连续梯级开发建设电站,开挖明渠对植被产生破坏,造成新的水土流失。采用隧洞方案,对实施小水电生态保护工程是一项很好的措施之一。 5)方便管理,提高经济效益。调查本县1980年以来运行的无压引水隧洞,无发现因隧洞问题引起的停水事故。因小水电地处山区多暴雨区,易产生山洪暴发而冲毁明渠停止发电,不但增加维修费用,而且影响电站经济效益。如本县石坂水电站,1999年,引水渠被水冲跨30m,停止发电20天,减少发电收入6万元。 3、有关问题的探讨 3.1隧洞选线 隧洞选线,除了注意洞线的地质条件外,还应把洞线进出口与明渠的连接形式通盘考虑,进行方案比较选定。下楼电站引水工程,在进行下楼隧洞选线过程中,曾对两种洞轴线方案做较详细分析比较。第1方案虽洞身短(洞长240m),但隧洞出口需经过长60m的深挖方地段,挖方工程量大,施工条件困难,威胁工程安全,挖后还需接长明洞。第2方案为实施方案。为避开出口深挖地段,在距进口143m处洞轴线转向山谷右边,成为山谷线傍山隧洞。这样隧洞轴线在平面上由两直线相交而成,转折处内夹角153°40′57″,进口直线段长143m,沿山脊线穿过,出口直线段长197m,沿山谷右侧傍山穿过,隧洞总长340m。隧洞轴线通过的地段,山体稳定,山坡表面已有岩石暴露,洞轴外侧复盖厚度16~20m,洞口挖深7m,且土质良好,挖方工程大大减少。虽然洞长比第1方案多100m,但两个方案投资接近。 3.2隧洞进出口布置应注意事项 按一般规定,开始进洞的位置,洞顶复盖厚度大于3倍的洞高就可进洞。下楼隧洞的进出口断面是在开挖深7m就开始进洞(洞高2.2m),提早进洞可减少开挖工作量。洞口位置应尽量选择在土质好的山脊处,进出口与渠道连接宜采用渡槽跨过山谷或暗渠穿过,这样可避开洪水对洞口的威胁,对施工以及今后的渠道管理都有利。 3.3隧洞断面的确定 无压流隧洞洞身水力计算采用等速流公式。由于小水电引水流量较小,按输水流量所计算的断面往往不能满足施工断面的要求,因此,需按满足施工要求的断面确定。按现有的一般施工方法,并考虑排水和通风管所占的宽度,采用的施工断面为宽不少于1.5m、高度不少于1.8m(衬砌后)。下楼隧洞计算的宽1.4m,水深1.2m,选用衬砌后的宽1.5m,高2.06m(其中直墙高1.68m、拱矢高0.38m)。 3.4关于石洞衬砌与非衬砌投资比较 岩石坚硬完整地段,对于小断面隧洞,一般不考虑衬砌。但为了降低糙率,采用局部衬砌(仅对过水面以下的两侧墙和底板)方法,衬砌材料采用M5砂浆砌片石,衬砌厚度0.1m。当流量、底坡和过水深不变时,经过衬砌后迎水面糙率降低,洞宽减少,开挖量减少,从而得出增加衬砌后的单位洞长投资比非衬砌省。现从下列数据加以说明: 取流量Q=2.5m3?s,底坡i=1?500,水深h=1.6m,不衬砌取糙率n=0.04,衬砌糙率取n=0.025。比较结果:进行衬砌比非衬砌单位长投资减少75元,详(见表1)。

小水电站采用无压引水隧洞的探讨

4、结束语 随着隧洞施工技术的提高和机械设备的革新,工程投资会逐步下降。当地形地质条件适宜的情况下,小水电引水应尽量采用隧洞方案,可获得更好的经济效益,符合生态电站建设和可持续发展的思想。对结构上不要求衬砌的隧洞,是否通过衬砌降低糙率,节省投资,要因地制宜,通过比较采用。


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