【摘 要】本文結(jié)合臘撒水電站的實際運行狀況，對引水系統(tǒng)的相關(guān)設(shè)計進(jìn)行分析與闡述，提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少波動，滿足水電站運行要求。
【關(guān)鍵詞】臘撒水電站；引水系統(tǒng)；設(shè)計
臘撒水電站位于緬甸北部克欽邦中部的邁立開江上，壩址位于邁立開江中段的勒薩（Laza）附近。初步設(shè)計階段，臘撒水電站正常蓄水位370m，水庫回水至莫強(qiáng)坡附近，庫長約171km，相應(yīng)庫容123.28億m3，屬高壩大庫。以下將對有關(guān)水電站引水系統(tǒng)的設(shè)計問題進(jìn)行具體分析：
一、進(jìn)水系統(tǒng)設(shè)計
對于引水系統(tǒng)的進(jìn)水口來說，主要具備三大功能：一是確保保質(zhì)保量地取水；二是避免泥沙等污染物進(jìn)入引水道；三是及時確保水流中斷。若想滿足相關(guān)功能要求，必須選擇合理位置、合理布局。
1、進(jìn)水口地質(zhì)條件概述
該系統(tǒng)的進(jìn)水口部位地形坡度約45°左右，地表為坡積層覆蓋，下伏基巖巖性為閃長巖、斜長角閃石巖，夾角閃石巖、斜長巖脈，巖體全風(fēng)化底界垂直埋深20m左右，強(qiáng)風(fēng)化底界垂直埋深25m左右，弱風(fēng)化底界垂直埋深40m～50m。進(jìn)水塔底板地基為微風(fēng)化巖體，塊狀、次塊狀結(jié)構(gòu)，以Ⅱ、Ⅲ類巖體為主，巖體強(qiáng)度較高。進(jìn)水口正向邊坡最大坡高約130m，走向N77°W，邊坡中上部為全、強(qiáng)風(fēng)化巖體，邊坡穩(wěn)定性受巖體強(qiáng)度控制，可能存在圓弧型破壞及沿底界面產(chǎn)生平面型破壞的可能，需加強(qiáng)支護(hù)及排水。下部為弱風(fēng)化巖體，邊坡穩(wěn)定性主要受結(jié)構(gòu)面組合控制，根據(jù)結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀與邊坡坡向初步分析，局部可能會產(chǎn)生塊體失穩(wěn)，總體上邊坡穩(wěn)定性較好。
2、進(jìn)口形式與布置
引水系統(tǒng)的進(jìn)水口形式，主要通過進(jìn)水口的取水方式、地質(zhì)條件等決定。如果采取壩上取水方式，應(yīng)將進(jìn)水口設(shè)置在壩體位置，即壩式進(jìn)水口；如果地質(zhì)條件惡劣、地形陡峭，應(yīng)設(shè)置岸塔式進(jìn)水口；同時，岸塔式進(jìn)水口可以分為整體靠岸與下部靠岸兩種形式，具體方式的選擇與巖石的產(chǎn)狀、節(jié)理發(fā)育、施工方式等有關(guān)。在施工過程中，如果采取邊開挖邊支護(hù)的方式，或者先局部、后整體的方式，可實現(xiàn)垂直開挖或者邊坡開挖，再從整體澆筑混凝土，確保進(jìn)水口可整體靠岸；如果地形較為平緩或者地質(zhì)條件惡劣，則應(yīng)采取塔式進(jìn)水口。另外，進(jìn)水口的布置和進(jìn)水口的型式相關(guān)。豎井式進(jìn)水口的閘門和攔污柵呈分散型布置，不便于統(tǒng)一管理；進(jìn)水口的另外幾種布置型式中，閘門和攔污柵為集中布置形式，方便管理，但是與豎井式進(jìn)水口相比，穩(wěn)定性不強(qiáng)。在進(jìn)水口位置，應(yīng)合理設(shè)置底板高程、操作平臺的尺寸、啟閉室的地面高程、喇叭口形式、通氣孔面積等。在滿足進(jìn)水口底板高程的防沙性質(zhì)基礎(chǔ)上，還要確保電站在死水位運行過程中，不會出現(xiàn)吸氣漏斗現(xiàn)象。如果在施工期間實行引水道導(dǎo)流，那么如何確定底板高程，應(yīng)該考慮到導(dǎo)流工程的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性；在特殊情況下，如果引水道放空水庫，那么進(jìn)水口的底板高程應(yīng)根據(jù)具體庫容來決定。
3、壓力管道
為滿足引水道結(jié)構(gòu)及抗外壓穩(wěn)定要求，上彎段開始斜井段及下平段采用鋼板襯砌。上下彎段轉(zhuǎn)彎半徑均為35m，角度分別為46°34’和50°；斜井段高差為56.332m，下平段長度158.69m。壓力鋼管管徑12.6m，按地下埋管設(shè)計，采用高強(qiáng)鋼，壁厚46mm，外填80cm厚鋼筋混凝土；鋼管末端與蝸殼進(jìn)口相連。為提高圍巖的承載能力和確保襯砌傳力至圍巖，壓力鋼管均進(jìn)行頂拱120°范圍的回填灌漿。與鋼筋混凝土襯砌相連的鋼管首端設(shè)三道阻水環(huán)，為防止鋼筋混凝土襯砌的滲漏水增加鋼管的外水壓力，在鋼管首端作環(huán)狀防滲帷幕。
二、引水系統(tǒng)設(shè)計
1、引水口地質(zhì)條件概述
引水隧洞位于壩址右岸下游山梁處，橫跨山梁布置，隧洞通過地段地形坡度一般20°～45°。洞室圍巖主要為新鮮、微風(fēng)化閃長巖、斜長角閃石巖。洞室垂直埋深40m～165m。Ⅳ級以上結(jié)構(gòu)面不發(fā)育，屬Ⅴ級結(jié)構(gòu)面的節(jié)理主要發(fā)育三組：①N0°～20°E，SE∠40°～85°，②N60°～70°W，SW∠60°～90°，③N60°～70°E，NW∠80°～90°，三組節(jié)理間距一般30cm～50cm，延伸較長，節(jié)理面多平直、粗糙，充填泥膜、銹膜，其它節(jié)理間距一般大于1m，性狀無明顯差別。巖體結(jié)構(gòu)以塊狀、次塊狀結(jié)構(gòu)為主，洞室位于地下水位線以下，圍巖總體穩(wěn)定性較好，局部圍巖穩(wěn)定性差，主要為Ⅱ、Ⅲ類圍巖。
2、引水隧洞設(shè)計
有關(guān)引水道的布置，除了嚴(yán)格執(zhí)行規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)之外，應(yīng)從以下兩方面加強(qiáng)努力：一是提高進(jìn)洞出洞的速度。有關(guān)進(jìn)出洞口的上覆巖石厚度，并沒有相應(yīng)規(guī)范，有些工程中，追求進(jìn)洞速度的加快，采取澆筑明管段的進(jìn)洞方式。只要采取合理的工程措施與施工程序，那么進(jìn)出洞口位置的上覆巖石厚度對進(jìn)洞出洞產(chǎn)生的影響較小。另外，上覆巖石的厚度一般根據(jù)強(qiáng)風(fēng)化巖體的中下線部位計算，與其發(fā)育程度相關(guān)；二是針對流速為16m/s以上的高速水流隧洞，應(yīng)盡量在平面位置布置直線，如果受到地形地質(zhì)限制，難以形成直線，應(yīng)盡量控制轉(zhuǎn)彎。應(yīng)確保轉(zhuǎn)彎半徑與彎道首尾的直線段長度應(yīng)該在洞寬或者洞涇的8-10倍范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)角在15°以內(nèi)，對于重要工程可以通過水工模型實驗來具體確定。
3、引水道布置
由于電站單機(jī)引用流量較大（Q=608.6m3/s），引水道短，按單機(jī)單管布置引水道，共計5條。引水道由進(jìn)口漸變段、上平段、上彎段、斜井段、下彎段、下平段等部分組成，上平段洞軸線垂直于進(jìn)水塔，間距35m，下平段洞軸線垂直于主廠房，間距35m。采用水力特性和受力條件都比較好的圓形斷面，引水隧洞管徑為14.9m，鋼襯段管徑12.6m。進(jìn)口漸變段由矩形斷面（12m×16m）變?yōu)閳A形斷面（內(nèi)徑為14.9m），長25m。上平段正向坡度為6%，采用鋼筋混凝土襯砌，直徑14.9m，考慮到水頭和地質(zhì)情況，從上彎段開始為鋼襯段，管徑12.6m。上彎段前設(shè)置長20m的漸變段，直徑由14.9m縮小至12.6m。
參考文獻(xiàn)
[1]劉東明、孔令勤.烏江構(gòu)皮灘水電站引水系統(tǒng)進(jìn)水口混凝土施工技術(shù)[J].東北水利水電.2008（4）
[2]顧曉亮、徐得潛.例子群算法在水電站引水系統(tǒng)優(yōu)化方面的應(yīng)用[J].水力發(fā)電.2009（7）
[3]秦亮、王正偉.水電站機(jī)組的類轉(zhuǎn)頻強(qiáng)水壓脈動[J].清華大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）.2008（2）
[4]黎丹、柯國凡、肖惠民.復(fù)雜引水系統(tǒng)水電站甩負(fù)荷過渡過程數(shù)值計算[J].水電與新能源.2010（4）
