峡江水利枢纽工程设计与实践
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0.5 工程设计主要创新与体会

(1)优化水库调度运行方式,使库区内大量耕地得到了保护。经多方案水库调度运行方式的比选,工程采取了“小水下闸蓄水兴利调节径流,中水分级降低水位运行减少库区淹没,大水控制泄量为下游防洪,特大洪水开闸敞泄洪水以保闸坝运行安全”的水库调度运行方式,在国内首次于设计阶段提出蓄水位进行动态控制,使库区内21000余亩肥沃且宝贵的土地资源(耕地)经抬田工程措施后得到保护,降低工程投资4亿余元,提高了工程实施的可行性。

(2)防护区抬田。为保护耕地资源,工程设计中将防护区外的沙坊、八都、桑园、水田、槎滩、金滩、南岸、醪桥、乌江、水南背、葛山、砖门、吉州区、禾水、潭西等15个区域进行抬田处理。抬田总面积为2.4万亩,抬田后得到耕地1.9万亩;对防护区内约1.3万亩耕作条件较差的耕地,结合工程开挖弃渣堆放进行抬田,降低了浸没影响,改善了耕地耕作条件。通过与河海大学、江西省灌溉试验站等科研院所合作,进行抬田的土层结构(含基础层、保水层、耕作层等厚度、压实度等指标)、水力及肥力等多项研究,保证大规模抬田工程实施科学性,并于2009年选择吉水县沙坊206亩耕地进行抬田试验,取得良好效果,3年内恢复至原产量水平甚至产量略有提高。如此大规模抬田处理在国内水利工程中实施尚属首次。

(3)经多家调研,合理选型,优化水轮发电机组参数,为提高工程效益奠定了良好基础。峡江水电站为低水头大流量发电站,机组台数受坝址位置的河床宽度限制(须留一定泄流宽度),水轮机转轮直径大,机组制造难度大、投资占枢纽投资的比重大。在设计过程中,充分考虑枢纽的总体布置,并通过对国内外多家知名厂家的调研,结合本电站水文特性和所在地区电网特性,在确保安全、经济的前提下科学合理地选择水轮发电机组参数和单机容量,推荐采用9台单机容量40MW的灯泡贯流式机组。该机组水轮机额定水头为8.57m、转轮直径为7.8m,为目前国内最大的灯泡贯流式机组,它具有能量指标高、空化性能好、过流量大、运行稳定性强等特点,为提高经济指标和工程效益奠定了良好的基础。机组采用二次冷却方式,是世界上采用该冷却方式的单机容量最大的灯泡贯流式机组。

机组水轮机模型试验在瑞士洛桑联邦理工学院的水力机械试验室(国际中立试验台)进行,并通过了模型试验验收,机组主要性能达到世界先进水平。2013年9月第一台机组并网发电,至今运行状态良好。

(4)优化施工导流方案,合理控制库区的临时淹没,有效地提前了电站发电受益时间。受地形限制,峡江水利枢纽工程坝址处河道较窄,施工导流困难,如何控制施工期库区水位壅高、减少库区临时淹没和有效提前电站发电受益时间是施工组织设计中的难点。设计中通过多方案比选,推荐采用分三期的施工导流方式,并在一期先围右岸厂房,使电站第一台机组发电时间提前了一年,增加经济效益1亿余元,同时保证施工期堰前设计最高水位控制在水库正常蓄水位以下,有效地减少了施工期库区的临时淹没。

(5)库区采取迁防结合、筑堤和抬田防护措施,保护了耕地,降低了工程投资和实施难度。该工程位于赣江中游干流河段上,库区河道平缓、地势开阔,水库淹没损失和影响大。设计时根据地形条件,结合水库的调度运行方式,库区采取迁防结合的工程措施,合理设置防护区。通过多方案的技术经济分析论证,对人口稠密、耕地集中的7个区域和无筑堤防护条件的15个区域分别采取筑堤防护和抬田防护措施,减少移民搬迁人口近10万人,减少淹没耕地7万多亩,降低了工程投资和实施难度,并为移民就近安置和维护移民社会稳定创造了有利条件。