水電站認識實踐報告

這次認識實習是在攀枝花二灘水電站進行的.09年7月13日的上午,陽光明媚,心情也暖暖.每個人精力充沛.都很期待也很珍惜這次短暫的認識實習機會.

二灘簡介

二灘水電站是位於四川省西南部攀枝花市境內的雅礱江干流下游河段上，距雅礱江與金沙江的交匯口33公里,距攀枝花市約40km.是雅礱江干流上規劃建設的21座梯級電站中的第一座.1991年9月開工,1998年7月第一台機組發電,XX年完工.電站裝機容量330萬千瓦,是我國20世紀末建成投產的最大水電站。

二灘選址

很幸運,有遇到開閘泄洪.在還沒有到達水電站的時候,我們就能感受到那股很強大的水汽,迎面撲來,很涼很舒服…

我們首先參觀的是二灘的大壩.很感謝那些技術人員認真地為我們講解,耐心地回答我們提出的各種問題…

從中我瞭解到,這個電站從規劃選點到建成投產花了30多年,許許多多的專家、學者為之傾注了智慧和心血. 二灘水電站的混凝土雙曲拱壩高達240m.由於它的泄洪流量大，河谷相對較寬，地質條件較為複雜，無論是它承受的水壓荷載還是泄洪功率，在當時世界上已建成的雙曲拱壩中均居首位。因此,在工程設計中,有不少技術難題都需要勘測、設計和科研人員去努力攻克.在20多年前的技術條件下,如何評價壩址和庫區的區域地質問題，能否具備建設高壩的條件，我國是否有能力自己來設計這樣的高壩，是國家對這個項目進行立項決策首先要解決的基本問題。

早在1980年11月，時任清華大學副校長、中國科學院學部委員、北京水利水電科學研究院院長的張光鬥老師，在聽取二灘首任設計總工程師殷開忠同志的彙報後，就親臨電站壩址進行查勘，與成都院領導深入交換意見。回北京後，又就查勘二灘壩址的情況和意見向清華大學黨委做了書面彙報，並寫信給成都院領導，就二灘設計中的一系列關鍵技術問題，提出了系統的意見。他以自己的豐富經驗和淵博的知識，首先肯定了二灘可行性研究工作的主要結論，明確指出二灘壩址的地質條件總的説來不錯，具備修建高壩條件；雙曲拱壩的下游消能防衝問題，可以採用分散消能的方式予以解決；採用地下廠房方案，對解決施工導流和高邊坡穩定問題有利，可以作為主要方案繼續深入研究。與此同時，他也提出了一系列非常中肯和重要的指導性意見。例如，對於高水頭大泄量下的泄洪消能設計，他強調"雞蛋不能裝在一個籃子裏"，強調泄洪建築物的佈置首先要最大限度地保證常遇洪水的安全下泄。他的這點重要建議，為日後部署水工模型試驗，最終採用拱壩壩身泄洪表孔、泄洪中孔和右岸泄洪隧洞聯合泄洪，壩趾下游設鋼筋混凝土水墊塘的泄洪消能方案指明瞭方向。

工程建成後，經1999年汛期的原型觀測，表明該方案是成功的。現在,分散消能已成為我國窄峽河谷中高水頭大泄量水電站的泄洪消能模式，為後來的許多高壩工程設計提供了經驗和借鑑.

1991年9月14日,二灘水電站正式開工建設. 1998年7月第一台機組發電,XX年完工.

今天,二灘水電站已完全竣工並在正常運營，大大地緩解了四川和重慶的電力供需矛盾。

二灘水電站的地質構造

壩址處河谷狹窄，枯水時水面寬80～100m，兩岸山高300～400m，左岸谷坡25°～45°，右岸谷坡30°～45°。基巖由二迭系玄武巖和後期侵入的正長巖以及因侵入活動而形成的蝕變玄武巖等組成，巖體堅硬完整。河牀覆蓋層厚度一般為20～28m。壩址區僅有小的斷層和破碎帶，多半以中高角度與河牀垂直或斜交，且延伸短小，連貫性差。庫區不存在永久性滲漏問題。距壩址80～83km的大坪子，有一處近3億m3的大滑坡體，但處於穩定狀態。壩址地區基本地震烈度為7度。設計烈度為8度。

壩址以上流域面積11.64萬km2，約佔雅礱江整個流域面積的90％。壩址處多年平均流量1670m3s，年徑流量527億m3，實測最大流量11100m3s，發生在1965年8月10日；調查歷史最大流量16500m3s，發生在1863年。正常蓄水位1200m，相應庫容58億m3；死水位1155m，相應庫容24.3億m3；調節庫容33.7億m，屬季調節水庫。大壩按千年一遇洪水設計，洪水流量20600m3s；相應庫水位1200m，50XX年一遇洪水校核，流量23900m3/s，相應水位1203.5m，庫容61.8億m3，可能最大洪水流量30000m3s。壩址處多年平均輸沙量2720萬t，多年平均含沙量0.52kg/m3，實測最大含沙量9.58kg/m3。水庫面積101km2，水庫淹沒耕地1656hm2，遷移人口26823人。

二灘水電站的樞紐佈置

大壩海拔1205米,為混凝土雙曲拱壩,最大壩高240米.為使壩體應力分佈均勻，壩肩推力更偏向山體，有利於壩身穩定，水平拱圈為二次拋物線，拱冠樑的上游面為三次多項式曲線。壩頂高程1205m，頂部厚度11m，拱冠樑底部厚度55.74m，拱端最大厚度58.51m，厚度比0.232，拱圈最大中心角91.49°，上游面最大倒懸度0.18。壩頂弧長775m。壩體混凝土量400萬m3。

泄洪表孔設於拱壩壩頂中央,共7孔,每孔寬11m，高11.5m，堰頂高程1188.5m，裝設弧形閘門。採用相鄰大差動30°與20°的俯角跌坎,跌坎上設分流齒坎消能工。泄水中孔共6孔，佈置在拱壩壩體中。為使水舌能與表孔水舌有較大碰撞角，中孔體型呈上翹形。出口高程1120m，孔口斷面為方形，尺寸為6m×5m。為避免水流徑向集中，中孔在平面上實行壓力偏轉，並用30°、17°、10°三組不同挑角將水舌在橫向和縱向散開，以避免水舌重疊而加深對下游的沖刷。　

兩條泄洪洞佈置在右岸，採用短進水口龍抬頭式直線佈置，隧洞為方形斷面明流洞，尺寸13m×13.5m(寬×高）。進口底部高程1163m。1號洞長866.53m，2號洞長1197.33m。兩洞直坡段底坡分別為7.9％和7％，龍抬頭段集中落差為70m，洞內最大流速約45m/s。為了防止高速水流發生空蝕破壞，分別在這兩條泄洪洞各設5個和7個摻氣設施。摻氣設施為一種u型槽式挑坎的新型摻氣設施。3套泄洪設施的泄流能力均能單獨泄放常年遇到的洪水.大洪水時3套泄洪設施聯合泄洪，表、中孔水舌上下碰撞,分散消能。

下游設置水墊塘和二道壩作為防衝保護措施。二道壩軸線距拱壩線330m，壩頂高1010m(河牀)～1017m(兩岸)。水墊塘用鋼筋混凝土保護，底板高程980m，長354.14m。當枯水期檢修時，只需將二道壩臨時加高4～6m，可保證水墊塘有半年多的檢修期。

二灘水電站的裝機容量

為滿足人防、大壩檢修及基礎補強時降低水庫水位要求，在壩體表孔左、右邊墩下部1060高程設置2個5m×6m(寬×高)的放空底孔，在庫水位1140m時開啟使用。地下廠房位於左岸地下洞室羣內。由進水口、壓力鋼管、主廠房、主變壓器、尾水調壓室及尾水洞等洞室組成。主廠房、變壓器室、調壓室3大洞室平行佈置，淨距分別為35m和30m。洞室圍巖主要為正長巖、蝕變玄武巖。巖體新鮮完整、結構均一，構造破壞微弱，具有修建大跨度、高邊牆地下廠房的良好地質條件。主廠房洞室長280.29m，寬25.5m，高65.38m。廠房內佈置6台單機容量55萬kw的水輪發電機組。水輪機為hl-lj-585型，混流式。轉輪直徑6.247m，額定出力61.2萬kw，最大水頭189m，設計水頭165m，最小水頭135m。額定轉速142r/min,飛逸轉數281(r/min)，額定流量376m+3/s,額定比轉速184.3()，比轉速係數k1968，總重3500t。發電機為半傘式、空冷、額定容量61.2萬kva，額定功率因數0.9。主變壓器長199m，寬17.4m，高24.9m。洞室內裝有6台容量為620mva的500kva三相升壓變壓器。1號調壓室長92.9m，寬19.5m，高58.1m；2號調壓室長92.9m，寬19.5m，高65.3m。尾水管閘門設在調壓室內，閘孔尺寸為寬10m，高15.7m。2條斷面尺寸為16.5m×16.5m的尾水隧洞和6條直徑9m的壓力管道在平面上佈置成直線形，管道軸線與廠房縱軸線成65°斜交，在立面上佈置成豎管。僅在下彎段起點至蝸殼進口一段採用全鋼管，其餘均採用鋼筋混凝土襯砌。500kv屋外開關站佈置在左岸壩肩下游。電站以4回500kv輸電線接入四川電力系統。

過木建築物採用縱向過木機道。過木機道佈置在左岸，全長2450m，斷面為寬17m，高6.74m的方圓形洞，設計年過木量110萬m3。木材過壩採用滾動機與皮帶機聯合運輸方式。二灘過木機道是世界上最大最新的過木建築物。

二灘水電站的工程建設

核定的總工程量為：主體工程及導流工程土石方明挖814.72萬m3，石方洞挖336.83萬m3，土石方填築量140萬m3，混凝土量為598萬m3。金屬結構安裝1.9萬t。施工導流分兩期進行。一期採用隧洞導流，河牀圍堰一次斷流，全年施工，導流標準為30年一遇，洪水流量13500m3/s。二期採用大壩底孔導流，標準為11月10日至翌年4月時段10年一遇洪水，流量1500m3/s。兩條導流隧洞分設於兩岸，斷面面積17.5m×23m，左、右導流隧洞長度分別為1089.75m和1167.08m，進口高程均為1010m。

上游圍堰為粘土心牆堆石圍堰，堰頂高程1062m，堰頂寬12m，最大堰高約56m，堰基防滲採用高壓旋噴灌漿防滲牆，最大深度37m。下游圍堰為粘土斜牆堆石圍堰，堰頂高程為1030m，堰頂寬10m，最大堰高約30m，堰基防滲亦採用高壓旋噴灌漿防滲牆，最大防滲深度54m。上、下游圍堰的填築量分別為94萬m3和19萬m3。選用平堵、立堵綜合截流方案，於1993年11月26日順利截流。設計截流流量1500m3/s。合龍時實際截流流量為1090m3/s，截流河段上、下游總落差為9.94m。左岸和右岸導流隧洞分流的流量分別為440m3/s和600m3/s。截流過程中，當流量為1230m3/s時，最大一級龍口落差約3m，龍口下游表面流速約8.33m/s。二期導流的4個臨時導流底孔分設於19～22號壩段，孔底高程1014m，孔口尺寸為寬4m，高8m，設計泄流量為1500m3/s。

混凝土設計平均月澆築強度約10萬m3，最高月強度14萬m3，壩體最大年上升高度約94m。加上水墊塘、二道壩、廠房進水口、泄洪洞進口等部位，混凝土總量473萬m3，平均月強度12萬m3，最高月強度21萬m3，最高年澆築量187萬m3。實際施工中，1996年澆築了211.66萬m3混凝土，高峯月強度24.5萬m3，高峯日強度1.334萬m3。[nextpage]

混凝土骨料採用料場開採料加工而成，砂石加工廠的設計生產能力為1000t/h。混凝土最大為4級配，粗骨料分為4.8～19mm、19～38mm、38～76mm、76～152mm；細骨料分為粗砂4.8～1.2mm，細砂1.2～0.74mm。2座意大利cifa公司生產的4×4.5m3的拌和樓，每座生產能力為360m3/h。預冷的製冷能力為830萬kcal/h。大壩混凝土入倉温度不高於10℃。混凝土澆築採用3台30t幅射式纜機吊運混凝土入倉。纜機跨度1265m，其水平速度7.5m/s，垂直速度3m/s。吊罐容積9m3/s。這種纜機的移動端軌道可以根據地形條件設置縱坡，最大縱坡為19％。

大壩基礎實際開挖量288萬m3，最高開挖強度為19.4萬m3/月。台階高度為10m，使用atlasroc742hc-01鑽機造孔，孔徑76mm、89mm，炮孔間排距多在2.5m×2.5m和2m×2m之間，採用60mm乳化炸藥卷，孔口堵塞深度為0.8～2m。地下廠房施工屬大洞室、高邊牆開挖。圍巖堅硬完整、地下水少，但地應力高。正長巖中最大主應力為20～30mpa，玄武巖中最大主應力為30～40mpa。開挖時，除合理佈置各洞室開挖順序和出渣通道，加強圍巖變形監測外，在廠房、主變室和尾水調壓室採用了大量175t級預應力錨索，在可能發生巖爆地段，根據地質預報及時使用鋼纖維噴混凝土。

高壓電纜斜井(37°58′)和9個豎井(最深186m)的開挖都用天井鑽機鑽出直徑1.5m的溜碴導井，然後自上而下采用常規擴挖方法。孔的偏斜低，280m斜孔孔底偏差不足20cm，實際生產率每台時達0.5～0.7m。

兩條導流隧洞的圍巖的地質條件也是良好的，存在的主要工程地質問題為：巖體中兩條軟弱巖帶(裂面綠泥化玄武巖、綠泥石、陽起石化玄武巖)，正長巖與玄武巖的接觸間的破碎帶以及高地應力所引起的巖爆.地應力的最大主應力值為20～35mpa，作用方向基本上垂直於河流且傾向河牀，傾角約為10°～30°。導流隧洞以上、中、下3層鑽爆掘進開挖方法為主,最初支護一般採用隨機錨杆,局部噴混凝土,最終支護採用系統錨杆、噴混凝土以及局部鋼筋混凝土襯砌。為滿足高速水流和木材流送的要求，邊牆與底板均採用鋼筋混凝土薄襯。

二灘水庫

水庫正常蓄水位1190米，總庫容58億立方米，調節庫容33.7億立方米，水庫面積101平方公里。

水庫相對泄洪的大壩,顯得十分地平靜.

二灘地下洞室羣

我們第二個參觀的地方就是二灘的地下廠房.不知在山洞裏繞了多久,到達的那一刻,大家還是激動不已.戴上安全帽,整裝待發.

二灘水電站地下廠房、主變室、尾水調壓室組成的地下洞室羣為亞洲之最。

電站安裝有6台55萬千瓦的水輪發電機組,總裝機容量330萬千瓦,保證出力100萬千瓦,多年平均發電量為170億千瓦時.二灘水電站是川渝電網的骨幹電源點,發電量佔四川電網的1/3,佔川渝電網的1/4,在川渝電網中起着舉足輕重的作用.電站擔負川渝電網調頻、調峯和事故備用任務,為電網的安全、可靠運行做出了巨大貢獻.

第一印象是噪音真的很大.看着那些設備,也摸不着頭腦.還好,技術人員們給我們做了簡單的介紹.

二灘水輪機簡介

水輪機主要參數:

最大水頭:

189 m

最小水頭:

135 m

加權平均水頭:

170 m

額定水頭:

165 m

額定轉速:

142.9 r／min

額定流量:

371 m3／s

最大飛逸轉速:

280 r／min

加權平均效率:

93.437%

最高效率:

95.95%

原型轉輪喉徑:

5 850 mm

原型轉輪標稱直徑:

6 257.394 mm

調度室

這麼大的一個水電站,工作人員只有140人.當聽到這個的時候,我們沒有人不驚訝的.不過想想現在的科技這麼發達,也就釋然了.

我們去的時候,調度室裏就一個人值班.看着那些儀器設備和電腦,我還是一點也不懂.不過在聽過工作人員的介紹後,我得出一句話:”這裏就是二灘的心臟吧,什麼都能監測到.”

二灘水電站的技術革新

1.二灘水電站規模大、技術難度高，在初步設計的基礎上，對許多重大技術問題又作了深入的研究，對設計方案進行了優化。優化設計成果包括：

①水輪機單機容量由50萬kw調整為55萬kw，總裝機容量增加30萬kw；

②壩軸線向上遊移動30m，提高壩肩穩定性和有利於樞紐佈置；

③調整了3套泄洪建築物的泄量分配，並將泄洪洞由有壓流改為無壓流，壩下水墊塘保護長度縮短70m；

④雙曲拱壩體型優化，加大了縱向曲率，調整了水平拱圈剖面、減少了壩肩開挖深度。與初步設計比較，拱冠樑底部最大厚度由70.34m減為55.74m，壩肩開挖量由315萬m3減為279萬m3，壩體混凝土由474萬m3減為400萬m3,取消壩體設置的縱縫，簡化了施工程序和工作量；

⑤地下廠房軸線方位，在初步設計階段研究的範圍為ne6°～nw6°，根據巖石裂隙組合及最大地應力方向，綜合考慮，選定nw6°。主廠房與主變壓器開關室的洞室間距由57.4m縮減為35m，主變壓器開關室與尾水調壓室的洞室間距由50m縮減為30m；

⑥左、右岸導流隧洞分別縮短133m和148m，減少洞挖17萬m3。

2.二灘水電站河谷狹窄、水頭高、流量大，水流最大下泄功率達3000萬kw，如果採用集中泄洪，單寬下泄功率達30萬kw/m，將對下游河牀造成嚴重沖刷。採用現行的表孔、中孔和右岸兩條泄洪洞的泄洪佈置，下游設置二道壩形成水墊消力池，適合二灘大壩具體情況，具有以下優點：

①3套泄洪設施,流量分配接近,均能單獨宣泄常年洪水,可以互為備用,運行靈活可靠；

②3套泄洪設施單獨運行時，有3個消能區，每個消能區的下泄功率大致相近，避免了下游產生過大的集中沖刷；

③水流擴散碰撞消能效果良好。如表孔採用大差動跌坎，水流平面擴散，設分流齒，在單獨泄流時可分散水流。中孔採用不同鼻坎挑角，擴散水流。宣泄大流量時，表孔與中孔水流碰撞消能，使水流充分擴散摻氣；

④水墊塘對下游河牀有良好的保護作用。

總結

二灘水電站是中國在20世紀內建成投產的最大水電站。二灘電廠是在“高起點、高素質、高水平、高效益”的原則下建立起來的現代化水力發電廠。從98年第一台機組發電開始，二灘公司以“放眼世界、爭創一流”為目標，秉承“以人為本、科技為先、制度治廠、追求更好”的理念來實施管理，經過多年的時間，二灘電廠已成長為一個生產高效、管理科學的現代化水力發電廠。

本次認識實習主要目的是認識和了解一些電氣設備，對學的一些理論知識進行鞏固，同時也為後續專業課打下基礎。

通過這次的實習，我對自己的專業有了更為詳盡而深刻的瞭解，對實際操作有了更多的瞭解,增強了專業知識的感性面,面對所學的專業也有了新的認識。從這次實習中，我體會到了實際的工作與書本上的知識是有一定距離的，並且需要進一步的再學習。俗話説，千里之行始於足下，這些最基本的技能是不能在書本上徹底理解的。

雖然實習的時間非常短暫,但我覺得很充實,因為學到了東西。還記得自己剛進大學的時候來過二灘,也去地下廠房,調度室,大壩參觀過,但那時也只是當作遊玩觀景.而這次實習結束後,我對二灘有了更深的瞭解。這是我們走入電力系統的第一個驛站，能夠來到這兒，我真的感到很榮幸。這次實習中，我體會到，如果將我們在大學裏所學的知識與更多的實踐結合在一起，使一個本科生具備較強的處理基本事物的能力與比較系統的專業知識，這才是我們學習與實習的真正目的。