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水電新科普:水電工程的壩型選擇
2013/4/17 8:01:42 新聞來源:人民網

《 中國能源報 》( 2013年04月15日 第 22 版)

  壩型,就是按壩體材料、結構及傳力方式、泄洪方式、施工方法等劃分的不同大壩類型。按壩體材料劃分,有土石壩、混凝土壩、砌石壩等;按結構受力方式劃分,有土石壩、重力壩、拱壩、支墩壩、空腹壩、閘壩等;按泄洪方式劃分,則有溢流壩、非溢流壩;按施工方法劃分,有碾壓土石壩、碾壓混凝土壩、澆築式混凝土壩等。壩型選擇是指確定壩型的論證工作,一般通過壩型比選工作來完成。

  壩型選擇是水電樞紐工程設計的重要決策項目,采用壩型是否恰當對工程的安全、經濟及施工、運行等均有很大的影響。合理的壩型可以便於施工布置和節省工期,可以使擋水、泄洪、發電廠房等建築物布置各得其所,在很好地滿足各建築物發揮其功能性要求的同時,使工程建築物部分的投資最小。在每種比選壩型均可以滿足工程安全的前提下,壩型最終的選定反映了建築物布置與地形地質條件的和諧及工程的經濟性。

  壩型選擇一般在選定的壩址上,對按結構受力分類的參選壩型進行比選;根據工程的具體特點,也可以與壩址、壩線和樞紐布置比選結合起來考慮進行。壩型選擇通常分階段進行,先選出基本壩型(混凝土壩或土石壩)進一步深入工作後,再從基本壩型中選出采用的壩型。如從土石壩基本壩型中對土質心牆堆石壩、混凝土麵板堆石壩、瀝青混凝土心牆堆石壩等壩型作進一步比選。近年來,也有許多工程考慮壩址自然條件對壩型的適應性,經對參選壩型篩選後,直接開展壩型的比選工作,而不再先進行基本壩型的比選。

  改革開放前,受經濟實力影響,我國曾研究建設了一批以節省混凝土、節約工程投資為主要目的的寬縫重力壩、空腹壩、砌石壩、支墩壩等新型、輕型壩型,以及水力衝填、拋填和爆破堆石類土石壩。隨著時間的推移,這類壩型已逐漸退出曆史舞台。近年來,水電工程壩型選擇更加注重減小水泥等高耗能材料的用量,減化施工以縮短建設周期,盡可能采用節能環保材料。

  壩型比選時,首先根據壩址地形地質條件、技術發展水平、工程經驗類比等擬定參與比較的2到3種壩型方案,如岩石堅硬完整的狹窄河穀適於采用拱壩或重力壩,而覆蓋層深厚的軟質岩體壩址可以修建土石壩。如果所選壩型壩高與已建同類壩型高度相比,超出現有技術水平和經驗,則建壩技術風險較大,需要進行專題研究論證後再參與比選。

  當前,我國大型水電工程壩型主要在混凝土或碾壓混凝土拱壩及重力壩、土心牆堆石壩、混凝土麵板堆石壩等中進行比選。如大渡河大崗山水電站主要對拱壩與混凝土麵板堆石壩兩種壩型進行了比選,大渡河雙江口及雅礱江兩河口水電站,主要對拱壩與土質心牆堆石壩兩種壩型進行了比選,瀾滄江黃登水電站主要對拱壩及混凝土重力壩兩種壩型進行了比選。但也有許多水電工程壩型比選已和壩址比選結合進行,在壩址選定後,壩型已經可以確定,故不再進行專門的壩型比選工作。如溪洛渡、錦屏一級、小灣、拉西瓦、二灘、白鶴灘、烏東德等水電工程,選定壩址最適於修建混凝土拱壩,故直接以拱壩作為選定壩型。

  對每一種比較壩型,需要結合泄水、發電及通航等建築物布置,經初步比較提出各自的代表性樞紐布置方案,然後從地形地質條件、樞紐布置條件、建築材料、施工條件、工期、工程量及工程投資等方麵進行綜合技術經濟比較,必要時還要考慮建設征地移民安置、環境影響等因素。在進行上述方麵比較的基礎上經綜合考慮,並經專業技術審查,最終選定水電工程的壩型。

  黃河瑪爾擋水電站考慮壩址區地形地質條件、交通條件、氣候條件、防滲土料特性及工程投資等因素,有競爭力的為拱壩和麵板堆石壩兩種壩型。經綜合比較,拱壩方案樞紐布置緊湊靈活,各建築物相互施工幹擾小,但壩基存在壓縮變形問題,右岸壩肩穩定的不確定因素較多,壩肩處理工程量及難度、工期等存在不確定性。而麵板堆石壩方案具備岸邊溢洪道的良好布置條件,首台機組發電工期和總工期可少3個月,工期保證率高、投資較小。經綜合比選最終選擇采用麵板堆石壩壩型。

  (水電顧問集團 方光達/供稿)

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