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【大看台】乌江梯级水电站(一)||张珉

 一犁_书馆 2024-04-18 发布于江苏



乌江梯级水电站















丰富的水电资源


乌江,是长江上游南岸最大支流,属长江水系,也是贵州第一大江,发源于乌蒙山东麓。她是一条历史的江、红色的江、水电资源丰富的江,她在中国革命历史上,曾经留下过辉煌的一页。

乌江全长1037km,横贯贵州中部,在贵州东北部出境,进入重庆市境,于涪陵市汇入长江。其中,贵州境内802km,贵州、重庆界河段 72 km,重庆境内 163km。干流总落差达到 2124m,平均径流量达到 534 亿 m3,接近黄河的流量。干流水能蕴藏量 5800MW,年发电量508 亿 kW·h;全流域可开发的水能资源达近万 MW,是中国水能集中的“富矿”之一。是我国十三大水电基地中的一个。它位于中国中南部,距东南沿海电力负荷中心较近,水电资源丰富,施工较方便,现干流水电站基本建完,支流水电站逐步完善,开发优势明显。

















乌江干流梯级水电站




根据 1989 年国家批准的《乌江干流规划报告》,乌江干流可兴建 11 座大中型水电站,依次为北源六冲河上的洪家渡水电站,南源三岔河上的普定、引子渡水电站,干流上的东风、索风营、乌江渡、构皮滩、思林、沙沱、彭水、大溪口等水电站。后因三峡修建影响,大溪口梯级由银盘和白马两级替代,主要解决航运问题,故变成 12座。除彭水、银盘和白马 3 座在重庆境内,其他 9 座均在贵州境内。

乌江是长江上游右岸最大支流,于重庆市涪陵注入长江。按规划拟修建 12个梯级水电站,即①普定,84MW;②引子渡,360MW;③洪家渡,600MW;④东风,695MW;⑤索风营,600MW;⑥乌江渡,1280MW;⑦构皮滩,3000MW;⑧思林,1050MW;⑨沙沱,1120MW;⑩彭水,1200MW;⑪银盘,600MW,(12)白马,600MW。利用总水头1161m,总装机容量约 8795MW, 多年平均年发电量 436.7 亿 kW·h。[注]每座水电站装机容量和总装机容量,以最终建设后的数据为准。乌江干流梯级水电站介绍如下:

乌江干流各梯级水电站介绍如下:

1、普定水电站位于乌江上游南源三岔河的中游、贵州省普定县境内,距贵阳市 131km。本工程以发电为主,兼有供水、灌溉、养殖及旅游等综合效益。电站装机容量 8.4 万 kW(3×2.8),保证出力 1.5万 kW,年平均发电量 3.4 亿 kW·h,主要满足普定、织金等地区用电,还可增加下游东风、乌江渡等电站保证出力约 4 万 kW。

大坝采用单心圆拱坝,呈不对称布置,右岸设有 30m 长的重力墩。
中部设有 4 孔宽 12.5m、高 16m 的表孔,采用高低坎分流对撞消能。
最大坝高 75m,坝顶弧长 165.67m,坝顶总长 195.67m,坝顶宽 6.3m,厚高比为 1∶0.386。筑坝采用高掺粉煤灰低水泥用量干硬性碾压混凝土,并由碾压混凝土自身防渗。坝体混凝土量 13 万余 m3。

2、引子渡水电站工程位于乌江上游南源三岔河的下游,贵州省平坝县与织金县交界处,下游与六冲河汇合为鸭池河,距上游普定水电站 51km,距下游东风水电站 43km,距贵阳市 97km,处于贵州电网中心位置。工程以发电为主,是乌江水电基地中的一个梯级电站引子渡水电站坝址以上流域面积 6,422km2,多年平均年径流量 45.15 亿 k5m3,水库正常蓄水位 1086m,最大坝高 129.5 m,总库容 5.31 亿 m3,调节库容 3.22 亿 m3,具有不完全年调节性能电站总装机容量 36 万 kW,年均发电量 9.78 亿 kW·h,静态总投资 147,167 万元,动态总投资 153791 万元。采用岩锚墙新技术,巧妙地解决了溢洪道开挖与大坝填筑的施工干扰问题。总长约 1100m 的发电引水隧洞,采用“一洞三机”的布置型式,特别是压力钢管球岔直径达 10.2m。

3、洪家渡水电站位于贵州西北部黔西、织金两县交界处的乌江干流(北源)上,是乌江水电基地 11 个梯级电站中唯一对水量具有多年调节能力的“龙头”电站,电站大坝高179.5m,坝址以上控制流域面积9900km2,多年平均径流量 48.9 亿 m3。水库总库容 49.47亿 m3,调节库容 33.61 亿 m3。电站安装 3 台立轴混流式水轮发电机组,装机总容量 60 万 kW。工程总投资 49.27 亿元。于 2000 年 11 月 8 日正式开工建设,2001 年 10 月 15 日实现截流,2004 年底三台机组全部并网发电。控制流域面积 9900km2,多年平均径流量 48.9 亿 m3。水库总库容 49.47 亿 m3,调节库容 33.61 亿 m3。

4、东风水电站距省会贵阳 88km,是乌江水电基地流域干流梯级开发第 1 级。1995 年 12 月建成投产。现装机容量为 69.5 万 kW,多年平均发电量 24.2 亿 kW·h。2004 年初至 2005 年 5 月,电厂对实施7了增容工程,机组装机容量增至 57 万 kW。水库正常蓄水位 970m,相应库容 8.64 亿 m3,总库容 10.16 亿 m3,具有不完全年调节性能。坝址控制流域面积 18161km2,占乌江流域面积的 21%,多年平均流量 343m3/s,平均年径流量 108.9 亿 m3。多年平均降雨量 1102mm。坝址多年平均气温 16.7℃。灌浆采用孔口封闭自上而下不待凝高压灌浆,最大灌浆压力 5MPa。地下厂房长 105.6m,宽 21.7m,高 48m。消能工为突扩跌坎(掺气)窄缝消能,最大下泄流量 2621m3/s。地面及地下洞室的开挖均采用控制爆破技术,并在地下厂房和溢洪道高边坡处理中采用锚喷作为施工和永久支护。

5、索风营水电站位于上游 35.5km 接东风水电站,下游距乌江渡水电站 74.9km,距贵阳市直线距离 54km,贵(阳)毕(节)高等级公路从坝址下游 3.5km 处通过。地处黔中腹地、贵州电力负荷的中心区域。坝址以上控制流域面积 21862km2,枢纽工程由碾压混凝土重力坝、坝身开敞式溢流表孔、右岸引水发电系统及地下厂房等建筑物组成。最大坝高 115.80m,水库正常蓄水位 837m,死水位 822m,装机容量 600MW,保证出力 166.9MW,多年平均发电量 20.11 亿 kW·h。水库总库容 2.012 亿 m3,调节库容 0.674 亿 m3,为日调节水库。工程以发电为主,兼有养殖、旅游等效益。贵州省中部黔西县、修文县交界的乌江中游六广河段,为乌江干流规划梯级电站的第二级。碾压混凝土重力坝、坝身开敞式溢流表孔、最大坝高 115.80m,水库正常蓄水位 837m,死水位 822m,水库总库容 2.012 亿 m3,调节库容 0.674亿 m3,为日调节水库。右岸引水发电系统及地下厂房等建筑物组成。装机容量 600MW,保证出力 166.9MW,多年平均发电量 20.11 亿 kW·h。

6、乌江渡水电站是乌江干流上第一座大型水电站,是我国在喀斯特地貌岩溶典型发育区修建的首座大型水电站,是我国乌江梯级电站开发 12 座大中型电站修建的首座高坝。由水利部第八工程局于 1970 年 4 月开始兴建,整个电站工程于 1982 年 12 月 4 日全部建成,历时 12 年半。电站经过 72 小时试运行后,于 1982 年 12 月 4 日正式并网发电。该电站共装有 3 台水轮发电机组,其中一号、二号机组已分别于 1979 年、1981 年发电;三号机组于 1982 年 12 月 4 日投产发电,比原计划提前 27 天。乌江渡水电站工程质量优良,其中有 9 项达到国内先进水平,为我国今后在西南岩溶地区建设大型水电站积累了有益的经验。当年精打细算,共节约资金 8000 多万元,木材 1 万多 m3,水泥 11 万多 t。整个工程造价没有超过工程概算,是我国近年来大型水电站建设经济效益最好的一个工程。

乌江渡水电站控制流传面积27790km2,多年平均流量 502m3/s,设计洪水流量 19200m3/s,总库容 23 亿 m3,设计水头 45.8m。原装有三台高水头大型水轮发电机组,总装机容量 63 万 kW,占当时贵州省水火电总装机容量的 40%。该电站全部建成投产,使当时贵州省的发电能力增加了 2/5 左右,在贵州电网中发挥着骨干作用。不仅如此,该电站的电力还并入西南联网运行,除满足贵州省用电需要外,还将多余的电输往四川、重庆等地弥补电力不足。

由于水电站具有坝高165m,库容巨大,发电水头高的优势,存在扩容建设条件。20 年来,已累计发电 500 多亿 kW·h。为贵州的经济建设做出的巨大贡献。又在贵州“西电东送”首批开工项目中,实现乌江渡水电站扩机增容。已于 2002 年,3 台机组已全部安装完成,投产并网发电,扩建后总装机规模为 1280MW。这座有 40 多年历史的水电大坝,仍在我国“西电东送”建设服务,再次焕发青春。

敢于在喀斯特地层上修建混凝土高坝,是一大创举。完成革新成果 791 项,其中有 9 项达到国内先进水平。坝顶高程 765m,坝体在 700m 高程以下为整体结构,横缝灌浆;700m 高成以上为悬臂梁结构,横缝不灌浆;坝型结构特点是:由于拱轴曲率很小,因而在两岸拱座范围内,轴向力(H)较小,顺河流方向(近东西向)拱端剪力(V)较大。布置精巧:电站主厂房为坝后式厂房,副厂房在主厂房上游侧的坝内。高陡长的溢流面(板)布置,国内技术先进水平。工程质量全部优良,主体工程混凝土全部合格,优良率达 85%。帷幕灌浆、金属结构、机组安装及各类泄洪建筑物全部达到设计要求。被评为全国优秀设计奖、优秀水电工程。2023 年 1 月,入选“人民治水·百年功绩”治水工程项目名单。

7、构皮滩水电站位于贵州省余庆县境内乌江干流河段,是第 7级干流梯级电站,距上游已建成的乌江渡水电站 137km,下邻思林水电站。电站控制流域面积 43250km2,多年平均径流量 226 亿 m3。是国家“十一五”期间的大型水电工程项目及贵州西电东送标志性工程,12也是乌江水电基地规划中最大的水电站。构皮滩水电站总装机规模为3000MW。对于“西电东送”、西部大开发战略的实施及落后地区的经济发展,具有十分重要的意义。

2001 年 11 月底破土动工,经过参建单位 8 年多的努力,成功解决了工程建设中一个又一个难题,全面实现安全、质量、环保、投资等控制目标。首台机组于 2009 年 7 月投产发电,创造 600MW 机组“一年五投”佳绩,社会、经济效益巨大。

2021 年 6 月 22 日,构皮滩水电站通航工程完成全线集控过标船测试正式投入试运行。该电站通航建筑物 2 级升船机塔柱高度、2 级升船机提升高度和第 1、3 级升船机的提升力三项参数指标居世界第一。构皮滩水电站是贵州省“西电东送”的标志性工程。按照国家发展和改革委员会要求“构皮滩水电站通航设施按 IV 级航道、500t 级船型标准同步建设,同步发挥效益”。

构皮滩水电站通航建筑物位于构皮滩水电站枢纽左岸,采用三级垂直升船机方案,由上、下游引航道、三级垂直升船机和两级中间渠道组成,线路总长 2181.7m,第一、三级垂直升船机采用下水式,为国内规模最大的下水式升船机;第二级垂直升船机;三级升船机最大提升高度分别为 52m、127m 和 79m,年单向设计通过能力为 142.1 万t,总投资约 35 亿元。通航枢纽建成后,可使贵州境内乌江航道由现在的 264km 延长到 401km,500t 级船舶可从遵义县乌江渡到达重庆市涪陵地区,其经济走廊价值倍增。

该水电站最大通航水头为 199m,上游通航水位变幅 45m,是目前世界上通航水头最高、水位变幅最大的通航设施。是目前世界上提升高度最大的垂直升船机。类比全球已建升船机,构皮滩电站通航建筑物多项参数皆为世界之最,贵州乌江水电开发有限责任公司积极组织13国内权威专家开展关键技术攻关,现已全部建成投产运行。

在坝基和坝肩分布有与岩层走向基本平行的层间错动、溶蚀带,以及一些喀斯特溶洞,坝肩岩体压缩变形条件差情况下,建设高 225m 的混凝土双曲拱坝很不容易;右岸布置地下式厂房、坝身设置表中孔泄洪及左岸泄洪洞等建筑物组成;通航建筑物为Ⅳ级建筑物,采用三级垂直升船机方案,主要由上下游引航道、三级垂直升船机和两级中间渠道组成,线路总长 2306m,年单向设计通过能力为 142.1 万 t,工程概算投资 29.5 亿元。该工程是当今世界通航水头最高、单级提升高度最大、主提升设备规模最大的通航建筑物。

8、思林水电站位于贵州省铜仁市思南县境内的乌江干流上,是乌江水电基地的第八级电站,上游为构皮滩水电站,下游是沙沱水电站。碾压混凝土重力坝最大坝高 117m,坝顶全长 326.5m,坝顶高程452m,水库正常蓄水位 440m,相应库容 12.05 亿 m3,调节库容 3.17亿 m3,属日周调节水库。电站额定水头 64m,装机 105 万 kW,多年平均发电量 40.64 亿 kW.h。2009 年全部机组发电。

枢纽布置为拦河坝采用碾压混凝土重力坝,坝身表孔泄洪,戽式消力池消能防护;右岸布置引水发电系统,厂房为地下式布置;左岸布置单级垂直升船机。碾压混凝土重力坝坝顶高程 452m,最大坝高 117m,坝顶全长 326.5m。溢流堰面设计为 WES 实用堰面曲线,弧形闸门前设置一道检修闸门门槽。水库正常蓄水位 440m,相应库容 12.05 亿 m3,调节库容 3.17 亿 m3,属日周调节水库。乌江思林水电站总装机容量为 105 万 kW,设计安装 4 台 26.25 万 kW 水轮发电机组。多年平均发电量 40.64 亿 kW·h。过坝船舶吨位 500t 级,年过坝能力为 375.69 万 t。机组最大水头 60m,加权平均水头 68.5 m,额定水头 64.0m ,最小水头 57.6m。本工程大坝、泄洪建筑物和电站进水口的洪水标准按 500 年一遇洪水设计,5000 年一遇洪水校核。电站厂房的洪水标准按 200 年一遇洪水设计,500 年一遇洪水校核。消能防冲建筑物采用 100 年一遇洪水标准设计。引水系统采用一洞一机单元式供水方式,进水口采用岸塔式,引水隧洞和压力钢管直径分别为 12.6m、8.8m。主厂房、主变洞布置在右岸山体中,主机间安装四台 250MW 机组,安装间和副厂房分设右、左侧,主变洞内设置四台主变压器。左岸设置单级垂直升船机,按钢绳卷扬机平衡重式垂直升船机方案设计。整个通航建筑物由上游引航道、中间通航渠道,垂直升船机本体段和下游引航道等四个部分组成,全长约 1100m。

碾压混凝土重力坝坝顶高程452m,最大坝高117m,坝顶全长326.5m,国内领先水平;主厂房、主变洞布置在右岸山体中,主机间安装四台250MW机组,安装间和副厂房分设右、左侧,主变洞内设置四台主变压器,布置紧凑;左岸设置单级垂直升船机,按钢绳卷扬机平衡重式垂直升船机方案设计合理。

9、沙沱水电站位于贵州省东北部沿河县境内,系乌江干流规划开发的第七个梯级,坝址控制流域面积 54508km2,上游 120.8km 为思林水电站,下游 7km 为沿河县城。电站正常蓄水位 360m,水库总库容 6.31 亿 m3,装机容量 1120MW,电站枢纽为二等工程,主要水工建筑物为二级建筑物。水电站以发电为主,兼顾航运、防洪及灌溉等任务。本级以下进入重庆市境内。

为了能堵住断层暗河向大坝基坑涌水,武警水电第四支队基础处理项目部经过多方分析研究,大胆采用化学灌浆和自下而上防渗透灌浆新工艺,技术先进;电站装机容量 100 万 kW,与构皮滩水电站联合运行保证出力 35.66 万 kW,多年平均发电量 38.77 亿 kW·h,机组年利用小时数 3877h。

10、彭水水电站位于乌江干流下游,是乌江水电基地第10个梯级,其上游为沙沱水电站,下游为乌江银盘水电站,电站坝址以上流域面积 69000km2,占乌江流域总面积的78.5%,坝址多年平均流量1300m3/s,年径流量410亿m3。正常蓄水位293m,死水位278m,装机容量 1200MW,调节库容5.18亿m3,为季调节水库。总投资121.51亿元。电站距负荷中心区仅 180km,是重庆市不可多得的水电电源点。

彭水水电站的特色之处在于建筑材料自给自足:坝区基岩主要为灰岩、白云岩、钙质页岩等,主要建筑物工程地质条件较好,天然建材储量和质量能满足工程建设要求。另外一个特点是,水电站距负荷中心区仅为 180km,具备西电东送的优势。

11、银盘水电站位于乌江下游河段,坝址位于重庆市武隆县境内,坝址控制流域面积 74910km2,上游接彭水水电站,下游为白马梯级,是兼顾彭水水电站的反调节任务和渠化航道的枢纽工程,是重庆电网的主力电站。水库正常蓄水位 215m,总库容 3.2 亿 m3,大坝为混凝土重力坝,最大坝高 80m,共安装 4 台单机容量 150MW 的轴流式水轮发20电机组,年发电量 26.9 亿 kW·h,枢纽建筑物从左到右依次布置为电站厂房坝段、泄洪坝段、船闸坝段。整个工程 2011 年竣工。由大唐国际发电股份有限公司、重庆航运建设发展有限公司、重庆鼎泰能源(集团)有限公司三家股东共同投资组建,其中大唐国际占 51%股份,其他两家公司各占 24.5%股份。重庆乌江银盘水电站位于重庆市武隆县境内,是乌江干流规划的第十一个梯级电站。电站安装 4 台单机容量为 15 万 kW 的大型轴流式水轮发电机组,装机总容量为 60 万kW,工程动态总投资约 60 亿元。现全部机组投产发电,通航建筑物也竣工投产。发电量并入重庆电网,可缓解重庆市电力紧张局面,并增加武隆、彭水两县的财政收入,带动地区经济发展。

大坝釆用斜层铺筑法可实现大仓面混凝土连续铺筑充分发挥碾压混凝土高效快速的优点,加快施工进度、缩短工程工期;可有效降低混凝土浇筑温度,缩短层间间隔时间;有利于提高混凝土质量;可适当降低混凝土拌和系统生产能力;减少分缝分块、降低生产成本。

12、白马航电枢纽工程 为深入推动长江经济带发展,促进乌江航运全面复苏,白马航电工程正式开工,建成后将渠化乌江航道,对21打通乌江至长江黄金水道“最后一公里”具有重大意义。乌江干流全长1037km,是交通运输部《全国内河航道与港口布局规划》中“一横一网十线”长江水系高等级航道布局的“十线”之一。20 世纪 90年代末,随着渝怀铁路建成通车,加之乌江流域多个梯级水电站的开发,乌江干流航道一度处于分段通航状态,通江达海被中断。白马航电枢纽工程位于重庆市武隆区白马镇,是乌江干流开发规划 12 座梯级中的最后一个梯级。

2022 年 4 月 18 日,作为武隆区目前在建的投资最大的水运项目,乌江白马航电枢纽已全面进入主体工程施工阶段。概算总投资 110亿元左右。需要把一座高 300 米的山丘全面削平。每个月开挖量在 60 万 m3左右,2023 年底完成右岸船闸边坡开挖 1600 万 m3。

白马航电枢纽既是成渝地区双城经济圈建设的重大项目,也是重庆市建设长江上游航运中心的重点项目,还是重庆和贵州全力打通乌江航运大通道的关键工程,预计 2031 年全面建成。预计装机规模 600MW,年发电量将超过 17 亿 kW·h,并且渠化乌江航道 46km,建成高等级航道,500t 单船可以直达贵州,概算总投资 110 亿元左右。

【摘录[丰能财经]2023—11—08 重庆文章】 一千 km 乌江干流 11 个水电枢纽,年发电 380 亿 kW·h乌江是贵州省第一大河,长江上游南岸最大支流,发源于贵州西部威宁县乌蒙山东麓,有南北两源。南源三岔河长 322km,为乌江主源,北源六冲河长 210km,两源在黔西县化屋基汇合后称乌江。

乌江横贯贵州中部及东北部,至洪渡向北约 15km 处进入重庆市,至涪陵汇入长江。乌江从发源地至河口全长 1,050km(贵州 848km,重庆 188km),贵州主要流经安顺市、毕节市、贵阳市、黔西、遵义市、铜仁市等;重庆主要流经酉阳、彭水、武隆、涪陵。

乌江南北源有 3 个水电站,装机容量共计 103.5 万 kW,年发电量 29 亿 kW·h。其中:洪家渡水电站位于贵州省毕节市的乌江北源六冲河上,装机容量 60 万 kW,年发电量 16 亿 kW·h,2004 年已建成;普定水电站位于贵州省安顺市的乌江南源三岔河中游,装机容量7.5 万 kW,年发电量 3 亿 kW·h,1995 年已建成;引子渡水电站位于贵州省安顺市的乌江南源三岔河下游,装机容量 36 万 kW,年发电量10 亿 kW·h,2003 年已建成。

乌江贵州区域有 6 个发电站,装机容量共计 771.5 万 kW,年发电量 261 亿 kW·h。其中:东风水电站 69.5 万 kW,年发电量 24 亿 kW·h,1995 年已建成;索风营水电站 60 万 kW,年发电量 20 亿 kW·h,2006 年已建成;乌江渡水电站是乌江干流第一座大型水电站,初始装机容量 63 万 kW,1983 年已建成,扩建装机容量为 62 万 kW,总装机规模 125 万 kW,2002 年已建成投产发电,年发电量约 55 亿 kW·h;构皮滩水电站 300 万 kW,年发电量 97 亿 kW·h,2009 年已建成;思林水电站 105 万 kW,年发电量 41 亿 kW·h,2009 年已建成;沙沱水电站 112 万 kW,年发电量 46 亿 kW·h,2013 年已建成。

乌江重庆区域有 2 个发电站,装机容量共计 239.5 万 kW,年发电量 90 亿 kW·h。其中:彭水水电站 175 万 kW,年发电量 61 亿 kW·h,2009 年已建成;武隆银盘水电站 64.5 万 kW,年发电量 27 亿 kW·h瓦时,2011 年已建成。乌江 11 个水电站装机规模上百万千瓦的有 5个,分别是:构皮滩 300 万 kW、彭水 175 万 kW、乌江渡 125 万 kW、沙沱 112 万 kW、思林 105 万 kW,合计 817 万 kW,年发电量约 300 亿kW·h,装机规模与年发电量均占乌江 73%。

白马航电枢纽是乌江干流开发规划 12 座梯级中最后一级;以航运为主,兼顾发电功能。预计 2031 年全面建成,届时装机规模将达到 600MW,年发电量将超过 17 亿 kW·h;有效消除乌江天险 20 多处滩险,渠化航道 45.3km,建成 IV 级航道,500t 单船可以直达贵州,设计年单向通过能力 659.6 万 t;从而推动乌江流域经济社会发展。



张珉 编撰于广州
2024 年 4 月 10 日


[作者简介]

张珉 :男,1945 年生于长沙 1968 年本科毕业于武汉大学 水工系高级工程师 国家一级注册结构工程师 现住广州。



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