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1、雅砻江水电规划与工程设计技术雅砻江水电规划与工程设计技术雅砻江系金沙江的最大支流，发源于青海省玉树县境内的巴颜喀拉山南麓，自西北向东南流经甘孜、凉山两州，在攀枝花市的裸果注入金沙江。从河源至江口，干流全长1571km，流域面积约万 km2，天然落差 3830m，河口多年平均流量1890m3/s，年径流量 596 亿 m3。雅砻江流域地处青藏高原东南部，位于金沙江和大渡河之间，为一南北长约 950km，东西平均宽约 135km 的狭长地带。河系为羽状发育。流域东、北、西三面大部分为海拔 4000m 以上的高山包围，山脉走向除河源分水岭巴颜喀拉山为东西走向外，其余大多为南北走向。雅砻江河道下切十分
2、强烈，沿河岭谷高差悬殊，相对高差一般在5001500m。雅砻江流域属川西高原气候，主要受高空西风环流和西南季风影响，干、湿季分明。雅砻江流域地广人稀，大河湾以北几乎全为藏族居住地区，以牧业为主；大河湾以南为以汉、彝为主的多民族地区，主要从事农业生产。根据近期完成的四川省水力资源复查成果统计，雅砻江干流技术可开发装机容量为 2800 余万 kW，占全省的24；占全国的约 5。在全国规划的十二大水电基地中，装机规模排名第四。鉴于雅砻江水力资源在四川省乃至全国水力资源开发中的重要地位，几十年来其资源开发一直得到各级政府的关注和重视。河流水电规划概况成都院 1956 年开始进行雅砻江流域水力资源普查，
3、19561962 年间相继完成支流安宁河、九龙河、卧落河、理塘河、鲜水河、干流洼里至河口的河流查勘及普查报告；1965 年完成雅砻江流域水力资源及其利用 ，为雅砻江流域水力资源开发利用提供了较全面的基础资料。1972 年为解决渡口地区电力不足问题，成都院在雅砻江干流下游段开展了以二滩水电站为重点的勘测设计工作，于 1973 年完成渡口地区水电规划选点报告 ，推荐二滩水电站为渡口地区第一期开发工程。与此同时，对二滩水电站上下游衔接梯级进行了查勘研究，相继于 1977 年和1978 年完成官地水电站开发研究报告和桐子林水电站开发研究报告 。为完善干流卡拉至江口下游河段的开发方案，探求继二滩电站之后
4、的后续工程及开发顺序，1988 年成都院开始进行下游河段水电规划工作。1990 年编制完成锦屏河段水电开发方式研究报告 。1992 年完成雅砻江卡拉至江口河段水电开发规划报告 ，提出的主要规划方案为锦屏一级、锦屏二级、官地、二滩、桐子林。XX 年底成都院启动雅砻江中游水电规划，预计 XX 年底提出规划报告。雅砻江源头的资源开发工作也在同步进行，1997 年二滩公司组织了多学科、多专业参与的综合考察队，为上游源头的资源利用打下了基础。主要梯级电站勘测设计概况雅砻江干流主要梯级电站的勘测设计工作始于上世纪六十年代，19651969 年原上海院完成了锦屏水电站初步设计报告 。报告对理塘河口至巴折大河
5、湾段开发方式调整为引水式开发，于三滩坝址建闸取水，隧洞穿越锦屏山引水至巴折上游许家坪建厂发电，闸址正常蓄水位 1675m，装机容量 152 万 kW。1973 年 9 月二滩水电站初步设计工作全面展开。1981年国家对基本建设程序进行了调整，规定大型建设项目应首先编制可行性研究报告。成都院按新的建设程序要求，于 1982 年完成二滩水电站可行性研究报告，1983 年报告经国家计委审查通过，明确了电站正常蓄水位 1200m，装机规模 300 万 kW；后经两年工作，于 1985 年完成二滩水电站初步设计报告，1986 年通过国家计委审查，二滩水电站进入筹建阶段；后根据世界著名水电专家咨询团对初步
6、设计成果的意见，于 1987 年完成二滩优化设计，装机容量最终确定为 330 万 kW。1991 年 9 月二滩水电站正式开工，1998年 8 月二滩水电站建成发电。在二滩水电站建设过程中，成都院和华东院相继开展了锦屏一级高坝和锦屏二级引水式两电站的预可行性研究工作。成都院分别于 1994 年和 1998 年相继完成了桐子林水电站和官地水电站可行性研究报告。1998 年 9 月成都院完成锦屏一级水电站预可行性研究报告，XX 年 6 月完成了锦屏一级水电站选坝设计研究报告，XX 年 9 月完成了锦屏一级水电站可行性研究报告。该工程的筹建工作已经启动。XX 年 12 月成都院完成两河口水电站开发方
7、式研究报告，该工程预可研工作已经启动。XX 年 8 月华东院完成锦屏二级水电站预可行性研究报告。雅砻江水力资源特点雅砻江流经四川西部高山峡谷地区，流域内岸坡陡峭、水流湍急、落差巨大。沿河两岸森林茂密、人、地稀少，形成了雅砻江水力资源独有的特点，具体表现在：控制流域面积大、径流丰沛、水力资源特别集中表 1 为西部几条主要河流特性的比较情况，可见雅砻江的年径流量在西部主要河流中仅次于金沙江和澜沧江，排名第三，约为黄河的倍。雅砻江干流水力资源技术可开发装机容量 2856 万 kW，技术可开发年电量亿 kWh，干支流技术可开发容量万kW，技术可开发年电量亿 kWh.雅砻江流域每 km2 水力资源技术可
8、开发装机容量 255kW，高于全省平均值，是全国平均值的约倍。大型电站多、装机容量大、规模优势明显雅砻江干流规划的 21 个梯级中，大型电站有 16 座，总装机容量 2751 万 kW，占全省大型电站总座数的 26，占全省大型电站总装机总容量的。河流落差大，迁移人口及淹没耕地少，单位淹没指标低雅砻江四川境内干流全长 1368km，天然落差 3180m，规划 21 个梯级总利用落差 2813m，其中著名的锦屏大河湾长 150km，湾道颈部最短距离仅 16km，落差高达 310，规划的锦屏二级水电站即利用该河湾裁弯取直引水发电，装机容量达 440 万 kW.雅砻江河流的上述特性加之两岸人口密度小，
9、耕地分散，使得水电开发的淹没损失很小。表 2 为两河口、锦屏一级、锦屏二级、二滩、官地、桐子林六座梯级电站统计的平均单位淹没指标与全国已建和在建的 46座大型水电站平均值的比较情况。控制性水库整体调节性能好，对下游梯级电站补偿作用大雅砻江干流的中游、下游分别规划了两河口、锦屏一级、二滩三座大型水库，总调节库容达到 158 亿 m3，江口处水量调节系数达。联合调度成果表明，两河口及以下 11 个梯级的汛期出力已小于枯期出力，且参与调度的水电站群规模达 2531 万kW，规模优势和高质量电能的输送，奠定了雅砻江在未来四川省乃至全国西电东送中的重要地位。开发目标单一，无环保制约因素雅砻江水电开发主要
10、为发电，开发目标较为单一。雅砻江流域不涉及各类自然保护区，水电开发无大的环保制约因素。河流水电规划思路雅砻江水力资源量大，资源优势明显，开发特点突出，水能指标优越，如何将潜在的资源优势转化成为项目优势，乃至在较短时期内形成河段或者整条河流的经济优势，成为四川省国民经济迅速发展新的增长点，一直是我院进行雅砻江水电规划的出发点。成都院以水电设计为主业，五十年来参与开发的水电项目遍及省内外近千条河流，积累了丰富的经验。参考省内外其它河流的水力资源规划和开发情况，结合雅砻江径流丰沛、落差巨大、居民和耕地分散、无环保制约因素的特点，我们有针对性的提出雅砻江水电开发的思路：优先考虑河段“龙头”梯级的设置，
11、合理衔接其它梯级。以能体现当代技术水平的高坝、大库工程项目，促进衔接梯级合理开发，形成大规模较好调节能力的水电基地，实现需要与可能、近期与远景、整体与局部、干流与支流、上中下游、资源利用与环境保护的有机结合。目前提出的干流两河口、锦屏一级、二滩三座控制性水库工程，总调节库容达到 158 亿 m3，正是上述规划思路的具体体现。我们拟利用两河口梯级高坝大库水量补偿作用大的优势，改善下游梯级电站能量指标，以点带面，促进两河口以下的牙根、杨房沟、愣古、卡拉乡、大空五个梯级的后续开发。以锦屏一级带动锦屏二级、官地，以二滩带动桐子林。通过“三大”骨干工程的建设，良性循环，最终形成大规模水电基地。上述思路的
12、实现，关键在于二滩、锦屏一级、两河口三大骨干项目的实施。目前二滩水电站已经建成， “三大战役”已圆满完成第一步，锦屏一级水电站前期勘测设计工作已接近尾声，筹建工作已经铺开，两河口水电站已启动预可研工作。由此可见，雅砻江流域水电梯级开发正朝着我们预定的方向发展。二滩水电站工程概况二滩水电站是我国二十世纪建成的最大的以发电为主的水电枢纽工程，系雅砻江梯级开发的第一座水电站。控制流域面积 km2，占全流域面积的 90%，水库正常蓄水位1200m，总库容 58 亿 m3，调节库容亿 m3，属季调节水库，电站总装机容量 330 万 kW， ，多年平均年发电量 170 亿kWh，保证出力 100 万 kW
13、。枢纽工程由拦河坝、泄洪消能建筑物、地下厂房、引水和尾水建筑物组成。混凝土双曲拱坝坝高 240m，是我国建成的第一座超过 200m 的高坝，居同类坝型世界第三位，亚洲第一位。拱坝坝体最大泄洪水量 16300m3/s，居世界之首，地下厂房装机规模居世界同类型厂房第四位。坚持科技创新，创一流工程设计二滩水电站自 1972 年进行规划选点，到 1985 年完成初步设计报告，前后经历 13 年的时间，虽然已做了大量的勘测设计工作，但限于当时的勘测、试验、设计水平和手段，在复杂的区域地质及工程地质条件下，修建高 240m 的薄型双曲拱坝；岩石初始高应力条件，开挖大型地下厂房洞室群等问题，不仅是国内、也是
14、国际筑坝技术和地下工程遇到的难题。这使当时我院的设计工作面临巨大的挑战。为此我院在二滩工程招标设计前的优化设计过程中，针对重大技术问题进行了大量的科技攻关与技术创新工作，为二滩创一流设计提供了强有力的支撑和保证。查明工程地质条件是做好设计工作的关键，而做好勘测工作是必要的基础条件。在二滩工程的勘测过程中，我院不断总结已有经验，针对以往勘测技术中存在的困难和问题，在工程钻探、工程物探、水文地质测试等方面，结合生产及工程重点技术难题开展了科研攻关，研制和开发了一整套勘测关键新技术体系，如岩芯定向技术、沙卵石层取芯配套技术、3000 系列测井改造、高分辨工程地震勘察技术、卫星遥感技术等，这些技术在二
15、滩工程中广泛应用，不仅提高了勘测工作的质量，也提高了工作效率。这套勘测关键新技术体系经国家有关部门组织鉴定，总体上达到国际先进水平。正确认识和合理评价坝基工程地质条件，不仅关系到坝基岩体利用是否合理、相应的基础处理措施是否适宜，而且对工程的安全、降低工程造价、缩短建设周期也有十分重要的意义。为此，我院结合二滩工程开展“七五”重点科技攻关专题“高坝坝基岩体稳定性评价及可利用岩体质量标准的研究”工作，通过实践总结和大量的试验研究、地质专题研究工作，建立了坝基岩体工程的“分层多元系统分析法” ，形成与发展成为一个比较完整的高坝坝基岩体工程研究体系，该项研究成果应用到二滩拱坝建基面优化研究论证中，不仅
16、使开挖量减少，基础处理方案得到改进，而且使枢纽工程布置更为合理。专题科研成果总报告经部级鉴定，整体水平已达到国际领先水平，这套岩体力学参数取值的分析体系和取值方法，已纳入新编国标水利水电工程地质勘察规范中，产生了巨大的社会效益。拱坝结构设计是二滩工程的设计难点，我院通过组织进行“七五”国家重点科技攻关“高混凝土坝设计计算方法与设计准则专题”研究工作，结合二滩高拱坝合理体形及优化设计；高拱坝应力和分析计算方法；高坝抗震设计；混凝土材料特性；拱坝可靠分析及高拱坝的设计准则等重大技术问题进行科研攻关，研制了一批具有国际先进水平的应用软件，完善和丰富了拱坝计算分析方法，形成多种配套的拱坝计算系统。它反映了拱坝设计在国际上的发展趋势，达到了国内外先进水平，为二滩拱坝设计提供了新的理论基础，为拱坝设计规范修订提供了重要参考依据。在大江大河的狭窄河谷上修建高双曲拱坝，并利用坝身宣泄大流量洪水，一直是引起国际水电界争论且没有攻克的技术难题。我院结合二滩泄洪消能工程设计优化，开展了国家“七五”科技攻关“高混凝土坝泄洪和消能的研究”工作，针对
