烏江渡水電站

烏江是雲貴高原上的一條大河，長江的主要支流之一。它發源於雲、貴兩省交界線上的烏蒙山東麓。源頭河段叫做三岔河。在貴陽之西北與六衝河匯合成烏江上游幹流。烏江幹流大體上沿近東西向經烏江渡穿越川黔線。經思南北上，再經龔灘轉向西北，於四川涪陵注入長江。分別在川黔線以西、以東的貓跳河和清水江，是烏江中上游南側（右岸）的兩條主要支流。烏江中游穿行在大婁山以東的崇山峻岭之間。由於河水侵蝕和地下水溶蝕，往往形成兩、三百米深的峽谷。烏江干支流水急灘多，水能資源豐富。

烏江渡位於川黔線上、烏江南（右）岸，是貴州省遵義市遵義縣的一個城鎮。其北面是遵義市（較近），南面是貴陽市（較遠），西面是畢節市，東面是玉屏縣。烏江渡水電站烏江渡水電站位於烏江渡以西附近，烏江中上游峽谷河段。這是世界上岩溶地貌發育最典型的地區之一。

烏江渡水電站設計與施工質量優良。自1979年蓄水發電以來，壩基滲漏微小，揚壓力遠低於設計值，各泄洪建築物以及電站機組設備運行情況良好。被評為全國優秀工程之一。

烏江渡水電站工程質量優良。主體工程混凝土全部合格，優良率達85%。帷幕灌漿、金屬結構、機組安裝及各類泄洪建築物全部達到設計要求。革新成果791項。其中有9項達到國內先進水平，成功地解決了岩溶地區建設水電站的水庫防滲、大壩基礎穩定、泄洪及施工後期導流等重大技術難題，為我國今後在西南岩溶地區建設大型水電站積累了有益的經驗。烏江渡水電站自開工以來，精打細算，烏江渡水電站共節約資金8000多萬元，木材1萬多立方米，水泥11萬多噸。整個工程造價沒有超過工程概算，是我國近年來大型水電站建設經濟效益最好的一個工程。

烏江渡水電站共裝有三台高水頭大型水輪發電機組。單機容量21萬千瓦，總裝機容量為63萬千瓦，年發電量33.4億度。它的總裝機容量約佔貴州省水火電總裝機容量的40%。該電站全部建成投產，使貴州省的發電能力增加了2/5左右，在貴州電網中發揮著骨幹作用。不僅如此，該電站的電力還併入西南聯網運行，除滿足貴州省的用電需要外，還將多餘的電輸往四川，主要補充重慶地區電力之不足。

烏江渡水電站控制流域面積：27790平方公里。

多年平均流量：502立方米/秒。烏江渡水電站設計洪水流量：19200立方米/秒。

校核洪水位：762.8米。

正常高水位：760米。

死水位：720米。

校核尾水位：672.9米，

設計尾水位：668.3米。

最低尾水位：625.72米。

總庫容：23億立方米。

主壩壩型：混凝土拱形重力壩。

壩頂高程：765米。

最大壩高：165米（為當時我國已建成水電站的第一高壩）。

壩頂弧長：368米。

壩體工程量：193萬立方米。

主要泄洪方式：壩頂溢流、隧洞泄洪。

壩體在700米高程以下為整體結構，橫縫灌漿；700米高成以上為懸臂樑結構，橫縫不灌漿。壩型結構特點是：由於拱軸曲率很小，因而在兩岸拱座範圍內，軸向力（H）較小，順河流方向（近東西向）拱端剪力（V）較大。

主壩中部為溢流壩，設有4個溢流表孔。溢流孔設有弧形閘門（13×19），並設有檢修閘門井和工作閘門井。溢流面（板）末端挑流鼻坎高程669.367米。溢流壩頂設有行車和閘門啟閉設備。

溢流壩北、南兩側設有左、右溢洪道。兩岸分別設有左、右岸泄洪洞。在壩體內，左、右泄洪洞高程720米。左、右泄洪道內側左、右泄洪中孔高程680米。導流底孔高程628.7米。

電站主廠房為壩后式廠房。付廠房在主廠房上游側的壩內。主廠房與壩體之間設有廠壩分縫。壩體下游面22萬伏開關站基面高程686米。引水鋼管埋設在壩體內，進水口高程700米。水輪機的安裝高程622.5米。

壩體下游面人行道高程724.2米。

壩頂左側設置有升船機。壩體上還安裝有攔污柵等設備。

上游圍堰右岸設有導流隧洞。在平面上它位於右岸泄洪洞外側（靠河道一側）。右岸泄洪洞內側（靠山裡一側）設有放空洞。在立面上，放空洞在右岸泄洪洞和導流洞之間（高程在680米和700米之間）。

左岸有上壩隧洞。右岸有進廠交通洞。

壩基進行了固結灌漿。在壩基上游側和廠基下游側分別設置了防滲帷幕。

壩軸線位於壩基上游帷幕前面。

烏江渡水電站壩址河段兩岸山高300餘米。河水位625.7米。河面寬70米。700米高程以下谷坡坡度約為60°，700米高程以上谷坡坡度約為40°。河谷呈“V”型。烏江渡水電站壩基地層為下三疊統玉龍山石灰岩（T1）總厚度233米。按岩性可分為兩大層：第一大層（T1）以深灰色中厚層和薄層石灰岩為主，夾多層極薄的炭質頁岩和鈣質頁岩，厚110米。依頁岩夾層的多少，第一大層可分為三個小層。第二大層（T1）為深灰色厚層塊狀和中厚層緻密石灰岩，夾極少量炭質頁岩和炭質薄膜，厚123米。石灰岩堅脆質純，平均飽和極限抗壓強度在600公斤/厘米以上。

玉龍山石灰岩以下，據壩趾50米處，為下三疊統九級灘頁岩——粘土頁岩（T1），厚55～83米。壩后式廠房距九級灘頁岩僅20米。玉龍山石灰岩之上，為下三疊統沙灣堡頁岩（T1）

壩址上游1公里處，地層至西向東倒轉。壩址區地層走向NE 5°～15°，傾向NWW（上游），傾角60°左右。壩區地質構造主要受燕山期NNE向構造體系控制。地層在近東西嚮應力場作用下，強烈擠壓、倒轉，併產生多組斷裂及扭曲破裂，構造破壞嚴重。其中，右岸斷裂密集，岩體完整性差。

玉龍山石灰岩地下岩溶發育。岩溶形態有溶洞、暗河、豎井及斜井等。兩岸已見溶洞14個，可測長度1456米，總體積達86193立方米（右岸77843立方米）。岩溶發育主要規律是：

⑴、發育強度與石灰岩性狀和夾層岩性有關。第二大層較第一大層發育。在第一大層中，第二小層岩溶最發育，第三小層次之，第一小層最弱（夾層最多）。

⑵、發育方向受構造控制。主要方向為NNE向（岩層走向）及NWW向（張性斷裂方向）。局部受NE向構造控制。

⑶、發育成層性明顯。右岸岩溶可分為四層，其高程分別為：630～640米、660～670米、695～705米和725～735米，與烏江兩岸階地高程基本相應。其餘各高程岩溶以垂直岩溶為主，並與各層水平溶洞相連，形成樹枝狀岩溶系統。在近代河床以下300米的深度，亦見有沿NE向斷層垂直發育的深部岩溶。

壩基工程地質條件右岸較差，左岸次之，河床較好。

上述壩型結構特點決定了兩岸壩肩深部抗滑穩定條件是影響大壩安全的重要因素之一。分析壩肩抗滑穩定條件，主要是要查明和分析700米高程以下拱形重力壩的兩岸壩肩拱座基礎部位的岩體中，沿拱座方向（北西西向）和底平面有無明顯而連續的軟弱結構面存在。這是壩肩深部抗滑穩定的關鍵因素或控制因素。

複雜的地質條件決定了烏江渡水電站的主要工程地質問題是：⑴、庫、壩區滲漏；⑵、壩基和壩肩，主要是右岸壩肩的深部抗滑穩定問題。為了防滲和提高壩基、壩肩岩體的整體性和穩定性，對壩基進行了固結灌漿；設置了防滲帷幕，並與兩岸上游相對隔水層相連接；對右壩肩的軟弱結構面進行了專門的處理，同時採取了改選壩型等措施。

烏江渡水電站壩基岩體內軟弱結構面的發育沒有明顯的分異，不同方向的裂隙普遍存在。在這種情況下，深部滑動面往往是由壩基內最大剪應力帶的分佈所決定。因此，在設計過程中，需要沿最大剪應力帶，並根據這個帶的綜合工程地質性質指標，校核壩基的深部抗滑穩定性。據試驗和有限單元法計算，由於距河床壩段很近的下游九級灘頁岩強度低，變形大，因而應力在玉龍山石灰岩內高度集中，其剪應力最高帶與壩底面約成20°～25°的交角。實際上，壩基內也確實有一組裂隙沿這一方向發育。因此，根據這個帶的加權平均（包括裂隙與完整岩石）抗剪強度指標，校核了壩基岩體深部抗滑穩定性。結果發現，按原來設計的壩型，壩基岩體深部抗滑穩定性不能滿足要求。於是，將原設計的一般類型的重力壩改為拱形重力壩，把20%～30%的水平推力傳到兩岸壩肩上，以保證大壩有足夠的抗滑穩定性。這樣一來，對於選定的拱形重力壩，河床壩基和左壩肩的深部抗滑穩定安全係數分別達到4.67和4.69，均能滿足穩定性要求。雖然右壩肩在天然狀態下穩定性較差，但是對右壩肩主要軟弱結構面進行專門處理后，亦能滿足拱形重力壩的穩定性要求。

施工方面，成功地採用人工砂石料，建成了年產200萬噸的砂石加工系統，多年平均生產成本為9．13元/米3；採用高壓水泥灌漿帷幕，成功地解決了水庫滲漏問題，帷幕總長約1000米，帷幕灌漿鑽孔總深度達19萬米；試製成功壓力為100公斤/厘米2的高壓灌漿機，實際使用最大灌漿壓力60公斤/厘米2；採用大型鋼木模板及混凝土預製壩面、廊道模板；在混凝土中使用不同性能的外加劑，單位體積混凝土平均水泥耗量為195公斤；在施工工藝不斷革新的基礎上，各主要施工工序實現了綜合機械化，多年平均全員勞動生產率為4028元，節約了大量建設投資。

烏江渡水電站是我國20世紀80年代初在貴州喀斯特地貌上興建的第一個大型水電站，是我國烏江梯級電站開發10座大中型電站的第一座，總裝機容量為三台21萬千瓦機組；電站大壩高165米，是當時我國在喀斯特地貌上興建的第一座高壩。20年來，這座水電站已累計發電500多億度電，為貴州的經濟建設做出的巨大貢獻。貴州“西電東送”首批開工項目——烏江渡水電站擴機增容工程，正在這裡進行緊張的建設，首台擴機機組將於2012年8月15日試投產發電。這座電站擴機增容項目完工後，將新增加2兩台25萬千瓦機組，原三台21萬千瓦機組將增容12萬千瓦，總裝機容量將達125萬千瓦。這座有20年歷史的水電大壩將在我國“西電東送”建設中煥發青春。

該水電站位於岩溶地區，防止壩基和兩岸滲漏是關鍵問題。自1958年起對壩址的工程地質和水文地質條件進行勘探，完成了大量的勘探試驗工作。採用高壓水泥灌漿帷幕與上游砂頁岩隔水層相聯接的防滲措施。帷幕線路布置，在壩體範圍內與壩軸線平行，自建基面垂直向下在玉龍山灰岩中形成幕體。左、右兩岸因被兩條大斷層將頁岩錯斷，形成滲漏通道，因此，兩岸防滲帷幕線路均自壩肩折向上游，並向山體內延伸。壩基帷幕總長1020m，帷幕線底部最深處達河床以下200m，帷幕總面積18.9萬m2，灌漿鑽孔總長約19萬m。採用不沖洗高壓水泥灌漿，最大灌漿壓力6MPa，壓力下限不低於2MPa。在左岸壩肩岩基內高程640～670m緊靠大壩建基面設置了長93m的混凝土防滲牆。在廠房下游邊線和廠房兩側設置有全長242m的水泥灌漿帷幕。河床以上較大溶洞清理后，回填混凝土。深部溶洞用高壓灌漿處理。壩基和兩岸處理后，在120m工作水頭下，每24h滲漏量20m3。實際揚壓力遠小於設計值。

為了更大程度滿足系統的調峰、調頻和事故備用需要，2003年12月完成了擴大裝機容量的施工。擴大裝機容量2×25萬kW，擴機后水庫死水位736m。擴機工程電站廠房採用地下式廠房布置方案，引水發電系統布置在壩下左岸山體內。擴機工程主要建築物包括岸邊壩式進水口、引水隧洞、尾水洞、尾水出口主廠房(長×寬×高：84.2×23.9×55.3m)、主變洞開關站、出線平台、進廠交通洞、地下廠房防滲排水設施等。除進水口的部分建築物及尾水出口、出線平台地面副廠房以外，其它均布置於地下。工程土石方明挖量35.35萬m，石方洞挖36.4萬m，混凝土總量13.34萬m。擴機工程概算總投資為8.33億元。