乌江渡水库

简介

乌江渡水电站(Wujiangdu Hydropower Station) 是对乌江流域实施梯级开发兴建的第一座大型水电站，位于乌江中游遵义县乌江镇，南距贵阳105公里，北离遵义55公里。工程先后由长江流域规划办公室、中南勘测设计院设计，集团公司水电八局负责施工。1970年开始施工准备，中间因补做地质工作停工二年，1974年开始浇筑大坝混凝土，1979年第一台机组发电，1983年竣工。该电站向贵州、四川送电，支援两省工农业建设，是西南电网的骨干电站之一。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；三号机组安装调试完成后，于1982年12月4日投产发电，比原计划提前27天。电站总装机63万千瓦，多年平均发电量31.05亿千瓦小时，是中国在大陆岩溶地区修建的第一座大型水电工程。

修建背景

乌江是云贵高原上的一条大河，长江的主要支流之一。它发源于云、贵两省交界线上的乌蒙山东麓。源头河段叫做三岔河。在贵阳之西北与六冲河汇合成乌江上游干流。乌江干流大体上沿近东西向经乌江渡穿越川黔线。经思南北上，再经龚滩转向西北，于四川涪陵注入长江。分别在川黔线以西、以东的猫跳河和清水江，是乌江中上游南侧（右岸）的两条主要支流。乌江中游穿行在大娄山以东的崇山峻岭之间。由于河水侵蚀和地下水溶蚀，往往形成两、三百米深的峡谷。乌江干支流水急滩多，水能资源丰富。

乌江渡位于川黔线上、乌江南（右）岸，是贵州省遵义市遵义县的一个城镇。其北面是遵义市（较近），南面是贵阳市（较远），西面是毕节县，东面是玉屏县。

乌江渡水电站位于乌江渡以西附近，乌江中上游峡谷河段。这是世界上岩溶地貌发育最典型的地区之一。

乌江渡水电站设计与施工质量优良。自1979年蓄水发电以来，坝基渗漏微小，扬压力远低于设计值，各泄洪建筑物以及电站机组设备运行情况良好。被评为全国优秀工程之一。

乌江渡水电站工程质量优良。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。革新成果791项。其中有9项达到国内先进水平，成功地解决了岩溶地区建设水电站的水库防渗、大坝基础稳定、泄洪及施工后期导流等重大技术难题，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。乌江渡水电站自开工以来，精打细算，共节约资金8000多万元，木材1万多立方米，水泥11万多吨。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。

发电能力

乌江渡水电站共装有三台高水头大型水轮发电机组。单机容量21万千瓦，总装机容量为63万千瓦，年发电量33.4亿度。它的总装机容量约占贵州省水火电总装机容量的40%。该电站全部建成投产，使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，除满足贵州省的用电需要外，还将多余的电输往四川，主要补充重庆地区电力之不足。

主要结构

乌江渡水电站控制流域面积：27790平方公里。

多年平均流量：502立方米/秒。

设计洪水流量：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，

设计尾水位：668.3米。

最低尾水位：625.72米。

总库容：23亿立方米。

主坝坝型：混凝土拱形重力坝。

坝顶高程：765米。

最大坝高：165米（为当时我国已建成水电站的第一高坝）。

坝顶弧长：368米。

坝体工程量：193万立方米。

主要泄洪方式：坝顶溢流、隧洞泄洪。

坝体在700米高程以下为整体结构，横缝灌浆；700米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。

主坝中部为溢流坝，设有4个溢流表孔。溢流孔设有弧形闸门（13×19 ），并设有检修闸门井和工作闸门井。溢流面（板）末端挑流鼻坎高程669.367米。溢流坝顶设有行车和闸门启闭设备。

溢流坝北、南两侧设有左、右溢洪道。两岸分别设有左、右岸泄洪洞。在坝体内，左、右泄洪洞高程720米。左、右泄洪道内侧左、右泄洪中孔高程680米。导流底孔高程628.7米。

电站主厂房为坝后式厂房。付厂房在主厂房上游侧的坝内。主厂房与坝体之间设有厂坝分缝。坝体下游面22万伏开关站基面高程686米。引水钢管埋设在坝体内，进水口高程700米。水轮机的安装高程622.5米。

坝体下游面人行道高程724.2米。

坝顶左侧设置有升船机。坝体上还安装有拦污栅等设备。

上游围堰右岸设有导流隧洞。在平面上它位于右岸泄洪洞外侧（靠河道一侧）。右岸泄洪洞内侧（靠山里一侧）设有放空洞。在立面上，放空洞在右岸泄洪洞和导流洞之间（高程在680米和700米之间）。

左岸有上坝隧洞。右岸有进厂交通洞。

坝基进行了固结灌浆。在坝基上游侧和厂基下游侧分别设置了防渗帷幕。

坝轴线位于坝基上游帷幕前面。

地质特征

乌江渡水电站坝址河段两岸山高300余米。河水位625.7米。河面宽70米。700米高程以下谷坡坡度约为60°，700米高程以上谷坡坡度约为40°。河谷呈“V”型。

坝基地层为下三叠统玉龙山石灰岩（T1）总厚度233米。按岩性可分为两大层：第一大层（T1）以深灰色中厚层和薄层石灰岩为主，夹多层极薄的炭质页岩和钙质页岩，厚110米。依页岩夹层的多少，第一大层可分为三个小层。第二大层（T1）为深灰色厚层块状和中厚层致密石灰岩，夹极少量炭质页岩和炭质薄膜，厚123米。石灰岩坚脆质纯，平均饱和极限抗压强度在600公斤/厘米以上。

玉龙山石灰岩以下，据坝趾50米处，为下三叠统九级滩页岩——粘土页岩（T1），厚55～83米。坝后式厂房距九级滩页岩仅20米。玉龙山石灰岩之上，为下三叠统沙湾堡页岩（T1）坝址上游1公里处，地层至西向东倒转。坝址区地层走向NE 5°～15°，倾向NWW（上游），倾角60°左右。坝区地质构造主要受燕山期NNE向构造体系控制。地层在近东西向应力场作用下，强烈挤压、倒转，并产生多组断裂及扭曲破裂，构造破坏严重。其中，右岸断裂密集，岩体完整性差。

玉龙山石灰岩地下岩溶发育。岩溶形态有溶洞、暗河、竖井及斜井等。两岸已见溶洞14个，可测长度1456米，总体积达86193立方米（右岸77843立方米）。岩溶发育主要规律是：

⑴、发育强度与石灰岩性状和夹层岩性有关。第二大层较第一大层发育。在第一大层中，第二小层岩溶最发育，第三小层次之，第一小层最弱（夹层最多）。

⑵、发育方向受构造控制。主要方向为NNE向（岩层走向）及NWW向（张性断裂方向）。局部受NE向构造控制。

⑶、发育成层性明显。右岸岩溶可分为四层，其高程分别为：630～640米、660～670米、695～705米和725～735米，与乌江两岸阶地高程基本相应。其余各高程岩溶以垂直岩溶为主，并与各层水平溶洞相连，形成树枝状岩溶系统。在近代河床以下300米的深度，亦见有沿NE向断层垂直发育的深部岩溶。

坝基工程地质条件右岸较差，左岸次之，河床较好。

上述坝型结构特点决定了两岸坝肩深部抗滑稳定条件是影响大坝安全的重要因素之一。分析坝肩抗滑稳定条件，主要是要查明和分析700米高程以下拱形重力坝的两岸坝肩拱座基础部位的岩体中，沿拱座方向（北西西向）和底平面有无明显而连续的软弱结构面存在。这是坝肩深部抗滑稳定的关键因素或控制因素。

复杂的地质条件决定了乌江渡水电站的主要工程地质问题是：⑴、库、坝区渗漏；⑵、坝基和坝肩，主要是右岸坝肩的深部抗滑稳定问题。为了防渗和提高坝基、坝肩岩体的整体性和稳定性，对坝基进行了固结灌浆；设置了防渗帷幕，并与两岸上游相对隔水层相连接；对右坝肩的软弱结构面进行了专门的处理，同时采取了改选坝型等措施。

修建原理

乌江渡水电站坝基岩体内软弱结构面的发育没有明显的分异，不同方向的裂隙普遍存在。在这种情况下，深部滑动面往往是由坝基内最大剪应力带的分布所决定。因此，在设计过程中，需要沿最大剪应力带，并根据这个带的综合工程地质性质指标，校核坝基的深部抗滑稳定性。据试验和有限单元法计算，由于距河床坝段很近的下游九级滩页岩强度低，变形大，因而应力在玉龙山石灰岩内高度集中，其剪应力最高带与坝底面约成20°～25°的交角。实际上，坝基内也确实有一组裂隙沿这一方向发育。因此，根据这个带的加权平均（包括裂隙与完整岩石）抗剪强度指标，校核了坝基岩体深部抗滑稳定性。结果发现，按原来设计的坝型，坝基岩体深部抗滑稳定性不能满足要求。于是，将原设计的一般类型的重力坝改为拱形重力坝，把20%～30%的水平推力传到两岸坝肩上，以保证大坝有足够的抗滑稳定性。这样一来，对于选定的拱形重力坝，河床坝基和左坝肩的深部抗滑稳定安全系数分别达到4.67和4.69，均能满足稳定性要求。虽然右坝肩在天然状态下稳定性较差，但是对右坝肩主要软弱结构面进行专门处理后，亦能满足拱形重力坝的稳定性要求。

施工特点

施工方面，成功地采用人工砂石料，建成了年产200万吨的砂石加工系统，多年平均生产成本为9．13元/米3；采用高压水泥灌浆帷幕，成功地解决了水库渗漏问题，帷幕总长约1000米，帷幕灌浆钻孔总深度达19万米；试制成功压力为100公斤/厘米2的高压灌浆机，实际使用最大灌浆压力60公斤/厘米2；采用大型钢木模板及混凝土预制坝面、廊道模板；在混凝土中使用不同性能的外加剂，单位体积混凝土平均水泥耗量为195公斤；在施工工艺不断革新的基础上，各主要施工工序实现了综合机械化，多年平均全员劳动生产率为4028元，节约了大量建设投资。

历史沿革

乌江渡水电站是我国20世纪80年代初在贵州喀斯特地貌上兴建的第一个大型水电站，是我国乌江梯级电站开发10座大中型电站的第一座，总装机容量为三台21万千瓦机组；电站大坝高165米，是当时我国在喀斯特地貌上兴建的第一座高坝。20年来，这座水电站已累计发电500多亿度电，为贵州的经济建设做出的巨大贡献。贵州“西电东送”首批开工项目——乌江渡水电站扩机增容工程，正在这里进行紧张的建设，首台扩机机组将于2012年8月15日试投产发电。这座电站扩机增容项目完工后，将新增加2两台25万千瓦机组，原三台21万千瓦机组将增容12万千瓦，总装机容量将达125万千瓦。这座有20年历史的水电大坝将在我国“西电东送”建设中焕发青春。

该水电站位于岩溶地区，防止坝基和两岸渗漏是关键问题。自1958年起对 坝址的工程地质和水文地质条件进行勘探，完成了大量的勘探试验工作。采用高压水泥灌浆帷幕与上游砂页岩隔水层相联接的防渗措施。帷幕线路布置，在坝体范围内与坝轴线平行，自建基面垂直向下在玉龙山灰岩中形成幕体。左、右两岸因被两条大断层将 页岩错断，形成渗漏通道，因此，两岸防渗帷幕线路均自坝肩折向上游，并向山体内延伸。坝基帷幕总长1020m，帷幕线底部最深处达河床以下200m，帷幕总面积18.9万m2，灌浆钻孔总长约19万m。采用不冲洗高压水泥灌浆，最大灌浆压力6MPa，压力下限不低于2MPa。在左岸坝肩岩基内高程640～670m紧靠大坝建基面设置了长93m的混凝土防渗墙。在厂房下游边线和厂房两侧设置有全长242m的水泥灌浆帷幕。河床以上较大溶洞清理后，回填混凝土。深部溶洞用高压灌浆处理。坝基和两岸处理后，在120m工作水头下，每24h渗漏量20m3。实际扬压力远小于设计值。

为了更大程度满足系统的调峰、调频和事故备用需要，2003年12月完成了扩大装机容量的施工。扩大装机容量2×25万kW，扩机后水库死水位736m。扩机工程电站厂房采用地下式厂房布置方案，引水发电系统布置在坝下左岸山体内。扩机工程主要建筑物包括岸边坝式进水口、引水隧洞、尾水洞、尾水出口主厂房(长×宽×高：84.2× 23.9× 55.3m)、主变洞开关站、出线平台、进厂交通洞、地下厂房防渗排水设施等。除进水口的部分建筑物及尾水出口、出线平台地面副厂房以外，其它均布置于地下。工程土石方明挖量35.35万m，石方洞挖36.4万m，混凝土总量13.34万m。扩机工程概算总投资为8.33亿元。