天生桥水电站

贵州南盘江上水电站

天生桥水电站位于广西隆林各族自治县原祥播乡、桠杈镇与贵州省安龙县德卧镇接壤处南盘江的雷公滩段峡谷上。由分期建设、连续施工的二级水电站组成。总装机容量252万千瓦，年平均发电量134.45亿千瓦时。一级电站。装机容量为120万千瓦，年发电量52亿千瓦小时。二级电站装机容量132万千瓦，年发电量50.5亿千瓦小时。第一台机组于1992年发电。

简介

天生桥一级站设计坝高180米，总库容108亿立方米，装机容量120万千瓦，年平均发电量52.45亿千瓦时，昆明勘测设计研究院于1982年6月承担该电站的勘测设计工作，同年12月完成选坝报告，1984年5月完成可行性研究报告，1986年9月完成初步设计报告，并经原水电部审查批准。美国哈扎公司、巴西咨询工程师团、工程特别咨询团为该电站咨询、评估后，对工程设计给予了充分肯定和良好评价。工程于1991年立项，同年6月导流隧洞开工，1994年底实现截流，1997年底下闸蓄水，1998年底首台机组并网发电。

二级电站拦河坝位于天生桥峡谷下游，厂坝间河道长14.5公里，落差181米。天生桥水电站首台22万千瓦机组于1993年1月建成发电，到2000年底，一、二级电站10台机组全部建成投产。

天生桥水电站由国家和广东、广西、贵州四方集资，中国南方电力联营公司代表业主单位进行施工管理。

基本概况

天生桥水电站坝址左岸属贵州安龙县，右岸属广西隆林县，上游距南盘江支流黄泥河上的鲁布革水电站约90公里，下游距天生桥Ⅱ级水电站7公里。电站东北向距贵阳市的直线距离为240公里，西距昆明市250公里。天生桥Ⅰ级水电站以发电为主，装机容量120万千瓦，保证出力40.52万千瓦，多年平均发电量52.26亿千瓦·时。电站建成后，还可提高下游天生桥Ⅱ级、岩滩和大化水电站的保证出力88.89万千瓦，增加年发电量40.77亿千瓦·时。库区淹没耕地4539公顷，迁移人口4.43万人。工程于1991年4月正式开工，1994年12月25日截，1998年12月第一台机组发电。

坝址以上集水面积50139平方公里，坝址多年平均径流量193亿立方米，多年平均流量612立方米/秒；多年平均悬移质输沙量1578万吨，推移质输沙量70万吨。主体工程按千年一遇洪水设计，相应流量20900立方米/秒，库水位782.87米，相应泄流量15282立方米/秒；按可能最大洪水校核，入库流量28500立方米/秒，相应库水位789.86米，相应下泄流量21750立方米/秒。水库系山区峡谷型水库，正常蓄水位780米，死水位731米，总库容102.57亿立方米，有效库容58亿立方米，具有不完全多年调节能力。电站最大工作水头143米，最小工作水头83米，设计水头126.65米。

大坝坐落在由石灰岩、砂岩、泥岩及泥灰岩组成的岩层上。坝址区地震基本烈度为6度，设计烈度为7度。

枢纽布置

工程由混凝土面板堆石坝、右岸放空隧洞及开敞式溢洪道、左岸引水系统及厂房等建筑物组成。

混凝土面板堆石坝，坝顶高程791米，防浪墙顶高程792米（墙高4.7米，露出坝顶1米），最大坝高178米，坝顶长1137米，坝顶宽12米，上下游坝坡均为1∶1.4。

溢洪道布置在右岸垭口处，全长1665米，其中引渠长1122米，引渠底宽120米，底部高程745米，引渠最大泄流量21750立方米/秒，最大流速3.8米/秒。渠道两侧为垂直边坡，每隔22米设12米宽的马道，不衬砌。引渠后紧接溢流堰，堰顶高程760米，设5孔弧形闸门，孔口宽13米、高20米。堰后为陡槽，槽长538米，中间设隔墙将陡槽分左、右两槽。左槽3孔，净宽47米，右槽净宽30米。槽后接挑流鼻坎，挑角45°，半径50米。泄槽用钢筋混凝土衬砌，设有5道掺气槽。放空隧洞置于右岸坝肩，进口底坎高程660米，全长1062.17米，前段为有压隧洞，长557.67米，圆形断面，内径9.6米；后段为无压隧洞，长489.5米，方形断面，宽×高为8米×11米。距进口339.17米处设事故闸门井，井高131米，内径11米，内设6.8米×9米事故平板定轮闸门，距进口560.67米有压隧洞末端为工作闸门室，设弧形工作门，尺寸为6.4米×7.5米。

引水道进口布置在坝上游左岸，进口尺寸长98米，宽27.5米，高79.5米，内设16扇拦污栅，1扇检修门及4扇事故门。进水口底板高程711.0米。引水道由4条内径9.6米、长551.49～652.86米的低压隧洞及其后的4条内径7～8.2米、长185米的高压钢管组成。

厂房为坝后地面式，顺河向布置，长145米，宽26米，高67米，内设4台单机容量为30万千瓦的混流式水轮发电机组，水轮机机型HLA330-LJ-530。变压器布置在上游侧副厂房屋顶上，发电机和变压器之间采用单独单元结线。

该电站枢纽布置的主要原则：充分利用坝址有利的地形、地质条件，避开不利因素；尽量利用建筑物的开挖料筑坝，降低工程造价；方便施工和运行管理。在右岸垭口巨厚层块状灰岩地区布置开敞式溢洪道，其开挖料作为坝体填筑料大部分可直接上坝，运距短，对大坝施工无干扰；右岸上游1号冲沟地形适宜于布置放空隧洞；左岸岩层倾向山里，有利于地面开挖工程，且成洞条件相对较右岸好，宜于引水发电系统和大断面导流隧洞的布置。

枢纽调度

天生桥二级水电站是一座高水头引水式水电站。坝上游库容很小，泥沙会很快淤到坝前，枢纽的首要任务是处理库内淤积问题。水库调度的原则应当是，在减少库区淤积、减少进洞沙量、确保运行安全的前提下，充分满足发电需要。天生桥一级水电站建成后，二级水电站泥沙问题将得到缓解，进一步考虑提高发电要求，调整运行方式。天生桥二级水电站初设阶段规定的正常蓄水位是645.0米，汛期限制水位637.0米.根据天然河道来水来沙条件及枢纽的防排沙要求，参考水库淤积计算及模型试验资料，制定的调度方式即：

(1)枯水期，河道流量小于800立方米/秒时，坝前水库水位壅高到设计蓄水位645.0米运行；

(2)初汛期，河道平均流量为800立方米/秒左右，坝前水位降到640.0米运行；

(3)汛期头场洪水涨峰阶段，坝前水位稳定在640.0米，随着落峰再逐渐降到637.0米运行；

(4)以后各次涨落峰时均稳定在637.0米运行。但当流量小于800立方米/秒时，坝前水位仍壅高到645.0米运行。

这种调度方式能使库区床面在较长时间内控制在较低高程，同时又能缓冲头场洪水溯源冲刷的势头，减少进洞的沙量。

安全监测

内部变形监测

（l）观测点布置大坝布置有3个观测断面，0+630断面为河床中部最大断面，右岸0十438断面在1/2坝高处，左岸0十918断面位于地形突变部位。在观测断面的665、692、725、758m高程，共布置有沉降测点50个，水平位移测点31个。

（2）观测仪器坝体内部垂直位移观测采用水管式沉降仪，水平位移观测采用引张线式水平位移计。天生桥大坝安装的垂直、水平位移计管线最大长度达350米，堪称世界第一。

面板挠度监测

面板挠度观测通常采用埋设测斜仪导管的方法，用活动式测斜仪观测导管的挠度变形。大坝面板坡长305米，如采用活动式测斜仪则存在以下问题：测绳太长可能产生测头下放困难；采用测头下放的辅助牵引装置，又耽心辅助牵引装置一旦发生故障，很难检修；观测耗费时间很长，也难以实现观测的自动化等。承建单位的巴西专家，根据辛戈坝的经验，建议采用电平器进行面板挠度观测，经参建各方认真研究，这一建议得到了采纳。电平器是一种固定式测斜仪，观测精度高，根据电平器观测的测点倾角变化可计算面板的挠度曲线。天生桥大坝3个观测断面的面板上游共布置64个电平器来观测面板挠度变形。

接缝监测

（1）周边缝沿周边缝布置有12组三向测缝计，观测缝面开度、沉降和切向位移相对变化。

（2）垂直缝在面板垂直伸缩缝的张性缝区、张性缝和压性缝过渡区，跨缝布置单向测缝计24 支，用来观测缝面开合变化。

（3）面板脱空观测大坝一期面板浇筑后，检查发现面板顶部与垫层料间有大面积脱空，决定在二期面板布置2组二向测缝计，观测面板和垫层料接触缝面的法向和切向变形；在三期面板布置7组观测面板脱空变形的二向测缝计。

表面变形监测

在坝体上、下游坝面和坝顶，共布置视准线8条，其中布置在一、二期面板顶部的视准线为施工期临时测线，水平位移观测采用视准线法，垂直位移用水准仪观测。

渗流压力监测

（1）坝体渗流压力在距趾板“X”线下游3米的垫层料区基础面，布置有坑埋式渗压计13支，用来观测周边缝后坝体的渗压。

（2）坝基渗流压力在趾板灌浆帷幕前后，布置有钻孔式渗压计21支，观测坝基渗压，了解帷幕阻渗效果。

（3）绕坝渗流水位在左、右岸坝肩，共布置16个钻孔测压管观测绕坝渗流水位。

渗流量监测

大坝下游布置了1个渗流汇集系统。在下游坝脚设置1道截水墙，拦截坝体渗水，使渗流汇集，通过布置在右岸的引渠流向下游，在引渠设置量水堰观测坝体渗流。在右岸坝肩排水系统的2个洞口布置了观测坝肩渗流量的量水堰。