厄瓜多爾CCS水電站調(diào)蓄水庫(kù)清淤報(bào)告中文版

1、調(diào)蓄水庫(kù)清淤報(bào)告目錄調(diào)蓄水庫(kù)清淤報(bào)告21. 前言32. 泥沙分析43清淤方式選擇54清淤方案54.1 清淤時(shí)段選擇54.2 清淤設(shè)備選型54.3 泥漿處理方案84.4 總體布置95配套土建設(shè)施設(shè)計(jì)115.1碼頭錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。6工程量清單121. 前言Coca Codo Sinclair（簡(jiǎn)稱(chēng)CCS）水電站為徑流式電站，位于南美洲厄瓜多爾國(guó)北部Napo省與Sucumbios省交界處、亞馬遜河水系Coca河流域，電站總裝機(jī)容量1500MW，安裝8臺(tái)沖擊式水輪機(jī)組。主要建筑物包括首部樞紐、輸水隧洞、調(diào)蓄水庫(kù)、壓力管道和地下廠房等。調(diào)蓄水庫(kù)位于Coca河右岸支流Granadillas溪上，壩址以上

2、控制流域面積7.2km2，多年平均徑流量0.99m3/s。調(diào)蓄水庫(kù)由面板堆石壩、溢洪道、導(dǎo)流兼放空洞組成。首部樞紐的引水通過(guò)輸水隧洞進(jìn)入調(diào)蓄水庫(kù)，輸水隧洞出口位于庫(kù)區(qū)左岸接近庫(kù)尾，壓力管道進(jìn)口塔架位于庫(kù)區(qū)右岸，與放空洞塔架并排布置。水庫(kù)正常蓄水位1229.50m，死水位1216.00m。按照電站運(yùn)行要求，調(diào)蓄水庫(kù)為日調(diào)節(jié)水庫(kù)，調(diào)節(jié)庫(kù)容88萬(wàn)m3，在輸水隧洞按設(shè)計(jì)引水流量222m3/s輸水入調(diào)蓄水庫(kù)時(shí)，調(diào)蓄水庫(kù)水位每日在4小時(shí)內(nèi)由1229.50m降到1216.00m，15小時(shí)水位基本維持在1216.00m附近，5小時(shí)內(nèi)水位由1216.00m升至1229.50m。由于1229.50m至1216.0

3、0m之間的天然庫(kù)容只有50.7萬(wàn)m3，其余部分調(diào)節(jié)庫(kù)容需要靠開(kāi)挖獲得。水庫(kù)最高洪水位按輸水隧洞設(shè)計(jì)引水流量222m3/s持續(xù)20分鐘，同時(shí)遇調(diào)蓄水庫(kù)區(qū)間兩年一遇洪峰流量24m3/s調(diào)洪而得，相應(yīng)水位1231.85m。面板堆石壩位于Granadillas溪，壩頂高程1233.50m，壩頂長(zhǎng)度135.00m，壩頂寬度10.00m，最大壩高58.00m。上游壩坡1:1.4，下游壩坡1:1.8，高程1210m處設(shè)3m寬?cǎi)R道。溢洪道位于左岸，頂高程1233.50m，設(shè)2個(gè)開(kāi)敞式表孔，單孔凈寬17.00m，堰頂高程1229.50m。下游泄槽縱坡0.17，采用底流消能，消力池池深1.60m，池長(zhǎng)23.00m

4、。泄水進(jìn)入los Gallos溪。放空洞位于右岸，為壓力洞，洞長(zhǎng)329.58m。進(jìn)口底板高程1198.00m，設(shè)有檢修門(mén)和事故門(mén)，孔口尺寸均為3.00m×3.00m（寬×高）。洞身直徑3m，縱坡0.0304。出口閘室底板高程1188.00m，設(shè)一扇弧形工作門(mén)，孔口尺寸2.20m×2.80m（寬×高），采用挑流消能。放空洞前期兼導(dǎo)流洞，后期僅作水庫(kù)放空之用，設(shè)計(jì)流量12m3/s。壓力管道進(jìn)口位于放空洞左側(cè)，兩孔并排布置，進(jìn)口底板高程1204.50m，設(shè)有攔污柵、檢修門(mén)和事故門(mén)，閘門(mén)孔口尺寸5.80m×5.80m。由于調(diào)蓄水庫(kù)死庫(kù)容較小，約28.6

5、萬(wàn)m3，水庫(kù)運(yùn)行后不到兩年就會(huì)淤滿(mǎn)，為保證機(jī)組正常發(fā)電運(yùn)行，必須采取有效措施保證壓力管道進(jìn)口前的淤積不影響發(fā)電。2. 泥沙分析入調(diào)蓄水庫(kù)泥沙包含Granadillas流域天然來(lái)沙及輸水隧洞引沙兩部分，其中河道天然年均來(lái)沙量3.46萬(wàn)t，占總沙量的2.4%；輸水隧洞年均引沙量143.4萬(wàn)t，占總沙量的97.6%。則多年平均入庫(kù)總沙量為146.86萬(wàn)t，約122.1萬(wàn)m3，其中懸移質(zhì)121.9萬(wàn)m3，推移質(zhì)僅0.2萬(wàn)m3。懸移質(zhì)顆粒中數(shù)粒徑為0.08mm，最大粒徑2mm，粒徑0.01mm0.25mm的顆粒占96%，其泥沙顆粒級(jí)配見(jiàn)表2.1。表2.1 泥沙級(jí)配表粒徑（mm）0.010.040.070

6、.10.250.5小于某粒徑沙重百分?jǐn)?shù)（%）4.418.642.56699.9100備注：淤沙容重1.2t/m3。根據(jù)水庫(kù)壅水排沙和敞泄排沙關(guān)系進(jìn)行調(diào)蓄水庫(kù)沖淤計(jì)算，結(jié)果表明，調(diào)蓄水庫(kù)年均淤積量約15.4萬(wàn)m3，各月平均淤積量見(jiàn)表2.2。為滿(mǎn)足電站完全調(diào)峰的要求，不影響調(diào)蓄庫(kù)容正常發(fā)揮作用，需要每年進(jìn)行水庫(kù)清淤。表2.2 調(diào)蓄水庫(kù)各月平均淤積量月份一月二月三月四月五月六月淤積量（萬(wàn)m3）0.780.841.161.331.682.02月份七月八月九月十月十一月十二月淤積量（萬(wàn)m3）2.231.641.220.920.790.763清淤方式選擇根據(jù)調(diào)蓄水庫(kù)區(qū)基本設(shè)計(jì)階段建筑物布置和環(huán)境保護(hù)要求，

7、該區(qū)域不適宜采用水力排沙設(shè)施（洞）排沙。為保證壓力管道進(jìn)口前形成較穩(wěn)定的排沙漏斗以保證電站正常發(fā)電，宜采用機(jī)械清淤方式，目前采用清淤設(shè)備定時(shí)清淤的方案。4清淤方案4.1 清淤時(shí)段選擇按照電站運(yùn)行要求，在輸水隧洞按設(shè)計(jì)引水流量222m3/s入調(diào)蓄水庫(kù)時(shí)，水位日變幅為0m13.5m，日水位變幅見(jiàn)表4.1。為保證水庫(kù)清淤時(shí)水位基本穩(wěn)定，清淤時(shí)間按不大于15h/d考慮，清淤水位為1216.0m，清淤時(shí)段見(jiàn)表4.1。清淤水位1216.0m，清淤水深約14m。表4.1 水庫(kù)水位變幅及清淤時(shí)段表水位變化時(shí)間（h）水庫(kù)水位（m）水位變幅（m）清淤時(shí)段（h）清淤水深（m）41229.51216.0013.5非清

8、淤時(shí)段151216.00常清淤時(shí)段14.051216.01229.5013.5非清淤時(shí)段4.2 清淤設(shè)備選型機(jī)械清淤一般分為挖泥船（鏈斗式、挖（抓）斗式、絞吸式）清淤、泵式（射吸式、潛水泥泵式、氣力泵式）清淤和虹吸式清淤。其中挖泥船在挖掘過(guò)程中泥沙流失量大，水體污染較重，設(shè)備笨重，挖深有限，不適宜小型深水水庫(kù)清淤。小型深水水庫(kù)的清淤設(shè)備主要采用潛水渣漿泵式、射吸式、虹吸式、氣力泵式清淤船。4.2.1清淤船型式的比較選擇（1）射吸式清淤船射吸式清淤船是機(jī)械式清淤與水力式清淤船的組合。運(yùn)用打水泵對(duì)沙層進(jìn)行噴射，使沙與水融為沙漿，再利用浮船上的抽沙泵將一定濃度的沙漿通過(guò)吸頭和輸漿管道抽排至壩外指定位

9、置。射吸式清淤船船體結(jié)構(gòu)為分體-拼裝式，運(yùn)輸方便，可以在水邊現(xiàn)場(chǎng)陸地拆卸和拼裝。清淤水深，排漿濃度10%30%。（2）潛水渣漿泵清淤船潛水泥泵清淤船是新型攪吸兩用抽沙清淤設(shè)備。潛水渣漿泵的抽沙過(guò)程是將泵潛在水下沙層，采用攪吸式抽沙模式。泵體下端的攪拌葉輪旋轉(zhuǎn)形成向下的水流沖擊、攪拌沙層，主葉輪通過(guò)進(jìn)沙口將攪起的沙水混合物（沙漿）吸入泵體，同時(shí)通過(guò)聯(lián)接到泵體出口的膠管將抽取的沙漿匯集到輸送用的主管道，再通過(guò)主管道將沙漿輸送到壩外指定位置。該設(shè)備主要由主機(jī)、浮船（平臺(tái)）、管路和輔助設(shè)備組成。主機(jī)采用LQ兩相流潛水渣漿泵，浮船由-浮箱、連接梁架、操作平臺(tái)等組成，用于承載主機(jī)、控制柜、升降機(jī)等設(shè)備。浮

10、船為分體-拼裝式，運(yùn)輸方便。每條船可安裝24臺(tái)LQ泵（正常工作開(kāi)13臺(tái)，1臺(tái)備用），各個(gè)LQ泵可以并聯(lián)組合使用，也可以任意多臺(tái)LQ泵組合或單獨(dú)使用。清淤時(shí)船體移動(dòng)靈活。清淤水深，排漿濃度平均30%，最大濃度65%。（3）虹吸式清淤船虹吸式清淤船系利用水庫(kù)水位和輸泥管出口間之水頭差為動(dòng)力所產(chǎn)生之管流，通過(guò)由操作船、吸頭、管道、聯(lián)接建筑物等組成的虹吸清淤裝置進(jìn)行清淤。虹吸清淤具有耗能低的優(yōu)點(diǎn)。但其有效清淤區(qū)域則受到大壩上下游水位落差大所限制。隨著輸泥管道長(zhǎng)度增加，水頭損失相應(yīng)增大，排泥效率隨之降低。排漿濃10%20%。（4）氣力泵清淤船由工作船將氣力泵沉置于淤泥面上，以壓縮空氣為動(dòng)力將庫(kù)底泥漿分股

11、壓入泵體內(nèi)，再采用氣力噴射泵揚(yáng)起通過(guò)輸泥管輸送至預(yù)定位置。氣力泵清淤適宜于深水作業(yè)，但其能量利用率很低, 。排漿濃10%30%。根據(jù)水庫(kù)清淤的條件，結(jié)合上述清淤設(shè)備的工作原理及優(yōu)缺點(diǎn)，初步擬選潛水渣漿泵清淤船。4.2.2清淤船選型根據(jù)年淤積量15.4萬(wàn)m3和清淤船挖沙效率確定設(shè)備選型。根據(jù)清淤能力，選擇1艘潛水渣漿泵清淤船，船上安裝3臺(tái)LQ泵（正常工作開(kāi)12臺(tái)，1臺(tái)備用），每個(gè)LQ泵可以并聯(lián)組合使用，也可以單獨(dú)使用。船體結(jié)構(gòu)為分體-拼裝式，既方便現(xiàn)場(chǎng)拆卸、拼裝，又能抵御風(fēng)浪安全運(yùn)行。且渣漿泵清淤船清淤時(shí)對(duì)水體擾動(dòng)相對(duì)較小，因此考慮清淤時(shí)不影響發(fā)電。清淤船技術(shù)參數(shù)為：船長(zhǎng)×船寬=12m

12、×7m；輸送距離1500m；55kw控制柜2臺(tái)；2.2KW電機(jī)、減速器及卷?yè)P(yáng)機(jī)各2套；LQ150-480潛水渣漿泵3臺(tái)，其技術(shù)指標(biāo)詳見(jiàn)表4.2。表4.2 潛水渣漿泵技術(shù)指標(biāo)表泵型流量Q（m3/h）揚(yáng)程H(m)轉(zhuǎn)速N（rpm）電機(jī)功率Ng（kw）最大輸送質(zhì)量Rm（t/m3）LQ150-48030035980551.5LH200-6301000509802501.51臺(tái)泵排漿量為300 m³/h；沙水混合物中沙的平均含量30 (最大濃度65%) ；每天工作時(shí)間8小時(shí)； 每月工作25天；1臺(tái)泵清淤能力為：300×30×8×25=1.8萬(wàn)m3/月；1臺(tái)

13、泵耗費(fèi)水量為：300×70×8×25=4.2萬(wàn)m3/月；每臺(tái)船上配置3臺(tái)泵，其中1臺(tái)備用。清淤船的效率為1.83.6萬(wàn)m3/月。為滿(mǎn)足水上交通運(yùn)輸，需要配置一艘交通船。4.3 泥漿處理方案結(jié)合本工程實(shí)際，清淤船抽出的泥漿排放和堆積主要有沉沙池集中沉淀清理方案、就近直接排泄壩下游河道方案、繞行遠(yuǎn)排至COCA河方案。通過(guò)對(duì)各方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選用方案2即泥漿就近直接排入調(diào)蓄水庫(kù)壩下游河道方案。詳細(xì)比較見(jiàn)表4.3。表4.3 泥漿處理方案比較表序號(hào)比較內(nèi)容方案1（沉沙池集中沉沙處理）方案2（就近排泄壩下河道）方案3（遠(yuǎn)排至COCA河）1技術(shù)方案在溢洪道左側(cè)布置沉沙池，泥

14、沙由管道輸送至沉淀池，待其沉淀后，采用挖掘機(jī)配自卸汽車(chē)將沉淀后的泥沙運(yùn)至渣場(chǎng)。泥漿通過(guò)輸漿管道翻過(guò)壩頂后直接排泄至下游河道。泥漿通過(guò)輸漿管道翻過(guò)壩頂后，沿下游河道敷設(shè)的管道直接排泄COCA河。2管道長(zhǎng)度及土建工程量管道長(zhǎng)870m，石方開(kāi)挖15000m3，混凝土1280m3。敷設(shè)管道長(zhǎng)900m。敷設(shè)管道長(zhǎng)3400m。3對(duì)環(huán)境影響需要在溢洪道左岸開(kāi)挖長(zhǎng)*寬*深=70*25*4.5沉沙池。每年需要堆存15.4萬(wàn)m3的渣，總渣場(chǎng)容量770萬(wàn)m3。沉沙池開(kāi)挖減少庫(kù)區(qū)植被，渣場(chǎng)占地面積大，對(duì)環(huán)境影響較大。調(diào)蓄水庫(kù)下游河道平均流量0.99 m3/s，天然含沙量0.92kg / m3。清淤排泄河道的泥漿流量為

15、0.17m3/s，平均含沙量360kg/m3。河道陡，且排泄泥沙均為粉細(xì)粒，不會(huì)對(duì)下游河道造成淤積，影響河道過(guò)流能力。COCA河平均流量326 m3/s。清淤排泄流量與COCA河天然流量相比很小，對(duì)下游河道幾乎無(wú)影響。長(zhǎng)輸漿管道敷設(shè)管理需要征地，若采用沉管時(shí)無(wú)需征地。4運(yùn)行管理及運(yùn)行費(fèi)沉淀池內(nèi)沉積的泥沙需要定期進(jìn)行清理，并運(yùn)輸至指定的棄渣場(chǎng)，運(yùn)行管理復(fù)雜，且運(yùn)行費(fèi)用高。運(yùn)行管理方便，運(yùn)行費(fèi)低。運(yùn)行管理方便，但是輸漿管道長(zhǎng)，需要進(jìn)行管道維護(hù)管理，運(yùn)行費(fèi)較高。5綜合分析泥沙需要沉淀處理，土建及運(yùn)行費(fèi)高，另外，棄渣場(chǎng)需要征地。泥沙漿直接排入下游河道，無(wú)需對(duì)泥沙進(jìn)行沉淀、固化處理，節(jié)省泥沙處理及棄渣場(chǎng)

16、防護(hù)等費(fèi)用，運(yùn)行費(fèi)低。 泥沙漿直接排入COCA河道，對(duì)下游河道無(wú)影響，節(jié)省泥沙處理及棄渣場(chǎng)防護(hù)等費(fèi)用。但由于輸漿管道長(zhǎng)達(dá)3400m，需增加中間接力泵。運(yùn)行費(fèi)較方案2高。4.4 總體布置水庫(kù)清淤總體布置包括作業(yè)區(qū)域及清淤船布置、輸沙管道敷設(shè)等。（1）清淤船位選擇從庫(kù)區(qū)泥沙淤積形態(tài)、壩前斷面淤積高程分析，泥沙淤積主要集中在壩前350m范圍內(nèi)，壩前至壓力管道進(jìn)口斷面河床為水平淤積，壓力管道進(jìn)口斷面至輸水隧洞消力池出口斷面河床淤積比降約0.5，水庫(kù)淤積縱剖面見(jiàn)圖4.1。圖4.1 調(diào)蓄水庫(kù)淤積縱剖面圖壓力管道進(jìn)口沖刷漏斗縱向（進(jìn)洞方向）長(zhǎng)32m，橫向?qū)?8m。沖刷漏斗縱向形態(tài)見(jiàn)圖4.2，沖刷漏斗進(jìn)口斷面

17、橫向形態(tài)見(jiàn)圖4.3。圖4.2 壓力管道進(jìn)口沖刷漏斗縱剖面圖圖4.3 壓力洞前沖刷漏斗洞口橫斷面作業(yè)區(qū)域及清淤船位置選擇除考慮要把庫(kù)區(qū)一定范圍的泥沙抽吸排出外，還要保證清淤船作業(yè)安全及壓力管道等運(yùn)行安全。綜合分析，初步擬定清淤船布置在2個(gè)區(qū)域工作，即距壩前距離約50m和距輸水隧洞消力池出口距離約120m處。清淤船位置布置見(jiàn)總體布置圖ID-EMC-CIV-P-P-7006-A0。清淤船采用錨纜定位，先清理1區(qū)，再清理2區(qū)，利用水庫(kù)蓄水時(shí)段，水位相對(duì)較穩(wěn)定且滿(mǎn)足清淤船吃水深度時(shí)，實(shí)現(xiàn)清淤船工作區(qū)（1區(qū)、2區(qū)）的轉(zhuǎn)移。（2）泥沙輸排系統(tǒng)布置目前，長(zhǎng)距離輸沙工程常用的管材主要有鋼管、球墨鑄鐵管、聚乙烯工

18、程朔料管（ABS、UPVC、PE管等）、PCCP管等。根據(jù)本工程特點(diǎn)及管道輸沙能力，水面和陸上輸漿管道均采用聚乙烯高分子塑料管，管徑¢200mm。聚乙烯管具有自重輕、內(nèi)壁光滑、耐磨損、柔韌性好、強(qiáng)度高，在水中敷設(shè)施工方便，能適應(yīng)水庫(kù)中風(fēng)浪的沖擊晃動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。水面敷設(shè)浮管，浮體采用聚乙烯外殼圓柱形泡沫材料，輸漿管和浮體配合一體敷設(shè)于水面；陸上輸漿管沿庫(kù)岸布置，翻越壩頂，沿壩后岸坡至排水洞出口附近，詳見(jiàn)總體布置圖ID-EMC-CIV-P-P-7006-A0。5配套土建設(shè)施設(shè)計(jì)清淤配套土建設(shè)施主要為停靠挖泥船的碼頭。5.1碼頭位置選擇 調(diào)蓄水庫(kù)相對(duì)較狹窄，碼頭布置應(yīng)盡量考慮少影響或者不影響周邊建筑物（包括輸水隧洞出口、壓力管道進(jìn)口、溢洪道及面板堆石壩）的正常運(yùn)行及安全，結(jié)合地形、地質(zhì)條件，清淤碼頭布置在水庫(kù)右岸，壓力管道進(jìn)水口和面板壩之間，該區(qū)域水力條件相對(duì)穩(wěn)定，水流流速較小，且距離壓力管道進(jìn)口和面板堆石壩距離相對(duì)較遠(yuǎn)，對(duì)周邊建筑物的安全運(yùn)行影響較小。5.2碼頭型式選擇根據(jù)電站運(yùn)行條件和清淤要求，為保證清淤水位變幅基本穩(wěn)定，清淤水位選用1216m。為滿(mǎn)足清淤期間交通船?？堪督煌澳茉囱a(bǔ)給，碼頭選用斜坡碼頭型式，并設(shè)