广州抽水蓄能电站上下库.docx
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广州抽水蓄能电站上下库
广州抽水蓄能电站上、下库
大坝安全第二次定期检查报告
国家电力监管委员会大坝安全监察中心
广州抽水蓄能电站上、下库大坝安全第二次定期检查专家组
二○○九年四月
广州抽水蓄能电站上库坝上游立视
广州抽水蓄能电站下库坝俯视图
广州抽水蓄能电站上、下库
大坝安全第二次定期检查专家组
序号
姓名
单位
分工
签名
1
罗绍基
广东蓄能发电有限公司
顾问/院士
2
文洪
国家电力监管委员会
大坝安全监察中心
组长/水工
3
吴澄
闽江工程局
施工
4
郑治
贵阳勘测设计研究院
水工
5
陈福荣
广东省水利电力勘测设计院
金结
6
赵花城
国家电力监管委员会
大坝安全监察中心
监测
7
何雷霆
浙江省水库管理总站
水工
核定:
谢霄易
审查:
文洪
校核:
赵花城
统稿:
毛晓民
1工程概况
2
广州抽水蓄能电站位于广东省从化市境内,距广州直线距离约90km,是配合大亚湾核电站安全运行和解决华南电网填谷调峰的一座大型抽水蓄能电站。
电站安装8台300MW可逆式抽水发电机组,总装机容量2400MW,为日调节纯抽水蓄能电站,发电调节库容1400万m3,事故备用库容300万m3。
电站枢纽主要建筑物由上库钢筋混凝土面板堆石坝(简称:
上库坝)、下库碾压混凝土重力坝(简称:
下库坝)、引水系统、地下厂房系统、尾水系统等组成,为一等大
(1)型工程,上水库、高压输水系统、地下发电厂房洞室群、地面开关站和下水库等部位的主要建筑物为1级建筑物,上、下库大坝均按1000年重现期洪水设计,10000年重现期洪水校核。
电站上、下水库均为天然盆地,周边大部份为花岗岩包围,水库蓄水后,地下水位分别高于正常蓄水位,并呈缓慢上升趋势。
因此,受水库周边的地形、地质条件和地下水位的控制,上、下水库库水均不致向库外渗漏。
枢纽所在区域属相对稳定地块,地震基本烈度为Ⅵ度。
1.1上水库
上水库位于流溪河流域牛拦河召大水上游的陈禾洞盆地,库盆底高程750~800m。
坝址位于盆地出口峡谷处,集水面积5.0km2。
水库正常蓄水位816.80m,相应库容为2408万m3;设计洪水位818.30m,相应库容为2575万m3;校核洪水位818.71m,相应库容为2618万m3;死水位797.00m,死库容722万m3。
上水库大坝为钢筋混凝土面板堆石坝,坝顶高程820.00m,防浪墙顶高程为821.20m,防浪墙底高程为817.30m,最大坝高68m,坝顶长318.52m,坝顶宽7.00m,上下游坝坡均为1:
1.4,下游坡每20m设一马道。
混凝土面板厚度为30cm~50cm,面板垂直缝间距6m或12m。
趾板宽度分别为5.00m、4.00m、3.00m,其厚度相应分别为60cm、55cm及50cm。
坝体分区从上游至下游依次为垫层区(含特殊垫层区)、过渡区、主堆石区、次堆石区和下游块石护坡,垫层和过渡区厚度分别为2m及4m。
泄洪设施为左岸开敞式侧槽溢洪道,堰顶高程为816.80m,溢流前沿总长约46m,由溢流堰、控制段、泄槽、挑流鼻坎等部分组成,净宽43.67m,为无闸门控制的自由溢流,最大下泄流量为257m3/s,挑流消能。
左岸山体布置施工导流洞兼放空洞,洞身长414.55m。
施工导流洪水标准为10年一遇,流量35.3m3/s。
混凝土堵头为3.00m´3.45m(宽´高)的矩形断面,长11m。
需要时可以开启小闸门及堵头阀门进行水库放空。
坝基岩石为燕山三期粗粒花岗岩,局部有燕山四期中细粒花岗岩,岩性单一,河床岩石裸露,断层和节理多为陡倾角并局部有蚀变现象。
山坡覆盖全风化岩层,一般厚度为2m~5m,强风化带一般为4m~8m。
1.2下水库
下水库坝址位于小杉盆地九曲水峡谷进口段,坝址河谷狭窄,两岸山体雄厚对称。
河床岩石裸露,为燕山三期粗粒黑云母花岗岩。
两岸的全、强风化带不深,弱风化带岩石坚硬,虽断裂发育,但断层胶结较好,没有较大的地质构造,集水面积13km2。
水库正常蓄水位287.40m,相应库容为2342.0万m3;设计洪水位289.50m,相应库容为2683.5万m3;校核洪水位289.88m,相应库容为2748.0万m3;死水位275.00m,死库容为629万m3。
下水库大坝为碾压混凝土重力坝,坝顶高程290.00m,防浪墙顶高程为291.00m,最大坝高43.50m,坝顶长153m,坝顶宽7.00m~9.50m。
大坝外面一层2m~4m的常规混凝土包着里面的碾压混凝土体:
坝体上游面设常态混凝土防渗层,约在279m高程以上改为全断面常态混凝土;建基面设1.5m厚常态混凝土垫层,基础廊道四周亦为常态混凝土,其余部位为碾压混凝土。
大坝碾压混凝土为整体浇筑,不分缝。
在河床坝段布置开敞式溢洪道,“WES”型剖面堰,堰顶高程285.60m,共分两孔,每孔净宽9m,中墩宽2m,2扇平板钢闸门由坝顶两台固定式启闭机进行控制和操作,最大下泄流量为327.6m3/s,挑流消能。
在桩号0+53.50m设一φ80cm引水钢管,其进口中心高程为265.40m,进口设有拦污栅及事故闸门,出口接坝后小水电站,最大发电流量272m3/s。
2006年电厂在钢管末端分岔出一根排洪支管,最大泄流量为5.64m3/s。
因此,经水库统一调度后可供水、发电和调洪。
1.3工程建设简要过程
工程分两期建设。
第一期工程安装4台300MW机组,总装机容量1200MW,从1989年5月开始施工到1994年底全部建成,于1996年10月全面通过国家验收。
其中,上库坝于1989年12月开工,1991年4月开始蓄水,1992年9月完工;下库坝于1990年12月开工,1992年4月下闸蓄水,1993年5月完工。
第二期工程安装4台300MW机组,总装机容量1200MW,从1994年9月开始施工到2000年7月全部建成投产,于2000年11月完成二期工程竣工质量检查(代安全鉴定)工作。
工程由广东省水利电力勘测设计研究院设计,中国水电第十四工程局广东分局施工,中国水利水电咨询中南公司监理。
3首次定期检查结论和意见
4
2.1主要结论
广州抽水蓄能电站大坝安全首次定期检查工作由广东省电力集团公司/广东省粤电资产经营公司组织进行,聘请了以中国工程院谭靖夷院士为组长的专家组开展定期检查,该工作于2000年12月开始,2002年4月完成,上、下库大坝均评定为正常坝。
大坝中心审查意见如下。
2.1.1上水库
广州蓄能电站上库大坝建筑物等级和洪水标准符合现行规范要求;洪水复核成果可信,溢洪道泄洪能力满足要求,大坝可以抵御10000年重现期洪水;坝体结构完好,未见明显凹陷、裂缝;坝下游坡及岸坡未见渗水现象;近坝库岸稳定;大坝已经受机组发电、抽水工况库水位频繁涨落的反复荷载作用,也多次经受略高于正常蓄水位的考验;大坝监测资料分析表明,坝体及坝基渗流量较小,坝体水平位移、沉降变形已趋于稳定,大坝运行正常。
对照《水电站大坝安全检查施行细则》第四十二条的规定,同意广东省粤电资产经营公司的意见,上库大坝评为正常坝。
意见和建议:
(1)建议充分利用上水库低水位时段,对面板裂缝进行检查和处理。
(2)考虑到抽水蓄能电站库水位日变幅较大,升降速度也较快,人工观测较难满足“同步”观测的要求,建议对上库大坝的重点监测项目和环境量实现监测自动化。
(3)上库蓄水以来,溢洪道仅在2001年7月17日经过一次小流量的溢流,造成鼻坎下游河床块石护面局部冲刷,应引起注意。
(4)对导流洞封堵门上的小闸门,宜恢复其启闭功能,以便在需要时可以开启小闸门及堵头阀门进行水库放空。
2.1.2下水库
广州蓄能电站下库大坝建筑物等级和洪水标准符合现行规范要求;洪水复核成果可信,大坝可以抵御10000年重现期洪水;坝体结构完好,无结构性裂缝;近坝库岸稳定;泄洪闸门及启闭设备完好;大坝监测资料分析表明,大坝水平、垂直位移变化规律正常,坝体及坝基渗漏量微小;碾压混凝土内部虽存在不密实等缺陷,且左右岸部分坝段扬压力实测值大于设计值,但经设计复核坝体抗滑稳定满足规范要求,目前大坝运行正常。
对照《水电站大坝安全检查施行细则》第四十二条的规定,同意广东省粤电资产经营公司的意见,下库大坝评为正常坝。
意见和建议:
(1)鉴于碾压混凝土存在层面结合不良、内部不密实等缺陷,原来19个补强灌浆孔未取得应有的效果。
因此,有必要对碾压混凝土再进行一次密实性灌浆,以确保大坝长期运行安全。
(2)考虑到在遭遇10000年重现期洪水时,如8台机组仍然满发,校核洪水位将达到290.33m,超过坝顶高程0.33m。
因此,实际运行中,当遇到校核洪水时,应控制运行方式,以保坝安全为前提。
(3)基础廊道排水孔析出物较多,建议加强观察,以跟踪其发展变化,并研究处理措施。
(4)两岸部分坝段坝基扬压力偏高,应加强监测,并视情况采取必要的补强加固措施。
(5)大坝迎水面水位变动区混凝土受HCO—侵蚀,已出现表面水泥浆被蚀露砂或露石,建议进行表面防护。
(6)考虑到抽水蓄能电站库水位日变幅较大,升降速度也较快,人工观测较难满足“同步”观测的要求,建议对下库大坝的重点监测项目和环境量实现监测自动化。
2.2主要问题的落实情况
首次定检结束后,广东蓄能发电有限公司根据“意见和建议”的要求,陆续进行了落实,2006年实现了上、下库水位、气温、降雨以及上库渗流量、下库大坝变形等项目的监测自动化,其它建议落实情况分述如下。
2.2.1上水库大坝
(1)2001年位于溢洪道下游的块石护面,在溢洪道泄水时受到冲刷,有些块石被掏空,冲刷后,电厂对发生破坏的部位进行了加固,目前状况良好。
(2)导流洞进口钢闸门上的2个φ400mm液压开启锥形阀,设计时即未作永久设备考虑,水库蓄水后即报废停用,由于闸门上的油压开关设备不齐全,一直不具备放水功能,未作恢复处理。
2.2.2下水库大坝
(1)针对大坝下库坝碾压混凝土存在层面结合不良、内部不密实的缺陷,电厂于2002年5月委托广东省水利电力勘测设计研究院进行坝体灌浆设计,并提出了具体要求。
灌浆施工自2003年3月至2003年12月先后进行了灌浆试验、试验成果检查、全面进行灌浆、各种检查试验,直至项目竣工。
灌浆完成后,进行了超声波检测。
无论是从当时的各项试验数据看,还是从日后的运行观测资料看,坝体密实性均得到一定的改善,达到了灌浆的目的。
(2)电厂目前的运行方式是以保坝为前提的。
当上库水位达到正常蓄水位816.80m时,必须要求系统立即停止机组抽水;当下库达到正常蓄水位287.40m时,必须通知系统停止机组发电。
在运行规程中规定,当上库水位到815.00m、815.50m、816.40m,下库水位到286.00m、286.90m、287.30m时,分别采取高水位一级、二级报警、满溢停机等措施,确保大坝安全。
(3)下库坝基础廊道的排水孔析出物及扬压力偏高问题的处理。
电厂就析出物问题分别于2002年1月、2008年4月、2008年6月先后委托广东省水利水电科学研究院(下称水科院)、珠江流域水环境监测中心等机构进行了下库基础廊道析出物来源分析工作。
2008年8月,又委托广东省水利电力勘测设计院作专项研究。
通过钻孔取芯、压水试验、水质分析、析出物矿物分析等一系列工作,研究认为,析出物是一系列物理化学反应和微生物参与作用的产物,对大坝安全无实质性危害。
(4)针对定检提出的“下库坝迎水面水位变动区混凝土受HCO3—侵蚀,已出现表面水泥浆被蚀露砂或露石,建议进行表面防护”的建议,结合B厂尾水隧洞衬砌混凝土防侵蚀试验的结果,从2004年6月到2007年9月先后对上下库坝、进出水口、拦污栅、溢洪道等水工建筑物水位变动区域涂刷环氧保护层,进行表面防护施工。
2007年大坝检查表明,虽然局部存在剥蚀脱落等现象,但大部份结构表面环氧层覆盖良好,有效阻止了混凝土的进一步侵蚀。
5本次定期检查简况
6
3.1工作组织
根据国家电力监管委员会文件《关于组织开展第三轮水电站大坝安全定期检查工作的通知》(电监安全[2004]39号)精神,本次大坝安全定期检查由国家电力监管委员会大坝安全监察中心(简称:
大坝中心)负责和组织。
大坝中心组成以文洪为组长的7人专家组开展工作。
专家组成员名单如下:
组长:
文洪
顾问:
罗绍基
成员:
郑治、吴澄、陈福荣、赵花城、何雷霆
广东蓄能发电有限公司负责提供定期检查工作所需的基础资料,编制运行总结报告、现场检查报告和专项研究项目的委托等。
3.2工作范围、依据和内容
本次定期检查范围为:
以大坝为重点,上库坝包括混凝土面板堆石坝、溢洪道、导流洞堵头、安全监测设施、库岸、工程边坡及下游消能防护等;下库坝包括碾压混凝土重力坝、溢洪道闸门及启闭设备、安全监测设施、库岸、工程边坡及下游消能防护等。
本次定期检查的依据:
《水电站大坝运行安全管理规定》、《水电站大坝安全定期检查办法》、国家电力监管委员会关于第三轮大坝安全定期检查的有关文件、国家和行业现行的有关技术标准。
本工程具有完整的设计、施工资料,2002年4月通过了大坝安全首次定期检查,被评定为正常坝。
此后,广东蓄能发电有限公司陆续做了大量补强加固工作。
本次定期检查主要检查大坝的运行性态,专家组依据工程原设计和施工(包括运行期的补强加固和改造工程)资料以及首次定期检查以来的运行情况、现场检查结果及专项检查(分析)成果,进行系统排查、全面评价,工作重点在以下方面:
(1)大坝的防洪能力。
(2)大坝、泄洪设施(含边坡和库岸)。
(3)泄洪消能的效果和安全性。
(4)大坝防渗体(含地基)的工作状态。
(5)闸门的安全性和运行的可靠性。
(6)监测系统的完备性和可靠性。
3.3定期检查简要经过
2008年4月13日至15日,大坝中心在广州抽水蓄能电站组织召开广州抽水蓄能电站大坝安全第二次定期检查第一次专家组会议,专家组听取了运行单位关于广州抽水蓄能电站上、下库运行情况的介绍,并进行了现场检查,查阅了相关资料;讨论确定了本次上、下库大坝安全定期检查工作计划和工作大纲,确定了定检报告的编写要求、编写提纲和专家分工。
确定本次定检的专题报告如下:
(1)《大坝运行总结报告》
(2)《大坝现场检查报告》
(3)《大坝安全监测资料分析报告》
在上述专题的研究过程中,电厂又补充委托了一些专题,最终完成了下列专题:
(1)《广州蓄能水电厂上下库大坝运行总结及缺陷处理报告》
(2)《广州蓄能水电厂上下库大坝现场检查报告》
(3)《广州蓄能水电厂上下库大坝安全资料分析报告》
(4)《广州蓄能水电厂上、下库大坝及A厂拦污栅前水下检测报告》
(5)《广州蓄能水电厂下库坝腔析出物及来源分析报告》
(6)《广州抽水蓄能电站下水库大坝廊道内析出物及坝基扬压力偏大成因和危害分析》
(7)《广蓄电厂下库坝溢洪道启闭机房振动复核报告》
(8)《广蓄电厂下库坝后排洪管系的泄水振动研究报告》
(9)《广州蓄能水电厂下库碾压混凝土重力坝坝体密实性灌浆效果评价报告》
2009年4月28日至30日,大坝中心在广州组织召开第二次专家组会议,专家组听取了各专题承担单位的研究工作和成果汇报,对各专题报告成果进行评审,提出了修改意见,对影响大坝安全的问题进行认真讨论,讨论修改了《广州抽水蓄能电站上、下库大坝安全第二次定期检查报告》,并提出大坝安全评价意见和建议。
7大坝运行情况
8
4.1水库运行
由于日调节抽水蓄能电站的运行特点,上、下水库在正常蓄水位或接近正常蓄水位运行。
4.1.1上水库
4.1.1.1上库水位
上库水位呈日周期变化,一般8:
00左右水位最高,22:
00水位最低,均在正常蓄水位816.80m以下,平均最高水位814.24。
日最高蓄水位一般在814.00m以上,最高曾达816.53m;最低805.54m。
日最大变幅10.99m。
日最低水位出现时间一般和当天电网负荷有关,出现的时间极短,大约2小时左右。
2007年至2008年两年之间,一共出现6次动用紧急备用库容的情况,其中2007年5月25日22:
56上库水位最低到800.00m。
库水位一般在每年的主汛期7月~8月份较高,枯水期1月~3月份较低。
4.1.1.2坝区气温
坝区气温呈年周期变化,每年的7月~8月气温较高,1~2月气温较低。
上库月平均气温最低为9.7℃,最高为22.7℃,多年平均气温为17.5℃,多年的日最高平均气温为26.5℃,日最低平均气温为0℃。
4.1.1.3降雨量
上、下库区的降雨过程基本相同,降雨量较为接近。
一年中降雨量主要分布在5月~8月份,冬春两季降雨较少,夏季降雨较多,其中6月份降雨最多。
上库区多年平均年降雨量为1868.6mm,最大年降雨量为3012.1mm,最小为1480.9mm,最大日降雨量为230mm。
表4.1-1是上库1993年以来的月度降雨统计。
上库1993年~2008年月度降雨统计表
表4.1-1单位:
mm
月
年
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
合计
1993
71.4
32.7
238.1
332.9
384.4
922.6
148.0
320.0
429.4
40.0
84.2
8.4
3012.1
1994
4.2
107.0
100.6
278.9
209.1
772.3
597.7
384.0
107.0
16.6
0.8
280.7
2858.9
1995
68.4
134.0
140.9
126.1
146.4
312.3
192.6
572.3
85.7
258.1
12.5
34.9
2084.2
1996
18.0
117.6
231.1
181.9
318.6
329.1
252.7
190.0
256.1
34.5
15.8
5.5
1950.9
1997
113.8
103.9
128.2
192.3
211.0
429.2
567.1
541.0
79.7
70.8
77.1
109.3
2623.4
1998
74.4
151.3
69.7
218.3
381.3
520.0
182.4
102.1
130.2
6.5
32.6
30.1
1898.9
1999
48.5
0.0
136.6
125.8
227.6
235.9
228.2
556.3
225.4
122.8
20.8
34.5
1962.4
2000
24.1
56.4
52.3
420.5
126.3
165.2
380.5
255.7
199.2
131.1
51.6
42.1
1824.5
2001
48.3
82.7
88.3
221.8
323.4
545.9
488.7
213.8
176.9
5.4
27.0
70.0
2292.2
2002
43.2
38.1
90.7
22.4
187.9
260.1
532.9
243.3
249.3
149.9
67.8
69.9
1955.5
2003
38.3
5.0
94.9
135.6
152.9
566.7
80.6
244.7
139.1
5.0
44.0
1.0
1507.8
2004
43.2
68.4
64.7
290.0
303.2
167.1
306.8
226.8
53.7
0.0
10.7
1.7
1536.3
2005
12.7
96.5
172.5
152.3
276.4
681.9
110.2
255.1
68.9
11.2
38.0
7.9
1883.6
2006
15.4
124.8
278.4
239.8
414.0
434.9
392.9
243.4
164.1
24.3
99.8
36.6
2468.4
2007
30.3
47.0
90.3
181.9
139.5
366.6
79.4
336.4
122.0
18.7
44.1
24.7
1480.9
2008
93.0
61.1
72.0
249.0
301.9
1022.1
215.2
177.1
90.9
205.0
46.0
13.8
2547.1
平均
28.9
57.8
116.5
208.0
240.5
398.6
296.5
252.4
146.7
43.2
47.9
31.7
1868.6
4.1.2下水库
4.1.2.1下库水位
下库水位呈日周期变化,一般7:
50~8:
20库水位降至最低点,23:
30~0:
30水位达到最高点,与上库水位变化规律相反。
日最高蓄水位一般在282.86m以上,最高曾达287.46m,略超正常蓄水位287.40m;最低275.10m,日最大变幅10.53m。
多年平均日变幅4.97m,多年平均水位为283.39m。
库水位一般在每年的主汛期7月~8月份较高,枯水期1月~3月份较低。
4.1.2.2坝区气温
坝气温呈年周期变化,每年的7月~8月气温较高,1~2月气温较低。
下库月平均气温最低为12.2℃(1月份),最高为27.5℃(7月份),多年平均气温为20.7℃,多年的日最高平均气温为30.3℃,日最低平均气温为3.7℃。
4.1.2.3降雨量
下库区多年平均年降雨量为2093.8mm,最大年降雨量为2716.4mm,最小为1633.6mm,最大日降雨量为205mm。
表4.1-2是下库1993年以来的月度降雨统计。
下库1993年~2008年月度降雨统计表
表4.1-2单位:
mm
月
年
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Σ
1993
61.2
21.4
142.4
339.8
401.4
751.1
74.2
252.7
355.1
36.0
101.2
6.1
2542.6
1994
3.6
148.0
100.2
277.8
223.5
682.5
533.8
389.1
97.4
7.2
0.8
250.1
2714.0
1995
66.7
110.6
146.6
98.9
166.1
365.7
199.1
526.3
124.5
180.4
15.3
31.6
2031.8
1996
13.9
82.9
238.8
189.8
287.0
350.8
221.7
204.7
247.2
18.4
4.7
4.3
1864.2
1997
101.3
113.7
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