林海水库发电洞的线路技术分析与洞径优化

杨晓冬，徐太平

(桦川县水务局，黑龙江桦川154300)

1 工程概况

牡丹江市林海水库供水工程位于黑龙江省牡丹江市西南部，行政辖于海林市。主要包括林海水库工程、敖头枢纽工程、输水管线工程3个部分。林海水库枢纽座落于牡丹江左侧一级支流海浪河干流上，区内地貌类型主要有侵蚀剥蚀中低山、剥蚀堆积台地及堆积阶地和漫滩，地势起伏较大。林海水库供水工程最大库容为3.69×108m3为Ⅱ等工程，主要建筑物林海水库枢纽挡水坝、溢洪道、发电洞为2级建筑物，引水隧洞及电站厂房等按装机确定建筑物级别为3级，临时建筑物为4级;林海水库枢纽主要建筑物设计洪水标准为100 a一遇，校核洪水标准为2 000 a一遇，溢洪道消能防冲设计标准为50 a一遇;电站厂房设计标准为50 a一遇，校核洪水标准为200 a一遇。林海水库枢纽工程位于海浪河上游，国家铁路直达长汀镇，长汀镇到坝址有运材公路相连，陆路交通便利。

根据《中国地震动参数区划图》(GB18306－2001)，本地区地震动峰值加速度为＜0.05 g，按地震动峰值加速度分区与地震基本烈度对照表，地震基本烈度值＜Ⅵ度，建筑物设计不考虑抗震设防。

2 洞线技术分析

海浪河以青坪营林所为中心成π型在此处绕过，在π型上部两端各折转180°，这样在左上部和腰部均有较窄的山体将海浪河上下游隔开，据地形条件选择了3条洞线进行比较:

洞线1:即长洞上，进口位于下坝线上游右岸约1 380 m，洞身在海浪河右岸低山中穿过，出口位于下坝线下游右岸约6.8 km右上端向东北突出山体的南侧河道转弯处，全长2 835 m。地面高程在510 m以上，最高达560 m，隧洞上覆围岩厚度均＞30 m，为加快施工进度，在主洞1 940 m处靠向山坡北侧略有转弯，以设施工支洞。洞身通过岩体均为坚硬的弱风化和微风化岩体，成洞条件较好，进出口岩体稳定，该方案装机64 MW。

洞线2:即长洞下，进口位于下坝线上游右岸约1 980 m，洞身位于洞线1南部，在山体深部穿过，出口位于下坝线下游右岸约8.4 km腰部右侧，全长3 299 m。地质条件与洞线1相近，因地形较缓故施工支洞长于洞线1方案，且施工支洞进口明挖工程量大，该方案装机64 MW。

洞线3:即短洞，进口位于下坝线上游右岸约730 m，穿过π型左上端向西北突出山体的北侧到达出口，全长820 m。进口基岩裸露，坡度较陡(40°～50°)。出口位于下坝线下游右岸约3 km处，坡度较缓(25°～30°)。洞身穿越花岗斑岩的弱风化和微风化带，成洞条件良好，进出口岩体稳定，该方案装机60 MW。洞线工程量及造价见表1。

表1 林海水电站引水隧洞洞线工程量及造价比较表

从表1中可看出，3条洞线地质条件相近，洞线3方案的工程量和造价远小于洞线1和洞线2方案，经规模论证及综合比较，本阶段推荐洞线3，即短洞方案。

3 洞径优化与比选

林海水电站本次初设总装机为60 MW，设计对洞径重新进行技术经济比较，根据水机调节保证计算成果，当引水隧洞洞径≤10 m时需设调压井，＞10 m时，可不设调压井，因此将洞径为10 m不设调压井方案与其它洞径设调压井方案进行比较。本次初步设计，隧洞最大引水流量为122.74 m3/s，选取6.5 m、7.0 m、7.5 m、8.0 m、8.5 m、10.5 m6个洞径进行比较。根据洞线地形及地质条件，调压井采用阻抗式，圆形断面，压力管道布置方式均相同，各洞径主要技术经济指标比较见表2。

表2 林海电站洞径比较计算成果表

从表2中可看出，洞径6.5 m和7 m之间差额内部收益率为11.6%，而洞径7 m和7.5 m之间差额内部收益率为2.7%，所以当洞径为D=7 m时比较经济合理，因此选定引水主洞洞径为7.0 m。

4 结论

经过技术比较与经济效益分析，林海水库发电线路选择短洞方案比较合理，洞径选择D=7.0 m作为选定方案。

［1］吴持恭.水利学［M］.北京:高等教育出版社，2001.

［2］左东启.水工设计手册［S］.北京:中国水利水电出版社，2003.

［3］祁庆和.水工建筑物［M］.北京:中国水利水电出版社，2003.