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水口水电站实习报告 学 校：福州大学
系 别：水利水电
实习人：陈赐注
老 师：谢秀栋，田秀兰
2010年10月13日，我们怀着激动的心情，到了福建省水口水电站实习。
当我们坐着车行进进电站的时候。我远远地就从下游看到了整个大坝的下游面，出入眼帘的主要有船闸，还有溢洪道。
据我了解：水口水电站坝址控制流域面积52438km2，占闽江全流域面积的86％。流域内雨量丰沛，年平均降雨量达1758mm，坝址多年平均流量为1728m3／s，年径流总量545亿m3，实测最大流量30200m3／s，最小流量196m3／s。调查历史最大洪峰流量为38500～41600m3/s。坝址处年平均含沙0．143kg/m3，年平均悬移质输沙量718万t。库区周围均由非可溶性岩浆岩、碎屑岩等组成，不存在永久渗漏问题，也无重大库岸失稳现象。坝址为中生代燕山期黑云母花岗岩，岩性坚硬完整，平均湿抗压强度一般在100MPa以上。坝址区未发现大的构造断裂，仅河床有几条小断层及挤压破碎带、风化破碎带，规模较小，倾角较陡，还有顺河走向的缓倾角节理，但发育不深，对工程影响不大。坝址覆盖层一般厚5～10m，河床存在基岩深槽，冲积层最厚达29m，深槽下基岩新鲜完整，未发现有构造断裂现象。根据福建省地震局鉴定，坝区地震基本烈度为7度。水库正常蓄水位65m时，库区淹没涉及闽清、古田、尤溪3个县和南平市。
水口水电站是一座以发电为主、兼有航运效益的工程。水库正常蓄水位65m，汛期（4～7月）运行限制水位61m。本电站装机容量140万kW，保证出力26万kW，多年平均发电量49．5亿kW·h，是华东地区最大的水电站。其发电效益相当于一座100万kW的火电厂和与之配套的年产原煤240万t的大型煤矿。它与新安江、富春江水电站进行补偿调节后，可增加系统保证出力5万kW以上。华东电网以火电为主，调峰能力不足，水口水电站可承担100万kW的峰荷，因此，可以充分发挥水、火电联合运行的经济效益。水口至南平段河道长94km，航道狭窄弯曲，多礁石浅滩，目前仅能通航1～5t竹排；电站建成后，配合整治下游河道，可使10t级竹排从马尾直达南平。闽江干流按十级航道设计，枢纽布置设船闸1座，升船机1座，年通行能力货物1t，竹木0.1～5万m3。
水口水电站属一等工程。枢纽由大坝、厂房、过坝建筑物和溢洪道组成。主要建筑物按千年一遇洪水设计，万年一遇洪水校核。大坝为混凝土重力坝，最大坝高100m，坝顶长783m。过坝建筑物布置在右岸，溢洪道为河床式布置，有12个表孔，孔口尺寸（宽×高）15×22m；2个底孔，孔口尺寸（宽×高）5×8m。船闸为3级，每级闸室长160m，宽12m，吃水深3．0m。升船机布置在船闸右边，船厢有效尺寸为长124m、宽12m、水深2．5m。厂房布置在左岸，为坝后式，内安装7台单机容量20万kW的轴流式水输发电机组。
当我们进入电站后，受到了电站领导和员工的热情接待，我们每个人都领到了一顶安全帽。接着，领导带着我们首先来到了底下厂房的进口，顺着进场交通岛，在工作人员的带领下，我们来到了装配层，厂房安装间，首先，很多关于厂房介绍的广告牌，抬头就看到了吊车，站在安装间可以清晰的看到7台大型发电机组并排着，工作人员向我们具体的介绍：厂房布置在左岸，为坝后式，主厂房尺寸为304.2×34.5×68.2m（长×宽×高），由于下游洪水位较高，采用封闭式钢筋混凝土整体厂房结构。装配场位于厂房左端岸边。内安装7台单机容量20万kW的轴流式水输发电机组。采用单机单管引水方式，钢管内直径10.5m。这7台大型轴流式水轮发电机组，总装机容量140万kW，保证出力26万kW，多年平均发电量49.5亿kW·h，年利用小时数为3535h。水库总库容26亿立方米。是华东地区最大的水电站。其发电效益相当于一座 100 万 kW 的火电厂和与之配套的年产原煤 240 万 t 的大型煤矿。它与新安江、富春江水电站进行补偿调节后，可增加系统保证出力 5 万 kW 以上。华东电网以火电为主，调峰能力不足，水口水电站可承担 100 万 kW 的峰荷，因此，可以充分发挥水、火电联合运行的经济效益。接着我们观看了变压器，水轮机层，500kV主变压器6台，220kV主变压器3台，联络变压器4台，均布置在厂坝间副厂房顶层。以3回500kV和6回220kV输电线路出线。接着我们来到了中控室我们看到了很多以前没见过的仪器设备。我还观看开关站。水口水电站220KV开关站，采用3/2接线。技术人员向我们介绍了很多的设备：
（一）电流继电器 电流继电器是反应电流大小变化而动作的继电器。常用典型的电磁型电流继电器为DL—10系列，他用于电机，变压器和输电线的过负荷和短路保护装置中，作为瞬时起动元件，其构造为旋转舌片式电磁继电器；
（二）电压继电器 它是反应电压变而动作的继电器，典型的电磁型电压继电器是DL系列，它用于反应发电机，变压器，线路及电动机等电压升高或降低的保装置；
（三）时间继电器 它是继电保护装置延时一定时限后动作于出口的时间元件，其典型系列是DS—110系列时间继电器；
（四）中间继电器 在继电保护装置中，中间继电器用以增加触点数量和容量，以满足主继电器的触点数目及容量不足的辅助继电器；也可以在触点动作或返回所需时限不大时（一般为0.4——0.8s）使用；或通过其继电器的自保持，满足保护装置的需要以及满足保护回路切换需要。技术员还领导我们参观了其他的变电设备例如电压、电流互感器等，使我们了解了更多的知识。
怀着激动地心情来到了大坝顶部，通过技术人员的详细介绍我知道了：水口水电站属一等工程。枢纽由大坝、厂房、过坝建筑物和溢洪道组成。主要建筑物按千年一遇洪水设计，万年一遇洪水校核。拦河坝采用实体混凝土重力坝，最大坝高101m，坝顶全长783m，共分42个坝段，其中7～21号为进水口坝段；23～35号为溢流坝段；22和36号为泄水底孔坝段；37和38号分别为般闸和升船机；其余均为挡水坝段。过坝建筑物布置在右岸，溢洪道为河床式布置，12孔溢洪道布置在河中，最大泄洪量为51690立方米/s，单宽流量260立方米/s，采用挑流消能，弧形闸门宽15m，高22m；2个底孔，孔口尺寸（宽×高）5×8m。本电站通航设施由一座3级船闸和一座升船机组成。船闸为3级，三级连续船闸位于右岸，1号闸室长78m，2、3号闸室各长91m，宽度均为12m，槛上水深2.5m，包括4个闸首，3个闸室及上下游引航道，总长1198m，总的提升高度57.36m。输水系统采用二区段等惯性分散输水方式。升船机规模为2×500吨级湿运全平衡钢丝绳卷扬提升式垂直升船机，是目前同类型中世界第二（仅次于比利时斯特勒比·蒂厄垂直升船机）、中国最大的升船机。最大升程为59米，平均耗时38.2分钟，仅为水口3级船闸过坝时间的一半。升船机布置在船闸右边，船厢有效尺寸为长124m、宽12m、水深2．5m。船闸和升船机均可通过2×500t级一顶二驳标准船队。过坝年货运量410万t，年木竹过坝量200万～250万t。它的建成和运行为三峡建设世界最大的升船机提供宝贵的经验与实证。“福建水口水电站2×500吨级垂直升船机建设及运行”项目，获得2007年国家科学技术进步二等奖。该工程的大吨位预应力锚索，设置有弹性垫层的坝内大直径压力钢管，500t级三级船闸和2×500t全平衡式升船机，主围堰土工膜防渗心墙等的设计施工有其独到之处。
水口水电站对外交通方便，外福铁路从坝址左岸通过，古田至闽清的公路从坝址右岸通过，目前闽江已能通航1～5t竹排。施工导流采用明渠导流方式。导流明渠位于右岸航运过坝建筑物和永久泄水底孔坝段位置，导流明渠底宽75m，进出口呈喇叭形；明渠进口高程5．0m。水口水电站业主为福建省电力局，并组建水口工程建设公司管理该电站的建设工作。工程设计由水电部华东勘测设计院承担。经过国际招标，确定由华田联营公司承担水口水电站土建工程施工,本局为责任方。本电站为世界银行贷款建设的项目，于1985年列入国家基本建设项目，开始进行施工前期准备工作。主体工程于1987年3月9日开工。
在坝上还介绍了当时大坝施工时几个方案的选择和当时一些施工情况：导流明渠自 1989 年 9 月截流到 1991 年 11 月明渠封堵，共运用 26 个月，在此期间实际发生最大洪水流量 10750m 3 ／ s, 情况正常，船只航行安全，通航保证率在 88 ％以上。明渠封堵后，由溢流坝段 10 个跨缝布置的 8mXl 5m 大型导流底孔泄流，由其中靠左侧的两个底孔通航。1992 年 7 月坝址发生接近 50 年一遇、流量为 31300m 3 ／ s 的洪水，经调蓄后，下泄流量仍达 28700m 3 ／ s, 超过了明渠上游碾压混凝土围堰十年一遇洪水的设计挡水标准，虽三期基坑被淹，但损失轻微。该工程是我国大设计流量明渠导流成功的范例之一。
水口水电站采用明渠导流，因明渠封堵后三期基坑内船闸工程施工期较长，围堰设计挡水标准为全年十年一遇，洪水流量 25200m 3 ／ s，为此在溢流坝段内预留了 10 个 8mX 15m(宽 X 高)大型导流底孔，在三期导流期间与溢流坝段缺口双层泄流。虽曾遇超设计标准洪水，但由于底孔运用水头较低，情况良好。
水口水电站二期上游围堰高 44.5m，堰顶长 467m 见下图 2，上下游围堰总填筑量 202 万 m 3，堰基砂砾石覆盖层厚 10 ～ 25m，底部有孤石。堰体水下部分及覆盖层用混凝土防渗墙，墙厚 0.8m，最大墙深 44m，上下游墙总截水面积 17795m 2，用液压抓斗与冲击钻造槽孔。墙体为掺有黏土和膨润土的塑性混凝土，能较好地适应围堰变形。围堰水上部分接“之”字形土工膜防渗。土工膜易适应变形，与堰体填筑干扰小，成本低，在水口水电站成功采用后，已被其他各工程采用。水口水电站于 1989 年 9 月下旬截流，1990 年 2 月上旬完成混凝土防渗墙，达到台日平均 5.1m 2 的较高成墙工效。2 月中旬，排干积水后，基坑经常排水量约 150m 3 /h(包括施工用水)，表明防渗墙质量良好，渗漏量微小。上、下游围堰于 1990 年 5 月建成。
导航墙设计方案 : 研究由于下游导航墙大部分在三期围堰以外 , 要进行水下施工。导航墙基础范围内覆盖层平均厚度 8m , 最大厚度 15m。基岩面位于水下约有 18m , 最大位于水下 25m。水下施工工作量大 , 施工困难 , 工期紧张。为此 , 曾进行了清基方案、抛石基床方案和冲击钻造孔方案的研究。通过技术经济论证 , 选用了冲击钻孔混凝土墙及实体框格导墙作为三级船闸下游导航墙的施工方案。
冲击钻孔混凝土墙方案设计 : 总体布置三级船闸下游导航墙总长 330m , 其总体布置为 : 三期围堰内为实体框格导墙 , 长约 105.0m , 围堰外采用冲击钻孔混凝土墙隔流墩 , 长约 225.0m , 隔流墩框格墙与坝轴线呈现 12 °交角布置 , 本身外侧形体也呈 22.12 ° , 以改善调整引航道口门区的流速流态。隔流墩由冲击钻孔混凝土墙、承台、框格墙组成。冲击钻孔混凝土墙顶高程 10.0m , 基础高程-5.50 ～-14.00m , 最大高度 24.0m , 承台高度 2.0m , 框格墙高度 12.8m , 顶高程 23.8m , 底高程 11.0m , 墙内填充石渣。每 2 只隔流墩之间布置吃水为 1.6m 的钢质浮式趸船 , 顶部不设交通便桥 , 在每只隔流墩上设置攀梯 , 便于上、下交通 , 趸船进行选型设计。筑堤及三期围堰施工完毕后均拆除至高程 4.64m , 冲击钻混凝土墙间的内侧面板向下设至高程 6.50m , 引航道外侧采用混凝土格栅块体 , 每块均用钢丝绳相连 , 靠近隔流墩外侧边缘 , 抛部分混凝土四面体作为压肩护块 , 防止电站泄洪水流冲刷桩基墙基础 , 使桩基墙不裸露在外而呈单片墙状。
隔流墩结构设计 : 设计标准水口电站工程属于一等工程 , 主要建筑物为一级建筑物。三级船闸下游导航墙的标准为三级建筑物 , 按 50a 一遇洪水标准设计 , 100a 一遇洪水标准校核。由于两种洪水情况下导航建筑物均已淹没 , 因此 , 作用力均以流速大小控制 , 不受水位控制。
冲击钻孔混凝土墙的保护尤为重要 , 运行使用时尽可能不使冲击钻孔混凝土墙裸露在外 , 单墙独立承受水平荷载和上部荷载。桩基墙应设有必要的防护。
防护工程，为了防止电站泄洪产生波浪、水流、水位升降等动力因素掏刷导航墙桩基基础 , 设计特别考虑了防护措施。距隔流墩外侧边线约 40.0m 宽 , 在抛石堤顶约 30.0m 宽范围内采用混凝土格栅块体和混凝土四面体护面 , 保护桩基墙基础 , 堤头采用小丁坝和混凝土四面体保护抛石堤基础。防护采用抛石垫层铺设 , 先进行初平 , 其允许偏差为 + 15cm。防护块的铺设范围为宽×长 = 27m × 250m , 混凝土栅栏铺设间距为 20cm × 40cm , 块与块之间采用锚链连接 , 增加其整体防护效果。混凝土格栅块体尺寸 : 4.0m × 3.0m , 四面体混凝土护块主要放置在人工堤上游端圆弧段范围内 , 沿坡脚外侧放置四面块体的重量为 5.4t。所采用的四面块体护脚 , 消波性能强 , 从而有效地保护桩基墙基础。
结语(1)水口三级船闸下游导航墙经过多种方案研究分析 , 选定了冲击钻孔混凝土设计方案 , 避免了水下浇筑混凝土 , 由于有较大的施工平台和工作面 , 从而加快施工进度 , 缩短工期 , 为船闸 1994 年 10 月试通航创造了条件。(2)由于导航墙处于电站泄洪的消能区域 , 由此产生的波浪 , 水流 , 水位升降动力因素不确定 , 致使引航道口门区水流条件复杂。设计对导航墙上部采取了挑斜角的框格墙型式 , 有效地解决了泄洪对导航墙结构的流态分布 , 改善了引航道口门区的航行条件。(3)冲击钻成墙作为隔流墩基础 , 桩基墙造孔施工难度大 , 工程地质条件复杂 , 且作为永久工程技术要求高 , 在国内尚属首次。(4)几年来电站运行的实践证明 , 下游导航墙外侧的防护措施切实可行。经过每年的水下检查 , 人工抛石块体基本无离散现象 , 上部的混凝土格栅块体护面平整 , 无翻起和破坏 , 桩基墙基础得到了有效地保护。
通过这次的实习，感悟很深，受益非浅。总结了下，有些体会:
(一)以前觉得书本上很空洞的东西现在清楚明了了许多，我真正的感到了“实践出真知”这句话的内涵，自己亲身实践的东西是自己永生难忘的，这也是人类得以生活得更好的根本原因；
（二）从小的方面来说，我身切体会到了做好自己工作的重要性，在做事之前，要周全考虑到做工作的各个方面，特别是我们学理工的，更要有逻辑思维和一丝不苟的态度来对待事情，例如：在电站中和工作人员一块实习，必须认真负责，要记录好那些数据，并且要检查那些机组的运转是否正常，记录完一定数据还要分析，这些都是技术员必须认真做好的，因为分析数据可以早发现机组运行时的一些运行即将出现的问题，从而做好检查工作，不然的话，若机组一出现故障，那损失是相当巨大的；
（三）深切体会到了学好专业学好知识的重要性，因为我们所学的是水利水电，和电息息相关，若不小心，小的方面会危及生命，大的方面会给国家造成巨大的损失；
（四）体会到了团结互助是必不可少的。
