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摘要：西江水电站工程是二道松花江中段规划（两江电站~西金沟电站之间）的梯级水电站中的第一级电站，是一座以水力发电为主的工程。根据选定机组机型、电气主接线图及主要机电设备，初步决定厂房的型式、布置及轮廓尺寸，进行厂房稳定计算及必要的结构分析，提出厂房工程地质处理措施。
关键词：水电站；厂房设计
Abstract: west river hydropower station is 2 middle songhua river planning (power station ~ west golden furrow) between two cascade hydropower stations in the first level of power plant, is a mainly hydropower project. According to the selected unit model, the main electrical wiring diagram and main mechanical and electrical equipment, preliminary decide plant type, layout and dimensions, stability calculation and necessary analysis of structure, plant engineering geological handling measures are put forward.
Key words: hydropower station; Plant design
中圖分类号：TV731文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1工程概况
西江水电站工程坝址位于二道松花江中游，距河南村上游约1.0km。二道松花江是第二松花江的两大支流之一，地理位置在吉林省东部，发源于长白山天池。坝址以上河流长142.1km，流域面积3011km2，流域地处长白山山脉西北坡，形状近似扇形，属于山区地形。坝址处二道松花江为安图、抚松两县界河，左岸为抚松县，右岸属安图县。本工程是二道松花江中段规划（两江电站~西金沟电站之间）的梯级水电站中的第一级电站，是一座以水力发电为主的工程。项目建成后，将有效缓解当地供电紧张的局面，改善能源结构，保护森林植被，减少大气污染，净化空气，改善气候，促进生态良性循环，为安图县的电气化县建设再上一个新台阶提供电力保证。
西江水电站由挡水坝、溢流坝、引水渠首闸、引水明渠、电站厂房，尾水渠等组成。电站总库容189.2×104m3，为土石坝与浆砌石外包砼土重力坝相结合的坝型，最大坝高13.8m。引水式电站，厂房装机容量5.7×103kW，多年平均发电量为1746.93kW.h，保证出力为668kW，装机利用小时为3120 h。
2工程等别及建筑物级别
根据西江水电站总库容、装机容量等主要建设规模，按相关规范的规定，该工程规模为小（1）型，工程等别为Ⅳ等，挡水坝、溢流坝为级4建筑物，引水明渠、电站厂房、升压站为5级建筑物。
3厂房位置及厂区布置
3.1厂房位置
根据该河道左岸的地形地质结合河道的水流条件，厂房布置在坝下1370m处，厂房位置具有如下优点：
1 地势平坦，适合厂房及升压站等建筑物的布置；
2 土石方开挖工程量相对较少；
3 引水渠道顺直，水流条件好；
4对外交通方便。
3.2 厂区布置
西江水电站为引水式电站，厂内装有三台单机容量为1900KW的贯流灯泡机组，总装机容量为5700KW。发电厂房布置在河床左岸，转轮中心线桩号为电站0+087.3m。主要建筑物为进口流道、主厂房、副厂房、尾水渠、开关站等组成。厂房基础坐落在花岗岩上。
顺水流方向依次为：进口流道、主厂房、副厂房、尾水渠。安装间在主机间的左侧。升压站布置在安装间西北侧，为开敞式户外布置，厂区地面高程474.60m。
电站尾水渠宽70m， 长1723m。
4电站厂房总体布局
4.1进口流道
进水流道检修平台高程474.80m，高出池前水位0.85m。流道内设拦污栅、检修闸门，顺水流方向长13.0 m,宽28.97 m。墩顶设一台2×250KN双向门机启吊闸门。
为使进水口水流平顺,两中墩采用半圆弧型式，中墩厚5.03m,边墩厚2.0m，底板厚2.0m。拦污栅门槽距流道进口5.0m，与检修门槽距相距3.0m，两门槽底坎高程461.315m。
4.2主厂房
主厂房由主机间和安装间构成，主机间内安装3台同型号贯流灯泡机组，总装机容量为5700KW，单机容量1900Kw。
顺水流向，主厂房宽14.5m；沿坝轴线方向，厂房长55.5m，其中主机间长34.5m，安装间长21.0m。机组轴线纵向间距10.0m。根据进厂交通要求，安装间布置在左侧。
根据50年一遇下游尾水位473.95m，考虑波浪雍高和超高，确定厂区地面高程为474.6m。
主机间自下而上依次为463.8m层、468.3m层、474.8m层，建基高程456.3m，各层高程根据机电设备的尺寸及安装要求确定。综合考虑最低尾水位和尾水管上缘淹没深度等因素后，确定机组的安装高程是463.8m。额定引用流量36.74m3/s。
安装间分两层布置，上层地面高程比厂外高0.2m为474.8m；下层地面高程为468.3m。安装间下层布置有透平油处理室、渗漏排水泵室等。
根据机组安装要求，厂房内设有1台35/5t 电动双梁桥式起重机，跨度12.5m。行车轨道高程取决于机组的吊装高度、轴长度等，根据以上因素确定轨顶高程为485.14m。
厂房屋顶采用钢绗架支撑的波纹彩钢板结构。
尾水平台高程与安装间地面高程相同为474.8m，顺水流方向长5.6m,宽28.5m，下游侧设栏杆。尾水平台主要用来启闭尾水闸门和电站运行巡视。电站每台机组尾水出口设有一道快速闸门，在机组发生事故时能够快速关闭。该闸门孔口尺寸为4.5m×4.5m（宽×高），出口底板高程461.55m，闸门为潜孔式平面滚轮钢闸门，闸门启闭设备为QPK400KN快速闸门启闭机。
电站出口接尾水反坡段，底坡为1：6.067，长度为27.0m，反坡段宽24.5m,底板厚0.5m，两侧为扶臂式挡土墙。反坡末端地面高程466.0m为尾水渠起点桩号尾0+000。
为增加电站水头及发电量。本次设计采用降低下游河底高程的方法，河道开挖宽70m,两侧开挖边坡1:2,河道开挖底坡1/4000。开挖总长1723m,开挖末端高程465.57m。此方案河道可能产生淤积，每年设清淤费用20万元。
4.3副厂房
副厂房位于主厂房下游侧。厂房右侧坐落在机组尾水管上部，左侧建于原地面。
副厂房长55.5m，和主厂房一致，宽10.5m，共设两层。顶层设中控室、继电保护及通迅室、会议室等；下层布置有高低压开关柜室、励磁变室等。
从地面上修建的副厂房基础采用的浆砌石条型基础，基础深1.8m。
4.4升压站
升压站为5级建筑物，50年校核洪水水位为473.95m，安全超高取0.65m，因此升压站地面高程确定为474.6m。升压站布置在安装间西北侧，为开敞式户外布置，占地面积32.0m×42.0m，周边设围栏。
5厂房设计计算
5.1 厂房抗浮稳定计算
厂房上游为进水前池，下游洪水位较高。依据《水电站厂房设计规范》（SL266-2001）中的规定，厂房抗浮稳定计算按下列公式进行计算：
式中：Kf —— 抗浮稳定安全系数；
∑G —— 作用于厂房基础底面上的全部重量；
U —— 作用于厂房基础底面上的扬压力。
计算成果见表5-1。
5.2厂房基础应力计算
1、计算要求
岩基上厂房地基面上的垂直正应力用材料力学计算时应符合下列要求：
（1）厂房地基面上承受的最大垂直正应力，不论是何种型式的厂房，在任何情况下均不应超过地基允许承载力，在地震情况下地基允许承载力可适当提高。
（2）坝后式和引水式厂房地基面上承受的最小垂直正应力（计入扬压力）应满足下列条件：
正常运行情况下，一般应大于零；
机组检修、机组未安装及非常运行情况下，允许出现不大于0.1～0.2MPa的局部拉應力。
地震情况下，如出现大于0.2MPa的拉应力，应进行专门的论证。
2、设计计算
依据《水电站厂房设计规范》（SL266-2001）中的规定，厂房应力按下列公式进行计算：
式中：σ—— 厂房地基面上法向应力，kpa；
ΣW —— 作用于机组段上全部荷载在计算截面上法向分力的总和，kN；
ΣMxy，ΣMyx —— 作用于机组段上全部荷载对计算截面形心轴X、Y的力距总和，kN·m；
Jx、Jy —— 计算截面对形心轴X、Y的惯性距，m4；
A —— 厂房地基计算截面受压部分的面积，m2。
计算成果见表5-1。
厂房抗浮稳定安全系数及地基应力计算成果表
表5-1
表5-1中成果表明，所有工况均满足规范要求。
根据地质钻探资料，厂房基础位于弱风化花岗岩层上，强度较高，通过抗浮稳定、地基应力计算，厂房基础可满足该段上覆厂房自重及辅加荷载对地基承载力的要求。
参考文献
[1] SL/T191－2008 水工混凝土结构设计规范[S].中国水利水电出版社，2008.
[2] SL266－2001水电站厂房设计规范 [S].中国水利水电出版社，2001.
[3] 张勇等. 水电站厂房抗浮稳定安全控制标准研究[J].人民长江，2011.12.
关键词：水电站；厂房设计
Abstract: west river hydropower station is 2 middle songhua river planning (power station ~ west golden furrow) between two cascade hydropower stations in the first level of power plant, is a mainly hydropower project. According to the selected unit model, the main electrical wiring diagram and main mechanical and electrical equipment, preliminary decide plant type, layout and dimensions, stability calculation and necessary analysis of structure, plant engineering geological handling measures are put forward.
Key words: hydropower station; Plant design
中圖分类号：TV731文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
1工程概况
西江水电站工程坝址位于二道松花江中游，距河南村上游约1.0km。二道松花江是第二松花江的两大支流之一，地理位置在吉林省东部，发源于长白山天池。坝址以上河流长142.1km，流域面积3011km2，流域地处长白山山脉西北坡，形状近似扇形，属于山区地形。坝址处二道松花江为安图、抚松两县界河，左岸为抚松县，右岸属安图县。本工程是二道松花江中段规划（两江电站~西金沟电站之间）的梯级水电站中的第一级电站，是一座以水力发电为主的工程。项目建成后，将有效缓解当地供电紧张的局面，改善能源结构，保护森林植被，减少大气污染，净化空气，改善气候，促进生态良性循环，为安图县的电气化县建设再上一个新台阶提供电力保证。
西江水电站由挡水坝、溢流坝、引水渠首闸、引水明渠、电站厂房，尾水渠等组成。电站总库容189.2×104m3，为土石坝与浆砌石外包砼土重力坝相结合的坝型，最大坝高13.8m。引水式电站，厂房装机容量5.7×103kW，多年平均发电量为1746.93kW.h，保证出力为668kW，装机利用小时为3120 h。
2工程等别及建筑物级别
根据西江水电站总库容、装机容量等主要建设规模，按相关规范的规定，该工程规模为小（1）型，工程等别为Ⅳ等，挡水坝、溢流坝为级4建筑物，引水明渠、电站厂房、升压站为5级建筑物。
3厂房位置及厂区布置
3.1厂房位置
根据该河道左岸的地形地质结合河道的水流条件，厂房布置在坝下1370m处，厂房位置具有如下优点：
1 地势平坦，适合厂房及升压站等建筑物的布置；
2 土石方开挖工程量相对较少；
3 引水渠道顺直，水流条件好；
4对外交通方便。
3.2 厂区布置
西江水电站为引水式电站，厂内装有三台单机容量为1900KW的贯流灯泡机组，总装机容量为5700KW。发电厂房布置在河床左岸，转轮中心线桩号为电站0+087.3m。主要建筑物为进口流道、主厂房、副厂房、尾水渠、开关站等组成。厂房基础坐落在花岗岩上。
顺水流方向依次为：进口流道、主厂房、副厂房、尾水渠。安装间在主机间的左侧。升压站布置在安装间西北侧，为开敞式户外布置，厂区地面高程474.60m。
电站尾水渠宽70m， 长1723m。
4电站厂房总体布局
4.1进口流道
进水流道检修平台高程474.80m，高出池前水位0.85m。流道内设拦污栅、检修闸门，顺水流方向长13.0 m,宽28.97 m。墩顶设一台2×250KN双向门机启吊闸门。
为使进水口水流平顺,两中墩采用半圆弧型式，中墩厚5.03m,边墩厚2.0m，底板厚2.0m。拦污栅门槽距流道进口5.0m，与检修门槽距相距3.0m，两门槽底坎高程461.315m。
4.2主厂房
主厂房由主机间和安装间构成，主机间内安装3台同型号贯流灯泡机组，总装机容量为5700KW，单机容量1900Kw。
顺水流向，主厂房宽14.5m；沿坝轴线方向，厂房长55.5m，其中主机间长34.5m，安装间长21.0m。机组轴线纵向间距10.0m。根据进厂交通要求，安装间布置在左侧。
根据50年一遇下游尾水位473.95m，考虑波浪雍高和超高，确定厂区地面高程为474.6m。
主机间自下而上依次为463.8m层、468.3m层、474.8m层，建基高程456.3m，各层高程根据机电设备的尺寸及安装要求确定。综合考虑最低尾水位和尾水管上缘淹没深度等因素后，确定机组的安装高程是463.8m。额定引用流量36.74m3/s。
安装间分两层布置，上层地面高程比厂外高0.2m为474.8m；下层地面高程为468.3m。安装间下层布置有透平油处理室、渗漏排水泵室等。
根据机组安装要求，厂房内设有1台35/5t 电动双梁桥式起重机，跨度12.5m。行车轨道高程取决于机组的吊装高度、轴长度等，根据以上因素确定轨顶高程为485.14m。
厂房屋顶采用钢绗架支撑的波纹彩钢板结构。
尾水平台高程与安装间地面高程相同为474.8m，顺水流方向长5.6m,宽28.5m，下游侧设栏杆。尾水平台主要用来启闭尾水闸门和电站运行巡视。电站每台机组尾水出口设有一道快速闸门，在机组发生事故时能够快速关闭。该闸门孔口尺寸为4.5m×4.5m（宽×高），出口底板高程461.55m，闸门为潜孔式平面滚轮钢闸门，闸门启闭设备为QPK400KN快速闸门启闭机。
电站出口接尾水反坡段，底坡为1：6.067，长度为27.0m，反坡段宽24.5m,底板厚0.5m，两侧为扶臂式挡土墙。反坡末端地面高程466.0m为尾水渠起点桩号尾0+000。
为增加电站水头及发电量。本次设计采用降低下游河底高程的方法，河道开挖宽70m,两侧开挖边坡1:2,河道开挖底坡1/4000。开挖总长1723m,开挖末端高程465.57m。此方案河道可能产生淤积，每年设清淤费用20万元。
4.3副厂房
副厂房位于主厂房下游侧。厂房右侧坐落在机组尾水管上部，左侧建于原地面。
副厂房长55.5m，和主厂房一致，宽10.5m，共设两层。顶层设中控室、继电保护及通迅室、会议室等；下层布置有高低压开关柜室、励磁变室等。
从地面上修建的副厂房基础采用的浆砌石条型基础，基础深1.8m。
4.4升压站
升压站为5级建筑物，50年校核洪水水位为473.95m，安全超高取0.65m，因此升压站地面高程确定为474.6m。升压站布置在安装间西北侧，为开敞式户外布置，占地面积32.0m×42.0m，周边设围栏。
5厂房设计计算
5.1 厂房抗浮稳定计算
厂房上游为进水前池，下游洪水位较高。依据《水电站厂房设计规范》（SL266-2001）中的规定，厂房抗浮稳定计算按下列公式进行计算：
式中：Kf —— 抗浮稳定安全系数；
∑G —— 作用于厂房基础底面上的全部重量；
U —— 作用于厂房基础底面上的扬压力。
计算成果见表5-1。
5.2厂房基础应力计算
1、计算要求
岩基上厂房地基面上的垂直正应力用材料力学计算时应符合下列要求：
（1）厂房地基面上承受的最大垂直正应力，不论是何种型式的厂房，在任何情况下均不应超过地基允许承载力，在地震情况下地基允许承载力可适当提高。
（2）坝后式和引水式厂房地基面上承受的最小垂直正应力（计入扬压力）应满足下列条件：
正常运行情况下，一般应大于零；
机组检修、机组未安装及非常运行情况下，允许出现不大于0.1～0.2MPa的局部拉應力。
地震情况下，如出现大于0.2MPa的拉应力，应进行专门的论证。
2、设计计算
依据《水电站厂房设计规范》（SL266-2001）中的规定，厂房应力按下列公式进行计算：
式中：σ—— 厂房地基面上法向应力，kpa；
ΣW —— 作用于机组段上全部荷载在计算截面上法向分力的总和，kN；
ΣMxy，ΣMyx —— 作用于机组段上全部荷载对计算截面形心轴X、Y的力距总和，kN·m；
Jx、Jy —— 计算截面对形心轴X、Y的惯性距，m4；
A —— 厂房地基计算截面受压部分的面积，m2。
计算成果见表5-1。
厂房抗浮稳定安全系数及地基应力计算成果表
表5-1
表5-1中成果表明，所有工况均满足规范要求。
根据地质钻探资料，厂房基础位于弱风化花岗岩层上，强度较高，通过抗浮稳定、地基应力计算，厂房基础可满足该段上覆厂房自重及辅加荷载对地基承载力的要求。
参考文献
[1] SL/T191－2008 水工混凝土结构设计规范[S].中国水利水电出版社，2008.
[2] SL266－2001水电站厂房设计规范 [S].中国水利水电出版社，2001.
[3] 张勇等. 水电站厂房抗浮稳定安全控制标准研究[J].人民长江，2011.12.