朱 江
(中国水电顾问集团成都勘测设计研究院，四川 成都，610072)
摘要：本文重点介绍狮泉河水电站开发方式、枢纽布置包括首部枢纽布置、引水系统、泄水建筑物和厂区枢纽布置设计的特点以及方案比选
关键词：狮泉河水电站； 枢纽布置；方案比选；
1、工程概况
１.１工程地理位置
狮泉河，藏语称森格藏布,它在印度河的上游，发源于冈底斯山主峰——冈仁波齐峰的北侧，源头海拔高程5828m，河源由东南向西北流经森格卡巴后，由南向北流至革吉县，再折向西流
经曲布松、江巴、狮泉河镇，在扎西岗转向西北方向流入克什米尔地区，流出国境后称为印度河，河道全长444Km，落差1668m，国境内流域集水面积26684 km2，居西藏河流中的第四位，是西藏西部阿里地区最大的一条河流。
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作者简介：朱江（1977~ ），男，浙江嘉兴人，大学本科，助理工程师，主要从事水工结构设计
狮泉河水电站是狮泉河梯级规划乌龙电站、江巴电站和狮泉河电站三级电站中最下游的一级电站，也是狮泉河三级电站中开发条件最好的一个电站，狮泉河电站位于西藏自治区西部阿里地区狮泉河镇上游约7km的狮泉河上，距拉萨市1752 km，距成都约3904 km，海拔4300m，位于高寒偏远地区，对外交通极不方便，电站坝址控制流域面积14870km2。
１.２开发方式与规模
狮泉河水电站为堤坝式开发方式，开发任务以发电为主，兼顾防洪、灌溉，电站装机容量6400kw，水库校核水位4317.26m，正常蓄水位4315.00m，设计洪水位4315.00m，死水位4310.00m，设计水头23.4m，水库总库容1.85亿m3，水库具有年调节能力，调节库容0.64亿m3；回水长度16.5km，正常蓄水位时水库面积17.2km2。
电站装机4台，单机容量1.6MW，保证出力1475kw，多年平均发电量1330.0万kw.h。
2、坝址与坝型
２.１坝址选择
狮泉河多为较宽的“U”型河谷，仅在中游的乌龙、江巴和狮泉河上游9~14km等河段为较窄的峡谷。经查明狮泉河镇上游14km的范围内有两个可供选择坝址，上、下坝址分别位于狮泉河镇上游13.5km和7km ,两处坝址河谷相对较窄，且右岸均有基岩出露，便于泄水及引水发电建筑物布置,加上河床坡降很小和引水渠冰冻问题，不宜采用引水式方案，只能选择堤坝式开发方式。
上坝址位于狮泉河断裂3 km处，F1邦巴断裂通过上坝址左坝肩，并有大断层斜切小断层，岩石完整性差，岩体严重透水，因此水库蓄水后将向邻谷那桑河产生绕坝渗漏，坝肩防渗帷幕灌浆处理工程量大。
狮泉河断裂、F1邦巴断裂为区域性断裂，最大宽度达500~800m，使坝基岩体破碎及向下游渗漏的可能，降低了工程的可靠度。
库区河床覆盖层厚度40 m ~90m，透水性上弱下强，防渗墙设置深度深，工程量及施工难度大同时坝址处存在不同高程的三层透镜体分布，其在七度地震和饱水条件下均属液化砂范畴。
下坝址位于狮泉河镇上游7km，距上坝址6.5km左岸右岸，在狮泉河断裂南侧5km处，经地质测绘与勘探查明区内无区域性断裂通过，小断层和层间错动较发育；下坝址坝区覆盖层厚度变化较大，右岸厚度相对较小，左岸厚度较大，覆盖层上部渗透系数较小，下部渗透系数较大，除防渗墙设置深度较深外，坝址处有不同高程的二层透镜体，第一层内含砾细砂层透镜体为冰水堆积（fglq3），判别为不液化，第二层为含砾石粉质土细砂，其在七度地震和饱水条件下有液化可能，右岸山体总体是稳定的，但在右岸坝轴线上游50m有一小变形体，稳定性差，需作工程处理。
上、下坝址处河道顺直，均为深厚覆盖层上建坝，都具有相同的区域性大地构造背景，属外围强震影响地块，只要加强对工程问题的处理，上、下坝址均具备建坝条件，比较而言，防渗和断裂构造的处理及可靠性对比,下坝址工程地址条件优于上坝址。
上、下坝址混凝土防渗墙最大深度分别为80m和70m, 上坝址混凝土防渗墙及帷幕的工程量和难度均大于下坝址。
坝址距狮泉河镇较近，施工期生产、生活条件优于上坝址。
综上比较，选择下坝址。
２.２ 坝轴线比较
下坝址河谷较开阔，河道顺直，左岸为洪坡积体，基岩埋深大，右岸基岩埋深较浅，但基岩出露段顺河流长度约250m，此外均为洪坡积体，根据地形、地质特征，充分利用右岸已出露的基岩，将电站引水及泄水建筑物进水口布置在右岸基岩上，减少右岸洪坡积体开挖，左岸应尽量使坝轴线与原河道主流垂直，减短坝轴线长度，为此在河段内选择了2条坝轴线进行枢纽布置比较，下坝址上、下坝线相距约100m，两坝线均采用全土石坝挡水，坝基下为全封闭混凝土防渗墙防渗。
上坝线充分利用右岸下游基岩出露段较长的特点，将溢洪道及放空底孔的泄槽段布置在基岩上，从而可提高泄水建筑物的单宽流量，减少其宽度，上坝线引水建筑物布置在右岸，厂房也布置在右岸岸边。
下坝线引水建筑物布置与上坝线基本相同，下坝线受右岸下游基岩出露段较短，且基岩面顶
板高程朝下游方向下降较快的限制, 泄水建筑物（溢洪道）的泄槽段只能布置在覆盖层上，因而其单宽流量受到限制，泄水槽宽度较大，布置困难，为此在枢纽布置中，采用泄水建筑物布置在左岸，为左岸岸坡开敞式溢洪道，右岸仍设置放空底孔。
下坝址上、下坝线主要工程量及投资比较
项目 | 单位 | 上坝线 | 下坝线 |
覆盖层开挖 | 万m3 | 41.36 | 54.04 |
岩石明挖 | 万m3 | 6.29 | 2.53 |
混凝土 | 万m3 | 5.00 | 7.24 |
坝壳料填筑 | 万m3 | 48.14 | 46.89 |
心墙料填筑 | 万m3 | 9.30 | 9.06 |
反滤料填筑 | 万m3 | 8.57 | 8.61 |
排水堆石料 | 万m3 | 1.23 | 1.13 |
高塑性粘土 | 万m3 | 0.43 | 0.42 |
浆砌石 | 万m3 | 0.33 | 0.17 |
干砌石 | 万m3 | 2.24 | 2.20 |
混凝土防渗墙 | 万m3 | 1.62 | 1.60 |
土石回填 | 万m3 | 3.33 | 3.33 |
帷幕灌浆 | m | 1540 | 825 |
固结灌浆 | m | 1415 | 764 |
砂层振冲处理 | 万m | 3.58 | 5.98 |
钢筋 | t | 774 | 1567 |
钢材 | t | 344 | 344 |
相对投资 | % | 100 | 116.25 |
上、下坝线比较，因为两坝线相距较近，工程地质条件无大差异，除泄水建筑物外两坝线枢纽布置基本相同，下坝线较上坝线相对投资增加16.25%，下坝线在软基上建溢洪道的工程实践较少，所解决的问题较多，综合考虑，选择下坝址上坝线方案。
２.３坝型选择
在选定下坝址上坝线方案的基础上，针对坝址河谷相对开阔，河床覆盖层较厚的特点，挡水坝宜采用土石坝坝型；又根据河床基岩埋深左深右浅的情况，结合电站引水和泄水建筑物型式，选择全土石坝与混合坝两种坝型方案比较。
混合坝型是左岸河床覆盖层较厚的部位布置土石坝，右岸河床覆盖层较浅的部位布置混凝土泄水、引水发电建筑物和挡水坝。但是通过比较，混合坝主体混凝土量大大增加，约为全土石坝的4倍，工程投资增加很多，因此予以放弃。
在确定采用全土石坝型方案后，针对坝体防渗型式进行比较，选择了粘土心墙、沥青混凝土心墙和混凝土面板等三种坝型。考虑到混凝土面板坝对基座基础要求较高，而本工程的坝基覆盖层深厚，难以满足要求，予以放弃。再进行粘土心墙、沥青混凝土心墙比较
粘土心墙坝、沥青混凝土心墙坝比较表
项目 | 单位 | 粘土 心墙 | 沥青混凝土心墙 |
坝壳料填筑 | 万m3 | 59.67 | 68.80 |
心墙料填筑 | 万m3 | 9.73 | |
沥青混凝土 | 万m3 | 0.69 | |
混凝土 | 万m3 | 0.20 | 0.47 |
相对投资 | % | 100 | 123.59 |
粘土心墙与沥青混凝土心墙方案对比，沥青混凝土心墙坝的土石方工程量减少较小，沥青混凝土施工需要的设备及沥青均需从外地运进，运距远，费用多，增加了工程造价，并且当地气温低，施工难度大。
粘土心墙坝筑坝心墙料为掺合心墙料，坝壳料为沙卵石堆石料、反滤料，可就近取材，且塔那波料场和阿里沙卵石料场储量及质量均满足坝体防渗要求。
综上所述，采用全土石坝，基础防渗采用防渗墙，坝型采用粘土心墙坝，是合适坝址地形地质条件的，技术上可行，经济上合理。
3、枢纽布置基本条件
3.1水文泥沙
电站多年平均气温0.2°C，极端最高气温27.6°C，极端最低气温-36.6°C。
多年平均降水量73.0mm，多年平均相对湿度33％。多年平均流量9.03m3/S，折合年径流量2.85亿m3，多年平均年径流深19.1mm。
挡、泄水建筑物百年一遇设计洪水流量为283 m3/S，考虑到狮泉河洪水系列短，本工程下游为狮泉河镇及又处于国际河流的上游等因素，为安全计，将万年一遇的校核洪水加10％的安全修正值，修正后洪水流量为637 m3/S，多年平均含沙量0.822kg/ m3，多年平均悬移质年
输沙量26.7万t，汛期平均含沙量1.26kg/m3，多年平均推移质年输沙量为0.98万t。
3.2区域地质及地震
工程位于西藏高原西侧,素有“高原上的高原”之称，区域构造部位主要由自北向南分别为班公错~纳屋错断裂，狮泉河~古昌断裂，阿依拉山断裂和三条沿北西西方向的日松~玉多优地槽褶皱带，郎久~革吉冒地槽褶皱带组成，并伴有一系列走向北西的次级逆断层、褶曲、近东西向和北东向的压扭性断裂，本工程地震基本烈度为Ⅶ度。
水库库岸总体稳定，水库蓄水后，不会出现大的崩塌现象，但小型坠落不可避免，对水库影响不大。
狮泉河系两岸地下水的最低排泄基准面，在水库区有较多的地下泉水出露，均向河床排泄，所以水库不存在向邻谷产生永久渗漏问题。
水库库盆岩性以砂岩、页岩、石英闪长岩及少量灰岩组成。按照组成库盆的地层岩性、地质构造、水文地质条件、地震活动等综合分析，水库存在诱发弱~中震、微震的可能性，但对坝区的地震影响烈度不超过Ⅶ度。
3.3 枢纽区工程地质条件
3.3.1岩石特性及构造
坝左岸为坡洪堆积体，基岩埋深大，坝肩与覆盖层相接，坝右岸基岩埋深相对较浅，坝肩与基岩相接，坝区岩体主要为二叠系长石石英砂岩、页岩和粉砂岩组成，长石石英砂岩占70%左右，软硬相间，经强烈构造作用，小断层及层间挤压带较发育。
3.3.2 河床覆盖层
河床崩坡积、坡洪积松散堆积物厚度40m～90 m，按其结构特性，分为三大层，自下到上，依次为：
冰水沉积卵砾砂层，填料含量不丰，该层层内及底部块卵石集中处结构松散，架空，抗渗性差，允许坡降建议值为0.1~0.12。
坡洪积碎砾石土层，填料含量丰富，透水性相对较弱，结构较密实，允许坡降建议值0.12~0.15。
卵砾夹砂层，结构松散，填料少，该层及界面间的接触冲刷等仍是渗透变形的薄弱部位，抗渗性差，破坏形式以管涌为主，允许坡降建议值0.1~0.12。
3.3.3 水文地质
坝址地下水类型有覆盖层孔隙潜水和基岩裂隙水以及河水补给地下水。
坝基覆盖层，上部alQ4卵砾石夹砂层，下部fglQ3冰水堆积的卵砾石砂层，地下水位高程4283.08 m~4285.01m,低于河水位3~5 m。
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