天生橋一級(jí)水電站為西電東送的重點(diǎn)工程，是紅水河第一級(jí)水電站，也是珠江流域西江水系上游的南盤江龍頭電站。位于中國(guó)貴州省安龍縣和廣西壯族自治區(qū)隆林各族自治縣交界處的南盤江干流上。
天生橋一級(jí)水電站工程于1991年6月開工，1994年底截流，1997年底蓄水，1998年12月首臺(tái)機(jī)組發(fā)電，2000年12月竣工。壩址以上流域面積50139平方公里，多年平均流量612立方米/秒，年徑流量193億立方米。年平均輸沙量1574萬(wàn)噸，平均含沙量0.81公斤/立方米。水庫(kù)總庫(kù)容102.6億立方米，調(diào)節(jié)庫(kù)容57.96億立方米，為不完全多年調(diào)節(jié)水庫(kù)。電站裝機(jī)容量120萬(wàn)千瓦（4臺(tái)30萬(wàn)千瓦機(jī)組），年發(fā)電量52.26億度。
天生橋一級(jí)水電站自1998年底發(fā)電運(yùn)行以來(lái)，實(shí)現(xiàn)了累計(jì)發(fā)電量近200億kW.h的較好經(jīng)濟(jì)效益，為云、貴、兩廣四省（區(qū)）的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步起到了積極的促進(jìn)作用。
工程概況
天生橋一級(jí)水電站是紅水河梯級(jí)電站的第一級(jí)，位于南盤江干流上。工程以發(fā)電為主，水庫(kù)總庫(kù)容102.6億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容57.96億m3，為不完全多年調(diào)節(jié)水庫(kù)。電站裝機(jī)容量1200MW(4×300MW)，年發(fā)電量52.26億kW·h，保證出力405.2MW；并將增加下游已建的天生橋二級(jí)、巖灘和大化3個(gè)水電站的保證出力883.9?MW，年電量40.77億kW·h。電站建成后，送電貴
州、廣西壯族自治區(qū)和廣東省。
壩址以上流域面積50139km3，多年平均流量612m3／s，年徑流量193億m3。洪峰流量大，千年一遇洪峰流量20900m3／s，可能最大洪峰流量28500m3／s。多年平均輸沙量1574萬(wàn)t，平均含沙量0.81?kg／m3。
壩址河谷為比較開闊的不對(duì)稱v形河谷，兩岸沖溝比較發(fā)育，右岸有一埡口。巖層走向大致與河流平行，傾向左岸。右岸埡口地區(qū)為巨厚層塊狀灰?guī)r，壩基為薄層灰?guī)r、泥灰?guī)r和泥巖互層，左岸為厚層砂巖、泥巖互層。河床沖積層厚0.68～25.61m，其下近基巖面分布有黏土及淤泥質(zhì)粘土，厚度0.15～13.32m。區(qū)域性斷層F8從壩址右岸通過(guò)，該斷層為壓扭性，擠壓緊密，透水性弱，兩岸壩肩下分布有少量規(guī)模不大的斷層。右岸埡口一帶灰?guī)r為巖溶管道裂隙含水層，壩基巖層透水性弱，水文地質(zhì)條件較簡(jiǎn)單。電站位于區(qū)域構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定的地區(qū)，經(jīng)鑒定，地震基本烈度為6度。壩址附近有豐富的土石料，但缺乏天然砂礫料。
昆明勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院于1982年6月承擔(dān)該電站的勘測(cè)設(shè)計(jì)工作，同年12月完成選壩報(bào)告，1984年5月完成可行性研究報(bào)告，1986年9月完成初步設(shè)計(jì)報(bào)告，并經(jīng)原水電部審查批準(zhǔn)。美國(guó)哈扎公司、巴西咨詢工程師團(tuán)、工程特別咨詢團(tuán)為該電站咨詢、評(píng)估后，對(duì)工程設(shè)計(jì)給予了充分肯定和良好評(píng)價(jià)。工程于1991年立項(xiàng)，同年6月導(dǎo)流隧洞開工，1994年底實(shí)現(xiàn)截流，1997年底下閘蓄水，1998年底首臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電。
樞紐總布置
經(jīng)選定的大灣壩址，上游右岸有1號(hào)沖溝，下游左岸有12號(hào)沖溝，河谷為縱向谷，上下游地質(zhì)條件大體相同。其壩軸線選擇的范圍有限。從樞紐布置和盡量利用右岸T62x地層條件考慮，右壩頭的位置已基本確定，則影響壩線位置的主要因素是引水發(fā)電系統(tǒng)的布置，故擬定了上下兩條壩線。經(jīng)比較，上壩線方案充分利用了壩址相對(duì)有利的地形、地質(zhì)條件，施工和運(yùn)行都較方便，最后確定采用上壩線方案。
壩址處河谷開闊，壩基巖層較軟弱，壩區(qū)有豐富的土石料，對(duì)外交通主要靠公路運(yùn)輸，采用當(dāng)?shù)夭牧现问呛线m的。壩型選擇著重研究了土心墻堆石壩和混凝土面板堆石壩兩種。這兩種壩型樞紐布置基本相同，也都適應(yīng)壩址的地形、地質(zhì)條件，并能做到安全運(yùn)行。但面板堆石壩的施工較靈活方便，干擾小，工期可縮短1年，工程投資可節(jié)省1.5億元(1986年價(jià))，經(jīng)濟(jì)效益較大，故選定混凝土面板堆石壩壩型。
該電站樞紐布置的主要原則：充分利用壩址有利的地形、地質(zhì)條件，避開不利因素；盡量利用建筑物的開挖料筑壩，降低工程造價(jià)；方便施工和運(yùn)行管理。在右岸埡口巨厚層塊狀灰?guī)r地區(qū)布置開敞式溢洪道，其開挖料作為壩體填筑料大部分可直接上壩，運(yùn)距短，對(duì)大壩施工無(wú)干擾；右岸上游1號(hào)沖溝地形適宜于布置放空隧洞；左岸巖層傾向山里，有利于地面開挖工程，且成洞條件相對(duì)較右岸好，宜于引水發(fā)電系統(tǒng)和大斷面導(dǎo)流隧洞的布置。
經(jīng)過(guò)方案比較，選定的樞紐布置由混凝土面板堆石壩、右岸開敞式溢洪道和放空隧洞、左岸引水發(fā)電系統(tǒng)和地面廠房組成。導(dǎo)流建筑物由左岸2條導(dǎo)流隧洞和上下游圍堰組成，放空隧洞參與后期導(dǎo)流。樞紐總平面布置見圖1。電站各主要建筑物均按一級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，地震設(shè)防烈度為7度。
混凝土面板堆石壩
大壩按千年一遇洪水設(shè)計(jì)，可能最大洪水校核，最大壩高178m。壩體剖面采用常規(guī)設(shè)計(jì)。壩頂長(zhǎng)1104m，壩頂寬12m，頂部設(shè)置4.9m高的防浪墻。上游壩坡1:1.4，下游壩坡平均為1:1.4(壩坡上設(shè)有10m寬的上壩公路，公路間壩坡1:1.25)。堆石壩體分為：墊層區(qū)，水平寬度3m，過(guò)渡區(qū)，水平寬度5m，主堆石區(qū)和次堆石區(qū)(含軟巖料區(qū))，壩體填筑總方量約為1800萬(wàn)m3。
混凝土面板厚度頂部0.3m，底部0.9m。設(shè)置垂直縫，間距16m，共分69塊。面板混凝土標(biāo)號(hào)為C25，抗?jié)B標(biāo)號(hào)S12，設(shè)單層雙向鋼筋，配筋率0.3%～0.4%。面板總面積17.27萬(wàn)m3，共計(jì)方量8.87萬(wàn)m3。
趾板設(shè)計(jì)水力梯度為15，其寬度分別為10、8和6m，混凝土設(shè)計(jì)要求同面板混凝土，表層設(shè)雙向鋼筋，并埋插筋。沿趾板長(zhǎng)度方向不設(shè)伸縮縫，僅設(shè)施工縫。
面板與趾板間設(shè)周邊縫，內(nèi)設(shè)3道止水。面板垂直縫，其張性縫設(shè)2道止水，壓性縫設(shè)1道止水。
壩基防滲沿趾板線設(shè)單排灌漿帷幕，其深度和范圍按單位吸水量W≤0.03L／(min.m.m)及1／2水頭控制，最大深度80m。在趾板范圍內(nèi)做固結(jié)灌漿，深度為10～15m。
開敞式溢洪道
溢洪道布置于右岸埡口處，其開挖料為大壩填筑的主要料源。溢洪道設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為千年一遇洪水(Q＝20900m3／s)設(shè)計(jì)，可能最大洪水(Q＝28500m3/s)校核。經(jīng)水庫(kù)調(diào)洪后，相應(yīng)的下泄流量分別為14782m3/s和21750m3/s。泄洪孔口尺寸為寬13m，高20m，共5孔。
溢洪道全長(zhǎng)1665m，由引渠、溢流堰、泄槽、挑流鼻坎和護(hù)岸工程組成。引渠長(zhǎng)1122m，底寬120m，渠底高程745m，底坡i＝0。渠道兩側(cè)為垂直邊坡，每隔22m高設(shè)1條12m寬的馬道，引渠基本不襯砌。溢流堰頂高程760m，設(shè)5孔寬13m高20m的弧形閘門，溢流前緣總長(zhǎng)81m。堰后為泄槽，泄槽平面采用不對(duì)稱收縮體型，橫斷面為矩形，縱坡i=13%。為避免氣蝕破壞，在泄槽段共設(shè)5道摻氣槽。泄槽軸線與下游河道的交角為50°～60°，且流速高，泄量大，泄洪功率達(dá)2?800萬(wàn)kW。經(jīng)水力模型試驗(yàn)研究，選用左槽正向擴(kuò)散連續(xù)大挑角鼻坎和右槽窄縫曲面貼角斜鼻坎的結(jié)合方案，較好地解決了泄流消能問(wèn)題。在工程建設(shè)過(guò)程中，對(duì)上述設(shè)計(jì)方案做了簡(jiǎn)化，取消了泄槽中隔墩；又經(jīng)水力模型試驗(yàn)，選取了兩側(cè)擴(kuò)散的舌形鼻坎方案，在出口河岸相應(yīng)地做了保護(hù)。
引水發(fā)電系統(tǒng)
引水發(fā)電系統(tǒng)位于左岸砂泥巖地區(qū)。進(jìn)水口設(shè)在左岸8號(hào)沖溝內(nèi)，10號(hào)沖溝下游側(cè)布置地面廠房，采用單機(jī)單管布置。
引水系統(tǒng)包括引渠、進(jìn)水口、引水隧洞和壓力鋼管道。根據(jù)進(jìn)水口的布置，傍山開挖形成引渠。引渠沿中心線長(zhǎng)度為284m，梯形復(fù)式斷面。其底板寬98m，高程710m。進(jìn)水口采用岸邊塔式，進(jìn)水塔長(zhǎng)98m，寬27.5m，高84m。設(shè)置2道直柵槽，內(nèi)設(shè)16扇攔污柵，1扇檢修門及4扇事故門。對(duì)外通過(guò)塔頂交通橋與左岸公路相連。引水隧洞4條，中心距24m，內(nèi)徑9.6m，縱坡7.5%～10%，水平投影長(zhǎng)380.39～494.09m。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用一次支護(hù)和二次襯砌形式，局部過(guò)溝地段二次支護(hù)改用后張法預(yù)應(yīng)力混凝土襯砌。壓力鋼管道4條，中心距23.1m，采用斜井布置，坡度50°，由上彎管、斜井管、下彎管和水平管組成。鋼管內(nèi)徑7～8.2m，水平投影長(zhǎng)158.78～172.19m，管壁厚22～30mm。
地面廠房
地面廠房位于左岸10號(hào)沖溝下游側(cè)，順河向布置。廠區(qū)后山坡臨時(shí)邊坡高達(dá)154m，永久邊坡高達(dá)109m，并有斷層和向背斜結(jié)構(gòu)面，對(duì)邊坡穩(wěn)定有影響。為此做了大量邊坡穩(wěn)定分析，采取了邊坡綜合治理措施，并設(shè)置了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
主廠房長(zhǎng)154.4?m，寬26m，高67m。廠房?jī)?nèi)安裝4臺(tái)單機(jī)容量為300?MW的水輪發(fā)電機(jī)組，其安裝高程為633.5?m。上游側(cè)副廠房布置電氣設(shè)備，下游側(cè)副廠房布置水輪機(jī)設(shè)備，端頭副廠房為中控室及計(jì)算機(jī)監(jiān)控設(shè)備。主變壓器布置在上游側(cè)副廠房的上游，出線架位于上游副廠房屋頂上，4回220kV出線至換流站。
放空隧洞
放空隧洞位于右岸1號(hào)沖溝的下游側(cè)，全長(zhǎng)1062.17m，進(jìn)口高程為660m，具有施工期參與后期導(dǎo)流、水庫(kù)蓄水期向下游電站供水、運(yùn)行期放空水庫(kù)檢修大壩面板等功能。距放空隧洞進(jìn)口339.17m處設(shè)事故閘門并，并高131m，內(nèi)徑11.4m，內(nèi)設(shè)6.8m×9m的事故平板鏈輪閘門；距進(jìn)口560.67m處為工作閘門室，內(nèi)設(shè)6.4m×7.5m的工作弧形閘門；工作閘門室之前為圓形有壓隧洞，長(zhǎng)557.67m。內(nèi)徑9.6m；其后為方圓形無(wú)壓隧洞，長(zhǎng)489.5m，寬8m，高11m；洞后接長(zhǎng)約162m的出口明渠及挑流鼻坎。
事故閘門井以交通便橋與右壩頭相接；工作閘門室以交通通風(fēng)洞與場(chǎng)內(nèi)公路相連。交通通風(fēng)洞布置在放空洞的左側(cè)，為雙層結(jié)構(gòu)，上層交通，下層通風(fēng)。
大壩安全監(jiān)測(cè)
變形監(jiān)測(cè)
3.1.1內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)
(l)觀測(cè)點(diǎn)布置大壩布置有3個(gè)觀測(cè)斷面，0＋630斷面為河床中部最大斷面，右岸0十438斷面在1／2壩高處，左岸0十918斷面位于地形突變部位。在觀測(cè)斷面的665、692、725、758m高程，共布置有沉降測(cè)點(diǎn)50個(gè)，水平位移測(cè)點(diǎn)31個(gè)。
(2)觀測(cè)儀器壩體內(nèi)部垂直位移觀測(cè)采用水管式沉降儀，水平位移觀測(cè)采用引張線式水平位移計(jì)。天生橋大壩安裝的垂直、水平位移計(jì)管線最大長(zhǎng)度達(dá)350m，堪稱世界第一。
3.1.2面板撓度監(jiān)測(cè)
面板撓度觀測(cè)通常采用埋設(shè)測(cè)斜儀導(dǎo)管的方法，用活動(dòng)式測(cè)斜儀觀測(cè)導(dǎo)管的撓度變形。大壩面板坡長(zhǎng)305m，如采用活動(dòng)式測(cè)斜儀則存在以下問(wèn)題：測(cè)繩太長(zhǎng)可能產(chǎn)生測(cè)頭下放困難；采用測(cè)頭下放的輔助牽引裝置，又耽心輔助牽引裝置一旦發(fā)生故障，很難檢修；觀測(cè)耗費(fèi)時(shí)間很長(zhǎng)，也難以實(shí)現(xiàn)觀測(cè)的自動(dòng)化等。承建單位的巴西專家，根據(jù)辛戈壩的經(jīng)驗(yàn)，建議采用電平器進(jìn)行面板撓度觀測(cè)，經(jīng)參建各方認(rèn)真研究，這一建議得到了采納。電平器是一種固定式測(cè)斜儀，觀測(cè)精度高，根據(jù)電平器觀測(cè)的測(cè)點(diǎn)轉(zhuǎn)軸傾角變化可計(jì)算面板的撓度曲線。天生橋大壩3個(gè)觀測(cè)斷面的面板上游共布置64個(gè)電平器來(lái)觀測(cè)面板撓度變形。
3.1.3接縫監(jiān)測(cè)
(1)周邊縫沿周邊縫布置有12組三向測(cè)縫計(jì)，觀測(cè)縫面開度、沉降和切向位移相對(duì)變化。
(2)垂直縫在面板垂直伸縮縫的張性縫區(qū)、張性縫和壓性縫過(guò)渡區(qū)，跨縫布置單向測(cè)縫計(jì)24支，用來(lái)觀測(cè)縫面開合變化。
(3)面板脫空觀測(cè)大壩一期面板澆筑后，檢查發(fā)現(xiàn)面板頂部與墊層料間有大面積脫空，決定在二期面板布置2組二向測(cè)縫計(jì)，觀測(cè)面板和墊層料接觸縫面的法向和切向變形；在三期面板布置7組觀測(cè)面板脫空變形的二向測(cè)縫計(jì)。
3.1.4表面變形監(jiān)測(cè)
在壩體上、下游壩面和壩頂，共布置視準(zhǔn)線8條，其中布置在一、二期面板頂部的視準(zhǔn)線為施工期臨時(shí)測(cè)線，水平位移觀測(cè)采用視準(zhǔn)線法，垂直位移用水準(zhǔn)儀觀測(cè)。
滲流監(jiān)測(cè)
3.2.1滲流壓力監(jiān)測(cè)
(1)壩體滲流壓力在距趾板“X”線下游3m的墊層料區(qū)基礎(chǔ)面，布置有坑埋式滲壓計(jì)13支，用來(lái)觀測(cè)周邊縫后壩體的滲壓。
(2)壩基滲流壓力在趾板灌漿帷幕前后，布置有鉆孔式滲壓計(jì)21支，觀測(cè)壩基滲壓，了解帷幕阻滲效果。
(3)繞壩滲流水位在左、右岸壩肩，共布置16個(gè)鉆孔測(cè)壓管觀測(cè)繞壩滲流水位。
3.2.2滲流量監(jiān)測(cè)
大壩下游布置了1個(gè)滲流匯集系統(tǒng)。在下游壩腳設(shè)置1道截水墻，攔截壩體滲水，使滲流匯集，通過(guò)布置在右岸的引渠流向下游，在引渠設(shè)置量水堰觀測(cè)壩體滲流。在右岸壩肩排水系統(tǒng)的2個(gè)洞口布置了觀測(cè)壩肩滲流量的量水堰。
壓力、應(yīng)力和溫度監(jiān)測(cè)
3.3.1壓力監(jiān)測(cè)
大壩0十630斷面4個(gè)不同高程的面板與墊層料接觸面，布置有觀測(cè)接觸土壓力的土壓力計(jì)；在壩體過(guò)渡料中部和壩軸線處，布置有觀測(cè)平面應(yīng)力變化的土壓力計(jì)。大壩共布置土壓力計(jì)28支。
3.3.2混凝土面板應(yīng)力和溫度監(jiān)測(cè)
大壩面板布置了應(yīng)力應(yīng)變觀測(cè)剖面6個(gè)，溫度觀測(cè)剖面4個(gè)，有應(yīng)變計(jì)84支、無(wú)應(yīng)力計(jì)15支、鋼筋計(jì)55支、溫度計(jì)27支，共計(jì)181支儀器，用來(lái)觀測(cè)面板的應(yīng)力、應(yīng)變和溫度變化。
3.4地震反應(yīng)監(jiān)測(cè)
大壩設(shè)置了遙測(cè)微震臺(tái)網(wǎng)，記錄壩區(qū)和庫(kù)區(qū)地震情況；在壩體和基巖布置強(qiáng)震儀監(jiān)測(cè)壩體的地震反應(yīng)。
運(yùn)行概況
1998年8月天生橋一級(jí)電站水庫(kù)正式蓄水，同年最高水位達(dá)740.36m，發(fā)生時(shí)間為1998年11月8日，1998年12月一級(jí)電站首4#機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，此時(shí)大壩已完成堆石體填筑(787.3?m)及三期面板澆筑，下游壩體經(jīng)濟(jì)斷面于12月填筑到787.3m高程。
1999年水庫(kù)最高水位767.19m，為99年9月1日，大壩進(jìn)行防浪墻及壩體787.3?m～791.0m高程施工，99年12月3#機(jī)投入運(yùn)行。
2000年水庫(kù)蓄水至正常水位780.0m運(yùn)行(10月17日)，年底大壩施工全部完成，2000年9月2#機(jī)投入運(yùn)行，12月1#機(jī)投入運(yùn)行，至此四臺(tái)機(jī)組全部投入運(yùn)行。
2001年水庫(kù)蓄水至正常水位780.0m運(yùn)行(11月11日)，2002年水庫(kù)蓄水至776.96m運(yùn)行(9月17日)。
運(yùn)行特點(diǎn)
(1)??天生橋一級(jí)水電站為南盤江龍頭電站，庫(kù)容大，大壩為世界第二、亞州第一高的面板堆石壩，大壩的安全將對(duì)下游已建電站(天生橋二級(jí)、巖灘、大化)和在建電站(平班、龍灘)及沿岸國(guó)家和人民生命財(cái)產(chǎn)關(guān)系重大，若出現(xiàn)意外，將是災(zāi)難性的，損失難以估量，所以必須保證大壩的安全運(yùn)行。
(2)?一級(jí)電站下游6.5km為天生橋二級(jí)水電站首部樞紐。二級(jí)電站為流式電站，水庫(kù)有效庫(kù)容僅為800萬(wàn)m3，無(wú)調(diào)節(jié)性能。二級(jí)電站溢流壩閘門為平板門，單寬流量小，一級(jí)電站溢洪道閘門為弧形門，單寬流量大，所以天生橋一、二級(jí)電站的聯(lián)合渡汛將十分重要。一、二級(jí)電站泄洪時(shí)要密切配合，一級(jí)電站每開一扇閘門要等二級(jí)電站達(dá)到相近的泄流量，穩(wěn)定安全運(yùn)行的水位，一級(jí)電站才能開一下扇閘門，以此類推。當(dāng)泄流量較大時(shí)，閘門操作時(shí)間較長(zhǎng)，并且整個(gè)閘門操作過(guò)程一、二級(jí)要配合好，不能出現(xiàn)調(diào)度、聯(lián)系、操作等每個(gè)環(huán)節(jié)的錯(cuò)誤，否則將對(duì)二級(jí)電站的安全帶來(lái)較大影響。
(3)?一級(jí)電站大壩的安全運(yùn)行，關(guān)鍵在面板、面板與趾板之間的周邊縫的工作狀態(tài)。現(xiàn)代混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)的原則之一是，面板的應(yīng)力狀態(tài)直接和堆石壩體變形有關(guān)，和水壓力關(guān)系不明顯。意味著面板主要承受它和堆石壩體之間的位移差引起的荷載，不主要承受水壓力。面板狀態(tài)取決于堆石壩體的變形狀態(tài)。面板主要是傳遞水壓力給大壩堆石體，由于面板是鋼筋混凝土，屬剛性體，受大壩變形影響，面板將產(chǎn)生裂縫，同時(shí)面板與大壩墊層料產(chǎn)生脫空，也將使面板產(chǎn)生裂縫，需及時(shí)做出修補(bǔ)，否則將影響大壩的安全運(yùn)行。
(4)?溢洪道是天生橋一級(jí)水電站唯一的泄洪設(shè)施，它的安全運(yùn)行關(guān)系到大壩的安全，同時(shí)對(duì)下游已建工程及沿河國(guó)家及人民財(cái)產(chǎn)影響重大，所以對(duì)溢洪道機(jī)電設(shè)備及金屬結(jié)構(gòu)的檢查、維護(hù)極為重要，必須確保每次閘門操作能正常進(jìn)行。
(5)?天生橋一級(jí)電站水庫(kù)庫(kù)容大，對(duì)下游已建電站的經(jīng)濟(jì)效益顯著，可增加已建電站(天生橋二級(jí)、巖灘、大化)的保證出力88.39萬(wàn)kW，增加年發(fā)電量40.77億kW.h，相當(dāng)于新建一座百萬(wàn)千瓦級(jí)的水電站。一級(jí)電站每年汛未的水庫(kù)蓄水對(duì)電站群的經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要，設(shè)計(jì)文件規(guī)定，一級(jí)電站水庫(kù)汛限水位為773.1m，在9月10日后才能蓄至正常水位780.0m運(yùn)行，由于南盤江流域主汛期為每年6～8月，對(duì)水庫(kù)蓄水帶來(lái)不利影響，如果出現(xiàn)主汛期來(lái)水集中，后汛期(9～10月)來(lái)水較少，就可能出現(xiàn)水庫(kù)不能蓄水至正常水位780.0m運(yùn)行，所以應(yīng)對(duì)汛限水位773.1m進(jìn)行調(diào)整提高或?qū)尚钪琳Ｋ坏臅r(shí)間(9月10日)調(diào)整，可以考慮對(duì)汛限水位進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，在滿足電站安全運(yùn)行的前提下，可適時(shí)根據(jù)每年來(lái)水情況進(jìn)行調(diào)整，有利水庫(kù)蓄水。
(6)?天生橋一級(jí)電站放空洞作為在施工期參加導(dǎo)流，運(yùn)行期作為電站旁通和放空水庫(kù)用的特點(diǎn)，放空洞的安全運(yùn)行較重要。由于放空洞工作閘門屬于地下洞室，有滲水，空氣流動(dòng)性差，較潮濕，閘門控制設(shè)備容易受潮，不能保證正常工作，需作防水、通風(fēng)處理，由于大壩是目前運(yùn)行最高的面板堆石壩，如果大壩出現(xiàn)險(xiǎn)情，必須保證放空洞能及時(shí)運(yùn)行，開閘放水降低庫(kù)水位，所以放空洞的閘門操作系統(tǒng)要維護(hù)好，以保證隨時(shí)能投入運(yùn)行。
(7)?引水系統(tǒng)跨左岸10#沖溝，由于隧洞在沖溝部位為中厚層泥巖和砂巖互層，局部上覆巖體較薄，最薄處只有21.4m，在該段的隧洞采用后張控預(yù)應(yīng)力錨索技術(shù)，隧洞投入運(yùn)行測(cè)壓管水位在蓄水后有明顯升高，宜控制滲壓防止發(fā)生水力劈裂，2000年在10#沖溝隧洞上履巖進(jìn)行灌漿處理，以提高圍巖的彈性模量。經(jīng)過(guò)灌漿圍巖彈性模量得到明顯提高。同時(shí)利用68#地質(zhì)探洞（在10#沖溝上游側(cè)）補(bǔ)打排水孔，降低巖體滲透壓力，經(jīng)過(guò)觀測(cè)，測(cè)壓管水位得到降低，有效防止水力劈裂的產(chǎn)生，提高了隧洞的安全運(yùn)行。
大壩運(yùn)行管理
(1)人員配備
天生橋一級(jí)電站大壩運(yùn)行有一支專業(yè)技術(shù)隊(duì)伍，它包括水庫(kù)運(yùn)行、調(diào)度、水工建筑物監(jiān)測(cè)、維護(hù)、維修、水工金屬結(jié)構(gòu)的運(yùn)行、維護(hù)、檢修、共有30余人，大專以上學(xué)歷有40%，已在天生橋二級(jí)電站及其它大型水電站工作過(guò)，有豐富的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)大部分技術(shù)人員一直參與天生橋一級(jí)電站的建設(shè)，從電站截流、施工過(guò)程，有關(guān)技術(shù)專題會(huì)，工程分部項(xiàng)驗(yàn)收、隱蔽工程處理，電站啟動(dòng)運(yùn)行，安全鑒定，竣工驗(yàn)收都自始自終參與，掌握中間的每一個(gè)過(guò)程。
(2)?規(guī)章制度及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)
電站在發(fā)電前編寫了有關(guān)技術(shù)規(guī)程、管理制度，并在運(yùn)行過(guò)程中不斷完善，編寫了"五規(guī)五制"：《水工機(jī)電設(shè)備運(yùn)行維護(hù)規(guī)程》、《水工建筑物維護(hù)規(guī)程》、《水工觀測(cè)規(guī)程》、《水工安全作業(yè)規(guī)程》、《水庫(kù)調(diào)度規(guī)程》、《防汛崗位責(zé)任制》、《防汛值班制度》、《汛期報(bào)汛制度》、《大壩安全檢查與評(píng)級(jí)制度》、《防汛安全檢查制度》及有關(guān)技術(shù)手冊(cè)(防汛工作手冊(cè)、水庫(kù)調(diào)度手冊(cè))。制定了汛前汛后安全檢查、水工建筑物評(píng)級(jí)、日常巡視檢查、水庫(kù)調(diào)度管理、特殊巡視檢查、加密觀測(cè)等技術(shù)管理標(biāo)準(zhǔn)。
(3)?技術(shù)工作開展及實(shí)施
天生橋一級(jí)電站在建設(shè)期間，每年有兩次專家技術(shù)咨詢會(huì)，解決工程建設(shè)中遇到的各種技術(shù)問(wèn)題，取的了較好的效果。電站投入運(yùn)行以來(lái)，對(duì)有關(guān)技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行專門研究處理，先后完成了大壩面板脫空灌漿處理；大壩面板裂縫調(diào)查及修補(bǔ)處理；天生橋一級(jí)電站水工建筑物觀測(cè)資料分析；一級(jí)電站安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)；一級(jí)電站誘發(fā)地震監(jiān)測(cè)微震臺(tái)改造；一級(jí)電站大壩強(qiáng)震臺(tái)改造等主要項(xiàng)目。
(4)?大壩管理日常工作
對(duì)水工建筑物進(jìn)行定人、定設(shè)備、定周期的觀測(cè)；大壩每3天1次，其它包括溢洪道、邊坡、放空洞、引水系統(tǒng)、導(dǎo)流洞管帽等每月2次，對(duì)建筑物進(jìn)行每周1次的巡視檢查。每年進(jìn)行3～5次防汛專項(xiàng)檢查；每年進(jìn)行1次水工建筑物評(píng)級(jí)；每年進(jìn)行1次防汛設(shè)施檢修，多次維護(hù)，并進(jìn)行1次閘門全行程啟閉試驗(yàn)；定期出有關(guān)技術(shù)分析報(bào)告，每年進(jìn)行水庫(kù)運(yùn)行，水工建筑物監(jiān)測(cè)資料整理、匯編，各項(xiàng)工作嚴(yán)格按國(guó)家有關(guān)法規(guī)開展大壩安全管理工作。
電站防汛
(1)??水庫(kù)調(diào)度原則
①天生橋一級(jí)水電站水庫(kù)是一個(gè)不完全多年調(diào)節(jié)水庫(kù)，汛期在確保大壩安全并兼顧下游設(shè)施的防洪安全下，充分發(fā)揮電站的發(fā)電效益。
②天生橋一級(jí)水電站主汛期水庫(kù)應(yīng)控制在汛限水位773.1m高程運(yùn)行（龍灘電站投運(yùn)后為776.4m高程），后汛期9月10日后可蓄水位780m高程運(yùn)行。
③為避免給下游造成人為災(zāi)害，水庫(kù)下泄流量不應(yīng)超過(guò)本次洪水的入庫(kù)洪峰流量。
④一級(jí)電站溢洪道泄洪時(shí)下泄流量應(yīng)大于起挑流量（1600m3/s）的原則啟閉閘門以減弱對(duì)溢洪道挑流鼻坎右側(cè)護(hù)坦的沖刷。同時(shí)嚴(yán)禁閘門大幅度啟閉以避免一級(jí)庫(kù)水位出現(xiàn)大起大落現(xiàn)象，以保證建筑物及水庫(kù)邊坡的安全、穩(wěn)定。
按照上述原則，電廠成功解決了下泄洪水對(duì)下游二級(jí)電站構(gòu)成的安全威脅，泄中、小洪水時(shí)對(duì)溢洪道挑流鼻坎下部及出口右岸護(hù)坦的沖刷等問(wèn)題，通過(guò)分階段合理實(shí)施水庫(kù)調(diào)度，成功解決了水庫(kù)防洪與蓄水的矛盾，充分發(fā)揮了龍頭水庫(kù)削峰效應(yīng)，從而保證了電站自身及下游安全，取得了水庫(kù)連續(xù)兩年蓄至正常水位780m高程的好成績(jī)。
(2)?防汛工作安排
每年汛前，電廠均要成立以廠長(zhǎng)為首的防汛領(lǐng)導(dǎo)小組，全面負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)全廠的防汛度汛工作，防汛領(lǐng)導(dǎo)小組下設(shè)防汛辦公室，防汛辦公室主任由主管生產(chǎn)的領(lǐng)導(dǎo)擔(dān)任，成員若干名，每年3月份編制上報(bào)《天生橋一級(jí)水電站年度水庫(kù)調(diào)度運(yùn)用計(jì)劃及防汛搶險(xiǎn)措施》，以確定年度水情預(yù)報(bào)，水庫(kù)用水計(jì)劃，安全措施，搶險(xiǎn)預(yù)案存在問(wèn)題處理，全年來(lái)水趨勢(shì)預(yù)報(bào)等。
每年3月進(jìn)行第一次防汛安全大檢查，主要內(nèi)容：水工建筑物運(yùn)行情況；沖溝，邊坡，排水洞淤積情況；觀測(cè)設(shè)施完好情況；防汛閘門運(yùn)轉(zhuǎn)情況，電源是否可靠，閘門全行程啟閉試驗(yàn)；水庫(kù)調(diào)度方案及上級(jí)相關(guān)防汛文件等，并對(duì)以上檢查存在的問(wèn)題提出整改意見，限期在5月31日前全部完成。
汛中（5月～10月）不定期進(jìn)行多次全面檢查或?qū)ｍ?xiàng)檢查，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)安排處理。
每年7月提交本年度"水庫(kù)蓄水方案"；每年11月總結(jié)防汛工作經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)，找出存在的問(wèn)題，在下一年度工作中加以改進(jìn)。
(3)?幾年來(lái)的防汛工作
天生橋一級(jí)電站從2000年10月、2001年10月水庫(kù)蓄水至正常蓄水位780.0m運(yùn)行，2002年由于流域在8月20日后未來(lái)水，水庫(kù)蓄水至776.96m。從這幾年的防汛工作來(lái)看，從汛前準(zhǔn)備、水庫(kù)洪水預(yù)報(bào)、洪水調(diào)度、防汛設(shè)施的運(yùn)行、水工建筑物的安全監(jiān)測(cè)、維護(hù)消缺等每一步工作都按時(shí)完成，確保了防汛工作順利開展，在保證水庫(kù)蓄水的情況下，都實(shí)現(xiàn)了安全渡汛。
(4)?依靠科技進(jìn)步，不斷提高防汛設(shè)施的技術(shù)水平。
為提高電站的防汛安全管理水平，電廠始終采用先進(jìn)技術(shù)，先后興建人工電臺(tái)報(bào)汛系統(tǒng)以及由超短波、InmarSat-C衛(wèi)星、VSAT等混合組網(wǎng)的水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)，并與河海大學(xué)，云南省氣象局合作研制開發(fā)天生橋洪水預(yù)報(bào)系統(tǒng)、洪水調(diào)度系統(tǒng)、中長(zhǎng)期水文預(yù)報(bào)系統(tǒng)，充分利用現(xiàn)有的水情系統(tǒng)遙測(cè)大量信息，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)水情預(yù)報(bào)作業(yè)，大大延長(zhǎng)了洪水的預(yù)見期和提高了洪水預(yù)報(bào)精度，水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng)的暢通率，可用度均大于95%，洪水預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率均大于90%。（見表1），從而為爭(zhēng)取防汛工作主動(dòng)權(quán)和確保電站安全度汛創(chuàng)造了良好的條件。
表1
年份項(xiàng)目??????1999年?????????2000年????????2001年????????2002年
暢通率（%）??????96.09??????????95.00???????????96.85????????94.18
可用度（%）??????98.13??????????91.90???????????93.34????????98.23
洪水平均預(yù)報(bào)精度（%）?????92.00??????????95.00???????????90.60????????91.35
最大洪峰預(yù)報(bào)精度(%)????????98.30???????????97.40???????????96.70????????99.90
大壩安全監(jiān)測(cè)
天生橋一級(jí)電站水工建筑物安全監(jiān)測(cè)項(xiàng)目齊全，儀器完好率較高，大壩等水工建筑物有土壓力計(jì)、沉降儀、引張線水平位移計(jì)、鋼筋計(jì)、應(yīng)力應(yīng)變計(jì)、電平器、溫度計(jì)、單向測(cè)縫計(jì)、不銹鋼棒、面板脫空觀測(cè)、三向測(cè)縫計(jì)、滲壓計(jì)、大壩繞壩滲流水位孔、大壩滲漏設(shè)有量水堰進(jìn)行觀測(cè)等共計(jì)約1500余支儀器，以上項(xiàng)目完好率在94%以上。為及時(shí)采集建筑物數(shù)據(jù)，自電廠接管以來(lái)，結(jié)合實(shí)際，建立健全了有關(guān)規(guī)章制度，嚴(yán)格按《土石壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》要求，對(duì)大壩580余支儀器進(jìn)行三天一次觀測(cè)；對(duì)引水系統(tǒng)、廠房及廠房后邊坡、溢洪道、導(dǎo)流洞管帽、放空洞等部位680多支儀器進(jìn)行了每半月一次的觀測(cè)，每年采集約130000余個(gè)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)分析掌握電站水工建筑物的工作性態(tài)起到了重要作用。目前大壩已經(jīng)過(guò)三個(gè)汛期高水位運(yùn)行考驗(yàn)，大壩變形已趨于穩(wěn)定，壩體最大沉降量達(dá)3.46m（近一年來(lái)未出現(xiàn)變化）,?水平位移達(dá)1.108m,面板應(yīng)力，應(yīng)變，周邊縫測(cè)值也較穩(wěn)定，大壩滲漏量維持在50～80L/S左右（近一年來(lái)均未出現(xiàn)大的變化）,?其它包括引水系統(tǒng)、放空洞、溢洪道等建筑物也未出現(xiàn)異常，觀測(cè)值較穩(wěn)定。
2003年7月通過(guò)對(duì)"天生橋一級(jí)電站水工建筑物監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了綜合評(píng)估"，2003年8月通過(guò)對(duì)"天生橋一級(jí)電站水工建筑物監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行了全面分析"，用數(shù)據(jù)模型，過(guò)準(zhǔn)線，特征值等分析方法，得出各水工建筑物工作狀態(tài)正常，能保證安全運(yùn)行。通過(guò)以上兩項(xiàng)工作，為電站下一步大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)以少而精、實(shí)用可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的實(shí)施思路提供了依據(jù)，把有限的資金用在刀刃上，計(jì)劃從2003年底開始分階段實(shí)施，以進(jìn)一步提高電廠大壩安全管理工作。
水工建筑物維護(hù)、消缺工作.
從電站98年運(yùn)行以來(lái)，電廠對(duì)水工建筑物維護(hù)、消缺工作極為重視，每年制定"大壩加固、維護(hù)、消缺計(jì)劃"，設(shè)立專項(xiàng)費(fèi)用，每年進(jìn)行專項(xiàng)檢查，對(duì)查出的問(wèn)題，及時(shí)安排處理：
（1）?1998年至2000年由于工程在建，因此水工建筑物維護(hù)及消缺工作尚未全面開展，但全年仍做了大量的檢查、巡視和一般性的工程缺陷處理工作；1999年，大壩在施工過(guò)程中0+750～0+950樁號(hào)、▽755～760m高程之間發(fā)生坡面斜裂縫和水平裂縫，縫寬在80～90mm之間，最大達(dá)100mm，于2月14日處理完畢；
（2）廠房尾水漿砌石護(hù)坡坡腳及壩下游面坡腳（645.00m以下）部分被沖刷、掏空；已處理；
（3）??2001年汛期，由于溢洪道泄洪流量較大，受尾水回水波浪淘刷，壩后EL650平臺(tái)以下漿砌石護(hù)坡暴露出質(zhì)量缺陷問(wèn)題。在2001年12月5日～2002年4月6日期間對(duì)壩后EL650平臺(tái)進(jìn)行了缺陷修復(fù)處理；
（4）面板脫空處理
大壩在2000年前施工過(guò)程中對(duì)一期面板、二期面板、三期面板頂部脫空進(jìn)行灌水泥粉煤灰漿處理，水泥粉煤灰比例為1∶4.24，水膠比為0.5～0.8。為進(jìn)一步確保面板的安全運(yùn)行，2002年4月～5月安排對(duì)大壩面板0+446～1+038（R12～L25）、高程EL760～787.3m的脫空進(jìn)行無(wú)損探測(cè)，總探測(cè)面積27805m2，面板脫空探測(cè)的成果結(jié)論如下：
a)R12～L25面板塊在760.0m～775.0m范圍內(nèi)存在較大面積的脫空，但脫空高度較小；
b)R12～L25面板塊在775.0m～787.3m范圍內(nèi)的脫空區(qū)域少，說(shuō)明面板上部采用小壓力灌漿效果良好；
c)R9面板沒有較大面積的脫空，抬動(dòng)沒有造成面板脫空的后果。
2002年5月～7月對(duì)大壩面板進(jìn)行了水泥粉煤灰灌漿處理，采用自流無(wú)壓式灌漿方法（壓力在0.1～0.3MPa，不得使面板抬動(dòng)），水泥粉煤比例為1:4.3，水膠比為1.0～0.6，結(jié)束灌漿水膠比0.5，灌灰量達(dá)934053kg。經(jīng)鉆孔取樣，脫空值為零，取得了良好的效果。
（5）面板裂縫調(diào)查及處理
2002年4月～8月電廠委托昆明院勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院巖土公司對(duì)大壩面板裂縫進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，主要調(diào)查三期面板共69塊(R34～L35樁號(hào)0+094+1+198m,最低高程748.6m)，裂縫總計(jì)4357條，其中新生產(chǎn)的裂縫2763條，舊裂縫1233條，活動(dòng)裂縫541條，縫寬大于0.3mm的裂縫有80條，裂縫長(zhǎng)度大于5m的裂縫共144條(含舊裂縫)，為確保大壩安全運(yùn)行，2003年3月～5月對(duì)大壩面板裂縫進(jìn)行無(wú)損修補(bǔ)。
縫寬等于及大于0.3mm面板裂縫修補(bǔ)工藝為：打磨清洗裂縫面(寬度10cm)→在縫上間隔50cm粘貼灌漿盒→縫面涂刷寬10cm，厚1mm的HK961環(huán)氧增厚涂料→灌注HK-G-2環(huán)氧灌漿材料→去除灌漿盒→表面修補(bǔ)。
縫寬小于0.3mm的面板裂縫修補(bǔ)工藝為：打磨清洗裂縫面的混凝土表面→縫面涂刷寬10cm，厚1mm的HK961環(huán)氧增厚涂料，經(jīng)過(guò)6月～8月高溫考驗(yàn)，目前修補(bǔ)質(zhì)量良好，效果有待進(jìn)一步檢驗(yàn)。
（6）大壩面板在2002年5月～7月進(jìn)行脫空灌漿時(shí)的混凝土鉆孔取芯，面板混凝土芯普遍存在氣孔、蜂窩、麻面缺陷；
（7）大壩下游壩面干砌石料不符合設(shè)計(jì)要求，干砌石護(hù)坡存在干砌石松垮、變形、掉塊等現(xiàn)象，安排2004年處理；
（8）大壩L3、L4面板擠壓損壞處理
成績(jī)
天生橋一級(jí)水電站自1998年底發(fā)電運(yùn)行以來(lái)，實(shí)現(xiàn)了累計(jì)發(fā)電量近200億kW.h的較好經(jīng)濟(jì)效益，為云、貴、兩廣四省（區(qū)）的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)進(jìn)步起到了積極的促進(jìn)作用。經(jīng)過(guò)幾年的生產(chǎn)運(yùn)行檢驗(yàn)，電站的運(yùn)行與管理取得了較寶貴的經(jīng)驗(yàn)，通過(guò)對(duì)大壩出現(xiàn)的缺陷處理，使電站主要建筑物的運(yùn)行狀態(tài)得到改善，安全得到了保證，但是面對(duì)混凝土面板堆石壩新技術(shù)、新特點(diǎn)，電廠在今后的工作中，仍需不斷總結(jié)，認(rèn)真探索，為混凝土面板堆石壩的運(yùn)行與管理積累經(jīng)驗(yàn)。
參考資料 >
【系列】經(jīng)典工程之天生橋一級(jí)水電站.微信公眾平臺(tái).2024-03-22