漢江王甫洲水利樞紐工程是水利部和湖北省人民政府共同投資建設，漢江中下游規劃興建的七個梯級的第一個水利樞紐工程。樞紐由電站廠房、重力壩、船閘、泄水閘、土石壩（俗稱圍堤）等五大水工建築物組成，具有發電、航運、灌溉、養殖、旅遊等綜合利用效益，水庫總庫容3.095億立方米，船閘為300噸級，泄水閘最大泄量22000 立方米/秒。安裝4台低水頭燈泡貫流式水輪發電機組，電站總裝機109MW，年發電量5.81億KW.h。該工程總投資20億元人民幣，於1993年10月開工，1998年底實現大江截流，1999年底水庫下閘蓄水。2000年4月28日，船閘通過驗收正式啟用；5月16日，電站1號、4號機組正式投產發電，2號、3號機組將在6月和7月投產發電。工程全部竣工後，可實現銷售收入2.5億元左右，稅收4000萬元以上。
基本介紹
地理位置,工程概況,地形,泄洪閘,發電機組,過船閘,投資花費,工程主要特點,
地理位置
漢江王甫洲水利樞紐位於丹江口水利樞紐下游30km處的湖北省老河口市
漢江王甫洲水利樞紐工程
工程概況
王甫洲水利樞紐是一個以發電為主，結合航運，兼有灌溉、養殖、旅遊等綜合效益的大（2）型水利工程。位於湖北省老河口市漢江幹流上，上距丹江口水利樞紐30km，老河口市市區下游約3km處。是漢江幹流16個梯級開發中的第10個梯級。水庫正常蓄水位86.23m（黃海高程，下同），相應庫容1.495億立方米，校核洪水位89.3m，總庫容3.095億立方米。電站為低水頭逕流式電站，裝有4台奧地利製造的燈泡貫流式機組，總裝機109MW，年發電量5.81億kW.h，主要供電湖北省襄樊地區。水庫可為2萬畝灌區提供自流引水條件。可通過300噸級船隊，遠景可通過500噸級船隊。該工程後期對丹江口電站起反調節作用，它為推動漢江中下游的治理開發創造了條件，也有利於南水北調中線工程的實施。
湖北王甫州貫流式機組安裝
湖北王甫州貫流式機組安裝地形
樞紐主要建築物有右岸谷城土石壩，船閘，重力壩，電站廠房和老河道左、右岸土石壩。最大壩高33.9m。擋水前沿總長約19km。
泄洪閘
泄水閘位於主河道左岸、王甫洲右邊灘地上，共23孔平底閘，閘孔淨寬14.5m，高15.17m，地基為砂礫石。在設計及校核水位條件下，最大下泄流量分別為16870立方米/秒和20800立方米/秒。
發電機組
電站廠房位於老河道出口約800m處。安裝4台奧地利製造的燈泡貫流式機組，總裝機109MW，轉輪直徑7.2m。廠房尺寸（長×寬×高）為132.65×81.96×47.67m。建基面為粘土岩。
過船閘
300噸級船閘位於電站廠房右側，中間隔有64.4m長的混凝土重力壩。重力壩壩高33.9m。船閘閘室尺寸（長×寬×吃水深）為120×12×2.5m。地基為粘土岩。
投資花費
樞紐工程由水利部和湖北省合資興建。主體工程於1995年2月開工，2000年11月首台機組發電，2001年12月最後一台機組發電。總投資約20億元。
工程主要特點
王甫洲電站為逕流式電站，壩址位於平原河谷，河谷寬廣，地形複雜，上游有建成的具有巨大調節庫容的丹江口水利樞紐，為王甫洲水利工程的興建創造了有利條件；使得王甫洲洪峰流量大為減少；增加了電站的調節流量、裝機容量和發電量；和基本不存在泥沙淤積對發電、航運影響的問題。但逕流式電站普遍存在單位裝機和單位電能的工程量偏大、造價較高的缺點，王甫洲工程尤為突出。因此，工程要求在安全的前提下儘量降低造價。此外，老河口市城區位於壩址上游約3km處，如何減免水庫蓄水後給城區帶來的淹沒和浸沒，也是需要解決的問題。別具一格的樞紐布置王甫洲水利樞紐壩址位於平原河谷，地形複雜，河道在此分叉為主河道和老河道兩支，中間為王甫洲，洲長約7km，寬約3km。枯水期老河道不過水。因此，樞紐布置格外複雜。樞紐布置考慮的主要因素是：最大限度地滿足發電和通航要求；少淹河谷灘地和王甫洲灘地；便於施工；從而達到滿足工程任務要求和降低造價的目的。在樞紐布置工作中，設計做了大量的工作，包括選壩線和建築物選型。通常所見到的樞紐布置，其壩軸線較短，建築物布置在一直線上，以達到工程量最少的目的。但王甫洲樞紐最終選用的樞紐布置為“口袋式”。其壩軸線較通常的長了約10餘km，這種奇特的樞紐布置是適應自然條件的結果。
漢江王甫洲水利樞紐工程衛星圖
漢江王甫洲水利樞紐工程衛星圖對低水頭大流量的水電站而言，其水頭顯得十分寶貴。王甫洲樞紐在泄洪情況下，上下游水位差小，造成泄洪時難以發電。為此，在樞紐布置中利用了壩址區老河道的地形條件，將擋水壩和泄水閘布置在靠王甫洲洲頭的主河道上，將電站廠房和船閘布置在靠王甫洲洲尾的老河道上，兩者相距約7km，沿老河道兩岸用低土石壩（圍堤）連線。這種布置雖然延長了壩軸線10餘公里，但有以下優點：
⑴ 利用這段河道天然落差提高了電站水頭2.5m，占提高后的設計水頭7.5m的1/3，在宣洩各種頻率洪水時均能發電，大大提高了發電量。
⑵ 23孔泄水閘布置在主河道灘地上，簡化了施工導流工程，取消了主河床圍堰，縮短了工期，節約了工程投資。
⑶ 船閘布置在老河道上靠近電站處，利用電站下泄流量通航，船隻進出便利，不受泄水閘泄洪影響。
⑷ 沿老河道兩岸的低土石壩（圍堤），利用泄水閘開挖的棄料（砂礫料）填築，不僅解決了棄料堆放問題，所修建的圍堤造價也低。採用先進技術，土石壩防滲材料選用複合土工膜 在1993年初步設計中，經方案比較後，確定老河道兩岸土石壩（圍堤）採用複合土工膜防滲，經實施並運行後，取得了良好效果，為我國土石壩防滲選材開創了一條新的道路。
老河道兩岸土石壩（圍堤），長約13km，壩高7-9m，壩體為砂礫石，壩基為中細砂和砂礫石，防滲型式採用複合土工膜斜牆加水平鋪蓋，其防滲面積約110萬平方米。1999年被水利部列為土工合成材料套用示範工程。同年10月在老河口市由水利部國際合作與科技司主持鑑定會，會議認為：“設計單位根據工程具體條件，充分利用當地材料，選用了複合土工膜防滲方案是適宜的和先進的，所進行的複合土工膜的選型試驗、接縫方法研究、邊坡穩定和滲流分析等工作，保證了方案的技術可靠性和經濟合理性”；“採用兩膠三縫粘接方式解決了PE和PVC膜間連線的難題，在國內尚無先例”；“經覆核土工膜防滲工程決算，與原設計粘土防滲心牆加水平鋪蓋方案比較，節省直接投資3300萬元，約占原防滲方案的46%，此外，從減少料場臨時征地、運輸道路修建以及節約能源等方面，還具有顯著的間接經濟效益和社會效益，同時縮短了工期”；“複合土工膜在漢江王甫洲水利樞紐圍堤防滲工程中的套用成果總體上達到了國內領先水平，具有示範作用和推廣價值”。
選用燈泡貫流式機組 王甫洲水電站水頭範圍為3.7-10.3m，適應此水頭段的水輪機有軸流轉漿式和燈泡貫流式。以往燈泡貫流式機組在冷卻、通風、止水、軸承支承結構和過渡過程的反水錘等方面存在一系列複雜技術難題，隨著科技的進步，上述問題已得到較好的解決。在王甫洲電站機組選擇工作中，我們對燈泡貫流式機組與軸流轉漿式機組進行了詳細的技術經濟比較。與軸流轉漿式水輪機相比，燈泡貫流式比轉速高約40%；轉輪直徑小18%；額定點效率高3%；機組總重量減少31%；廠房總長度減少37%；土石方開挖量減少35%；混凝土工程量減少31%。王甫洲燈泡貫流式機組轉輪直徑為7.2m，單機容量27.25MW，這在當時是我國最大的。其單機最大過流能力為420立方米/秒。
船閘輸水系統採用集中輸水倒口消能不設鎮靜段的布置型式 王甫洲船閘上下游水位差最大為10.3m。通常採用的集中輸水倒口消能都要設定鎮靜段，因而增加了閘室長度和降低了輸水效率。通過水工模型試驗，對集中輸水倒口消能的多種方案研究後，提供了一種新的倒口消能型式，它可以不設鎮靜段。與分散式輸水系統相比，在閘室內不設廊道，從而可抬高閘底板建基面高程，節省了基岩挖方和混凝土工程數量，閘室結構也簡單。
⑴ 利用這段河道天然落差提高了電站水頭2.5m，占提高后的設計水頭7.5m的1/3，在宣洩各種頻率洪水時均能發電，大大提高了發電量。
⑵ 23孔泄水閘布置在主河道灘地上，簡化了施工導流工程，取消了主河床圍堰，縮短了工期，節約了工程投資。
⑶ 船閘布置在老河道上靠近電站處，利用電站下泄流量通航，船隻進出便利，不受泄水閘泄洪影響。
⑷ 沿老河道兩岸的低土石壩（圍堤），利用泄水閘開挖的棄料（砂礫料）填築，不僅解決了棄料堆放問題，所修建的圍堤造價也低。採用先進技術，土石壩防滲材料選用複合土工膜 在1993年初步設計中，經方案比較後，確定老河道兩岸土石壩（圍堤）採用複合土工膜防滲，經實施並運行後，取得了良好效果，為我國土石壩防滲選材開創了一條新的道路。
老河道兩岸土石壩（圍堤），長約13km，壩高7-9m，壩體為砂礫石，壩基為中細砂和砂礫石，防滲型式採用複合土工膜斜牆加水平鋪蓋，其防滲面積約110萬平方米。1999年被水利部列為土工合成材料套用示範工程。同年10月在老河口市由水利部國際合作與科技司主持鑑定會，會議認為：“設計單位根據工程具體條件，充分利用當地材料，選用了複合土工膜防滲方案是適宜的和先進的，所進行的複合土工膜的選型試驗、接縫方法研究、邊坡穩定和滲流分析等工作，保證了方案的技術可靠性和經濟合理性”；“採用兩膠三縫粘接方式解決了PE和PVC膜間連線的難題，在國內尚無先例”；“經覆核土工膜防滲工程決算，與原設計粘土防滲心牆加水平鋪蓋方案比較，節省直接投資3300萬元，約占原防滲方案的46%，此外，從減少料場臨時征地、運輸道路修建以及節約能源等方面，還具有顯著的間接經濟效益和社會效益，同時縮短了工期”；“複合土工膜在漢江王甫洲水利樞紐圍堤防滲工程中的套用成果總體上達到了國內領先水平，具有示範作用和推廣價值”。
選用燈泡貫流式機組 王甫洲水電站水頭範圍為3.7-10.3m，適應此水頭段的水輪機有軸流轉漿式和燈泡貫流式。以往燈泡貫流式機組在冷卻、通風、止水、軸承支承結構和過渡過程的反水錘等方面存在一系列複雜技術難題，隨著科技的進步，上述問題已得到較好的解決。在王甫洲電站機組選擇工作中，我們對燈泡貫流式機組與軸流轉漿式機組進行了詳細的技術經濟比較。與軸流轉漿式水輪機相比，燈泡貫流式比轉速高約40%；轉輪直徑小18%；額定點效率高3%；機組總重量減少31%；廠房總長度減少37%；土石方開挖量減少35%；混凝土工程量減少31%。王甫洲燈泡貫流式機組轉輪直徑為7.2m，單機容量27.25MW，這在當時是我國最大的。其單機最大過流能力為420立方米/秒。
船閘輸水系統採用集中輸水倒口消能不設鎮靜段的布置型式 王甫洲船閘上下游水位差最大為10.3m。通常採用的集中輸水倒口消能都要設定鎮靜段，因而增加了閘室長度和降低了輸水效率。通過水工模型試驗，對集中輸水倒口消能的多種方案研究後，提供了一種新的倒口消能型式，它可以不設鎮靜段。與分散式輸水系統相比，在閘室內不設廊道，從而可抬高閘底板建基面高程，節省了基岩挖方和混凝土工程數量，閘室結構也簡單。
