一、工程概况

清江水布垭水利枢纽工程由长江水利委员会长江勘测规划设计研究院勘测、设计，坝址位于巴东县境内，上距恩施市117km，下距隔河岩水利枢纽92km，是清江梯级开发的龙头枢纽。水库正常蓄水位400m，相应库容43.12亿m3，总库容45.8亿m3，装机容量1840MW，是以发电、防洪、航运为主，并兼顾其他的水利枢纽工程。据初步测算，水布垭电站投产后，将显著增加清江下游已建隔河岩和高坝洲两座电站的调峰调频能力，届时清江流域的3座电站（水布垭、隔河岩、高坝洲）将可承担华中电网10％左右的调峰任务，清江流域成为华中电网清洁、可靠的调峰调频电源基地。水布垭水库是长江中下游防洪体系的重要组成部分，水布垭水库预留的5亿m3防洪库容与隔河岩水库已预留的5亿m3防洪库容联合调度运行，可有效减轻荆江河段的防洪压力，提高长江中下游地区的防洪标准。 　　

水布垭水利枢纽工程为一等大(1)型水利水电工程。主体建筑物有：混凝土面板堆石坝、河岸式溢洪道、右岸地下式电站厂房和放空洞等。水布垭水利枢纽混凝土面板堆石坝为目前世界上最高的面板坝，坝顶高程409m，坝轴线长660m，最大坝高233m，坝顶宽12m。大坝上游坝坡1：1.4，下游平均坝坡1：1.4。大坝填筑量包括上游铺盖在内共1526万m3。面板厚0.3m～1.1m，受压区面板宽16.0m，受拉区宽8.0m，面板面积13.84万m2。趾板采用坝前设标准板，下接防渗板的结构型式，标准板宽6m～8m，厚0.6m～1.2m。防渗板宽4m～12m，趾板与基岩间设有锚筋联接。周边缝结构在高程275m以下采用底、中、顶三道止水，高程275m以上取消中部止水，设底、顶两道止水；面板垂直缝设有底、顶两道止水。　　

河岸式溢洪道布置在左岸，由引水渠、控制段、泄槽段(含挑流鼻坎)和下游防冲段组成。下游防冲段采用防淘墙的结构型式。放空洞布置在右岸，其主要作用为水库放空，中、后期导流和施工期向下游供水等。由引水渠、有压洞(含喇叭口)、事故检修闸门井、工作闸门室、无压洞、交通洞、通气洞以及出口段(含挑流鼻坎)等组成。有压洞长530.24m，洞径11.0m～9.0m。无压洞段长532.63m，底板坡度为i=0.2～0.055，洞室净空尺寸为7.2m×12.0m，为城门洞型。　　

引水式地下电站，布置于坝址NE30°河段的右岸山体内，电站安装4台混流式水轮发电机组，单机容量400MW，总装机容量1600MW。保证出力310MW，每年平均发电量39.2×108KW·H。电站建筑物包括：引水渠、进水口、引水隧洞、主厂房、安装场、母线洞、尾水洞、尾水平台、尾水渠、500kV变电所、交通洞、通风洞和厂外排水洞等。引水隧洞采用一机一洞，平均长387.9m，圆形断面内径为8.5m～6.9m；地下厂房尺寸为168.5m×23m×67m(长×宽×高)，装机高程187.2m；尾水洞亦采用一机一洞，平均长313.18m，圆形断面内径为11.3m。

二、开展的主要专题研究

水布垭水利枢纽两岸地形陡峻，库首近坝地段及坝区环境地质问题比较复杂，坝址区环境地质条件较差，有较多的危岩体广泛分布，在这种地形地质条件下，修建230多米高的大坝，长江委设计院进行了多项专题研究。　　

砼面板堆石坝与心墙堆石坝两种坝型的比选研究 国外已有多座200m-300m左右的心墙堆石坝建设经验，在我国建设227m的高心墙堆石坝还属首次，通过大量的筑坝材料室内试验，现场碾压试验以及坝体应力应变，水力劈裂和渗流控制等分析研究论证，在采取适当工程措施后技术上是可行的。

砼面板堆石坝近年来国内均有较快发展，但要修建当今世界最高的233m的砼面板堆石坝具有一定的难度，通过筑坝材料特性，堆石体变形控制，坝体应力应变分析，面板砼的防裂与耐久性，周边缝的止水材料和结构型式等研究表明，在采取适当的工程措施后技术上是可行的。　　

滑坡治理研究 库首近坝地段大坝上游河段9km范围内分布有18个滑坡组成的滑坡群体，总方量8342万m3，5个危岩体总方量357万 m3，1个稳定性差的斜坡，方量为385万m3。坝后滑坡，在大坝下游分布有大岩淌、马岩湾、台子上、古树包四个大滑坡，设计研究分别采用开挖减载，地下地表排水，前缘护坡、抗滑支挡等措施。右岸峡口马崖高陡自然边坡，坡高达360余米，岩性为上硬下软，且上部硬岩中还夹有多层软弱夹层，处理措施为卸荷开挖，边坡锚固，坡面喷护，排水坡脚护岸等。　　

软岩成洞问题 由于坝型为当地材料坝，故地下洞室相对较多，坝址区岩体中的软层甚多，如泥盆系写经寺组，二迭系马鞍组与栖霞组─极薄层含泥质生物碎屑灰岩、泥岩、泥灰岩及页岩等均属软岩。软岩大多遭受了不同程度的剪切破坏，工程性状较差，加之产状平缓，软岩成洞问题突出。　　

志留系强风化页岩作为防渗材料的问题 志留系砂页岩具有明显的垂直风化分带性，风化程度划分为全风化带，强风化上带、下带、弱风化及微风化带。经研究全风化带可直接作为防渗材料上坝，而强风化下带及弱、微风化带不能作为防渗材料。　　

消能型式研究 溢洪道下游消能区位于坝址峡谷出口大崖沱深潭，左有大岩淌滑坡，右有马崖高陡边坡和马岩湾滑坡，河床岩层主要是泥盆系上统写经寺组和志留系砂页岩，抗冲能力低，而本工程泄洪量大，万年一遇时最大下泄流量达18280m3/s，相应单宽流量为181 m3/s，汛期水头在171m-180m以上，经计算、试验、分析综合考虑，最后选择分区陡槽接窄缝式排坎消能方案，消能区保护采用防淘墙方案。　　

根据坝址处的地形地质条件、水文特征和枢纽总体布置，以及面板堆石坝的施工特点，施工导流采用围堰一次拦断河床，隧洞导流，枯水期围堰挡水，汛期淹没基坑的方式。工程计划总工期8.5年。2000年以前为筹建期，2001年～2002年为施工准备期。2003年～2007年为主体工程施工期，2007年7月～2009年6月底为工程完建期。

三、勘测设计概况

从流域规划到预可行性研究，再到可研阶段坝址选择，长江委人付出了几代人的努力。从1954年开始长江水利委员会就对清江流域的综合利用与开发进行了研究，于1964年提出了《清江流域规划报告》。1986年又提出了《清江流域规划补充报告》，推荐恩施以下清江干流最上一级以水布垭坝址为代表的三级梯级开发方案。1993年底，对流域规划进行了补充修订，提出了《清江流域规划报告（1993年修订）》。该报告于1994年1月通过审查，1994年2月，湖北省人民政府会同原电力工业部审查批复了《清江流域规划报告》（1993年修订）；1994年12月，湖北省人民政府会同原电力工业部审查批复了湖北清江水布垭水电站预可行性研究报告；1995年9月，湖北省人民政府会同原电力工业部审查批复了湖北清江水布垭水电站坝址选择报告；1999年4月，湖北省人民政府会同国家经济贸易委员会审查批复了湖北清江水布垭水电站可行性研究报告（等同初步设计）。　　

水布垭工程不仅地质条件复杂，而且是当今世界最高的面板堆石坝，地下厂房除顶拱以外，边墙大部分置于软岩岩层中，施工期洞室围岩稳定性极差，因而面临的技术难题很多，设计院根据工程建设需要，积极承担或主动进行对水布垭工程设计、施工中的技术难题研究，组织各专业技术骨干，在充分进行国内外调研的基础上，进行联合攻关。到目前为止，先后完成了可行性专题研究、特殊科研、导流隧洞优化设计专题报告、基础帷幕灌浆试验专题报告、施工组织设计专题报告、大坝提前一年完成填筑专题报告等，并进行了爆破试验、碾压试验、强夯试验等现场生产性试验，分阶段、多层次地解决设计及施工中的难题，为水布垭工程顺利建设提供了技术保障。

水布垭工程于2000年1月正式开工，2002年10月大江截流，2006年10月通过蓄水验收，2007年7月第一台机组发电，2008年8月四台机组全部发电。2010年9月16日，水布垭工程竣工安全鉴定工作通过验收。 2011年4月枢纽工程专项竣工验收顺利通过，2011年11月电站工程档案通过国家档案局验收，工程劳动安全与工业卫生专项通过国家安监局的验收。2012年12月，工程竣工阶段移民安置通过省级验收。

工程获奖情况：《水布垭面板坝筑坝技术》获得湖北省科技进步特等奖”；《WHDF混凝土增强密实(抗裂)剂的研制及其在水工中的应用》、《水布垭面板坝应力变形分析》、 《大坝裂缝和温度监测的分布式光纤传感技术研究与应用》、 《卸荷岩体力学理论及其在水电工程中的应用》、 《软硬相问地层大型地下厂房工程关键技术研究及实践》获得湖北省科技进步一等奖；获得湖北省科技进步二等奖5项、三等奖2项；获得2008年度湖北省优秀工程设计一等奖； “九五”国家重点科技攻关计划优秀科技成果《200m级高坝混凝土面板坝配套技术》；2010年 3月28日，该工程获第九届中国土木工程詹天佑奖。 2011年1月，水布垭超高面板堆石坝筑坝关键技术及应用获国家科技进步二等奖。2013年7月《水布垭水利枢纽工程勘察》获全国优秀水利水电工程勘察金奖。2014年获菲迪克2014年工程项目优秀奖。2018年12月26日，湖北清江水布垭水电站工程通过竣工验收。