淺談某水電站廠區樞紐布置

楊春雁

1 工程概況

某水電站位于四川省甘孜州九龍縣境內的九龍河上，是九龍河規劃“一庫五級”開發方案中的第二個梯級，無通航、灌溉、防洪等要求，采用引水式開發方式。閘址位于九龍縣乃渠鄉爛碉溝上游約400 m處，水庫正常蓄水位2 425.00 m，總庫容79.1萬m3，調節庫容64萬m3，最大閘高19.5 m，廠址位于水打壩村通富橋上游九龍河右岸漫灘，閘、廠址相距約16.5 km。電站裝機3臺，總裝機容量132 MW，多年平均發電量6.307億kW·h，具有日調節能力，綜合經濟指標優越。

根據我國GB 50201-94防洪標準“水利水電樞紐工程的等別和級別”及行業標準DL 5180-2003水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準之規定，本電站為中型Ⅲ等工程，永久性主要建筑物按3級設計，次要建筑物按4級設計。按上述標準，確定某水電站攔河閘壩洪水標準按50年一遇設計，500年一遇校核，消能、防沖建筑物洪水標準為30年一遇。廠房洪水標準按50年一遇設計，200年一遇校核。

表1 廠區布置方案主要工程量及投資比較表

2 廠區布置方案擬定

2.1 廠房軸線

廠房軸線一般可采用順河流向、垂直河流向或與河流向斜交布置。根據廠址處的地形、地質條件，受壓力管道出口位置所限，廠房軸線順河流布置時，尾水反坡段尾端已接近河床，尾水渠受場地限制轉彎困難，致使尾水渠以較大的角度與河道相交，尾水出流條件較差。廠房軸線垂直河流布置時，同樣由于受地形所限，廠房左端太靠近河道，施工圍堰布置和廠房基坑開挖排水都很困難，并且尾水渠位于廠區場地中部，加大了工程占地。而廠房軸線與河道斜交布置，可較好地兼顧壓力管道出口位置、尾水出流條件，施工布置方便、施工條件較好，廠區土地利用率高，因此廠房軸線應采用與河道斜交布置的形式。

表2 廠區布置方案動能經濟比較表

2.2 廠區布置方案擬定

鑒于本電站引用流量較小，如何充分合理的利用水能資源成為關鍵問題，在已有成果基礎上，采取進一步研究如何多利用水頭方案的可能性和經濟合理性的方案。為此，按電站裝機三臺擬定如下的兩個廠區布置方案。

方案一(短尾水方案):

電站廠房軸線與九龍河成48°角斜交，發電尾水經60 m長的尾水渠、于通富橋上游約185 m處匯入九龍河，正常尾水位為2 192.80 m，最低尾水位為2 192.32 m，機組安裝高程為2 188.70 m，發電機層高程為2 197.70 m，發電機層高出天然地面約3.5 m，高出50年一遇設計洪水水位2.28 m，高于200年一遇校核洪水位1.77 m。

該方案可利用發電水頭232.2 m。

方案二(長尾水方案):

將尾水渠向下游延長，可多利用發電水頭，但廠房發電機層和廠區地坪高程也要相應下降。綜合考慮水頭利用、尾水渠建筑工程量、廠區防洪和電站運行條件的關系，按照廠房發電機層高程高于50年一遇設計洪水水位，略低于200年一遇校核洪水位的原則進行布置，尾水渠長度為219 m，尾水在通富橋上游約20 m處匯入九龍河，正常尾水位為2 191.21 m，最低尾水位為2 190.40 m，機組安裝高程為2 186.80 m，發電機層高程為2 195.80 m，發電機層高出天然地面約1.9 m，高出50年一遇設計洪水水位0.38 m，低于200年一遇校核洪水位0.13 m。

本方案可利用發電水頭233.79 m，比短尾水方案多利用水頭1.59 m。

3 廠區布置方案比較

短尾水方案布置:

主廠房平行于后坡坡腳布置，軸線與九龍河斜交，主機間內安裝3臺混流式水輪發電機組，安裝間位于主機間右端，副廠房和GIS樓布置于主廠房上游側，尾水渠長60 m，尾水直接匯入九龍河。廠區綜合樓布置于廠房下游側，進廠公路通過新建的進廠公路橋與左岸S215省道相連。

長尾水方案布置:

本方案尾水渠在尾水池反坡段尾端開始轉彎后順九龍河右側岸邊布置，尾水渠長度約219 m。廠區其他建筑物布置與短尾水方案大致相同。

對兩方案進行布置后，計算出工程量和動能指標，兩方案主要建筑工程量和投資比較如表1所示，兩方案動能經濟指標比較如表2所示。

4 結語

對兩種布置方案進行綜合比較:

長尾水方案比短尾水方案多利用了1.59 m的發電水頭，尾水渠長增加了159 m，兩個方案在地形地質條件、工程布置條件、施工條件和運行條件各方面基本相當，在工程投資和效益方面，長尾水方案多投資152.35萬元，年發電量增加190萬kW·h，補充單位電能投資0.802元/(kW·h)，遠低于方案本身的單位電能投資，因此延長尾水渠多利用發電水頭是合理的，廠區布置推薦采用3臺機長尾水方案。