小水電站的規劃與設計研究

田勇

摘 要：隨著我國社會經濟的持續發展，能源的利用率在不斷上升，特別是對水能源的開發利用需求越來越高。水能源的開發利用的擴大和深入，導致小水電站的建設也越來越多，如何規劃和設計小水電站，合理利用水資源，建立良好的水資源調配系統就是當前我們需要研究的重點。本文以浰江下游河段水電站工程為例，進行水電站施工導流設計。

關鍵詞：小水電站 規劃 設計 導流設計

1.工程概況與條件介紹1.1工程概況

水電站地處浰江下游河段，浰江是東江水系的一級支流，全長100km，集水面積1677km2，河道平均比降2.20‰。水電站是浰江最后一個梯級，壩址以上集水面積1578km2，河道長93.5km。河道平均比降為2.34‰。

1.2水文氣象情況

浰江全長10 0 k m，集水面積1677km2，河道平均比降2.20‰。貝墩水集水面積707km2，河長57km，河道平均比降2.04‰。

1.3工程地質和水文地質條件

浰江下游河段的工程場地交通便利，附近沒有較大的不良地質現象。場地周圍沒有大斷裂，裂隙活動性微弱，對水電站壩基與庫岸穩定性不會有大的影響，山體較厚，沒有明顯的滑坡體、崩塌體。庫岸基本穩定，人工邊坡穩定性較差。壩基的沙卵土層的抗滲能力差，需要做好防滲和固結處理。

2.浰江下游河段水電站規劃

2.1工程項目可行性

浰江下游河段地理條件優越，交通便捷，周邊地區經濟的發展導致用電量迅猛增加，電力供求需要進一步跟上經濟發展形勢。該區域煤炭資源較少，所以電力發展主要考慮開發豐富的水能資源。建設小型水電站，可以解決該區域工農業生產用電需要，促進該區域的工農業發展，對地區經濟發展有重要意義。

2.2水力資源規劃

流域水力資源規劃要和浰江河段區域的社會經濟發展規劃、國土利用規劃、城市建設規劃等適應，流域水力資源規劃設涉及到梯級電站布局，布局要考慮水電站位置對于周邊的淹沒，所以水電站位置盡量向下游移動，減少引水渠道或尾水疏浚長度，提高水電站水頭利用穩定性，節約投資。

2.3水能開發方式

根據工程實際情況，常規引水式水能開發方式一般適用于“U”型河流。而浰江下游屬于比較順直的山區性河流，采用河道疏浚的河床式開發方案，可以取得引水式方案一樣的水頭落差，并且工程的政策處理比較簡單，本水電站采用結合下游河道疏浚的河床式開發，節約了引水渠道等工程投資，也減少對土地和河灘面積的占用，減少河道水域占用補償費用。

3.工程任務3.1水利動能

3.1.1蓄水位

小水電站原設計選定的正常蓄水位84.5m，能夠不淹農田，也能夠與規劃的嚴村梯級尾水銜接，所以保持正常蓄水位84.5m。

3.1.2裝機容量

水電站屬于徑流式電站，水能計算按照無調節水電站代表年法計算水電站誰能。裝機容量結果如表1所示。

根據裝機容量表，可以看出裝機容量越大，年利用小時數越小，經過綜合比較分析，水電站選用裝機容量3200kW方案作為推薦方案，選用2臺各1600kW機組。

3.1.3水閘規模

本次水電站規模為Ⅳ等，工程規模為1型。根據《防洪標準GB50201-94》及《水電樞紐工程等別劃分及設計安全標準》（DL5108-2003）的規定，結合浰江下游河段情況，取水閘設計標準為30年一遇，校核標準取100年一遇。水閘主要泄水閘6孔12m凈寬的，閘底高程78.3m，沖沙孔2孔12m凈寬的，閘底高程77.7m，總過水凈寬96m。

3.1.4開閘流量

工程正常蓄水位為84.5m，在運行中根據流量會適當降低，確定電站開閘流量為565m3/s。

3.2工程等別和建筑物級別

電站壩址以上流域面積1578km2，占整個浰江流域面積的96%。多年平均流量為43.4m3/s。選定的正常蓄水位為84.5m，相應庫容為296.6萬m3，電站裝機容量為3200kW，多年平均發電量1512.3萬kWh。工程為IV等小（1）型工程，主要建筑物為4級，次要建筑物為5級。

3.3工程布置

工程樞紐補助考慮左岸布置廠房，因為左岸優于右岸，有利于泄洪，尾水渠稍轉完后便于和主河道銜接，有利于尾水擴散。壩軸線長256.3m，自右岸向左岸分別布置8孔泄洪閘（其中左側2孔沖沙閘），閘室段總寬度126.96m，中間島寬40m，廠房段寬25.5m，最左邊為廠房與山體連接段，長63.84m。

3.4閘壩設計

經方案必選，攔河閘采用常規閘壩，由上游連接段、閘室段及下游連接段組成。上游連接段包括鋪蓋及左側擋墻，鋪蓋采用C25鋼筋砼，鋪蓋頂面高程77.80m，順水流方向長10.0m，垂直水流方向寬110.4m，厚0.4m，每10m設置一道沉降縫，縫寬20mm，瀝青杉板填縫。右岸保留現狀；左岸靠近閘室段為扶壁式鋼筋砼擋墻，墻頂高程88.88m漸變到85.00m，該擋墻上游側先與衡重式圓弧擋墻連接后再由衡重式擋墻與電站進口擋墻順接。為安全考慮，墻頂均設置鍍鋅鋼管欄桿。

閘室段長14m，寬116.5m，攔河閘為開敞式結構，共8孔，單孔凈寬12m，閘室采用兩孔一聯形式，共設4聯。為方便河道排沙，本次設計確定在靠近電站側的1聯閘室底板降低0.6m，即排沙閘底板高程為77.70m，其余3聯閘底高程為78.30m。閘室底板厚1.8m，邊墩厚1.5m，中墩厚1.80m，縫墩厚2.40m；每個閘墩設工作閘門槽及檢修閘門槽各一道，共設8扇工作鋼閘門及1扇檢修鋼閘門，工作閘門采用QPQ-2×30t卷揚式雙吊點啟閉機啟閉，閘室上部設啟閉機室，啟閉機室長119m，寬5.5m，高3.90m，啟閉平臺高程98.08m，與閘室頂之間設排架柱。為滿足交通運輸要求，閘頂設置預應力空心板橋，橋面寬4.0m，中心點高程88.88m，兩側排水坡度為2%，單跨采用標準跨徑13m，共8跨。

攔河閘下游連接段總長89m，消力池段長30m，寬110.4m，緊接閘室出口為長5.0m，1：4斜坡段，后接消力池，池深1.00m，與閘室段同寬，消力池底面高程75.80m，消力池底板厚度1.20m。消力池斜坡段與閘室之間設分縫并設置銅片止水。為降低揚壓力，在消力池后半部分設置直徑75mmUPVC排水管，管口包土工布，間距2.5m，梅花型布置。消力池后會接拋石防沖槽，長14m，深2m。下游連接段兩岸翼墻（擋墻）按照本工程不同擋土高度及地基地形情況，在消力池兩側采用扶壁式擋墻結構，為安全考慮，墻頂設置鍍鋅鋼管欄桿。

水閘地基為粗礫砂層，滲透系數大。攔河閘前正常蓄水位84.50m，閘后水位為78.60m，最大水頭差5.90m。攔河閘上游齒墻處采用高壓旋噴灌漿防滲墻，采用三管法施工，設計樁徑為1.2m，樁間距為1.0m，樁端伸入相對不透水層1m。

4.評價

4.1經濟評價

本水電站為單一發電工程，電站裝機容量3200kW，新建后平均發電量1512.3萬kW·h。工程建設投資10264.80萬元，流動資金15.09萬元。項目全部投資稅后財務內部收益率9.05%，財務凈現值1205.45萬元，財務收益較好。

4.2綜合評價

水電站是浰江梯級規劃中最后一個梯級，水電站的建設，對加快浰江水力資源的綜合開發利用將起到積極的作用。并且水電站在經濟財務上可行，上網電價能夠被市場所接受，具有市場空間，建成后對地方經濟發展有明顯促進作用。本工程的設計規劃方案節約了投資，下一步設計需要進一步優化，提高投資效益。

5.結論

浰江下游河段水電站規劃設計具有一定難度，筆者根據工作實踐經驗進行了規劃設計分析，希望本文能夠給后續水電站規劃設計提供一定的參考。

參考文獻：

[1]楊祖煊.山區農村小水電站設計初探[J].湖南水利水電，2010（04）：78-80.

[2]高久國.探索小水電的綜合管理新模式[D].浙江大學，2010.

[3]王玥.小水電項目經濟評價實例分析[J].水利水電工程造價，2010（04）：50-51.endprint