小水電站總體布置的優化

王霞

摘 要：根據貴州省西部地區某小型水電站工程特點，對總體布置方案進行技術經濟綜合比較分析，提出優化總體布置建議、看法。

關鍵詞：電站；總體布置；優化

中圖分類號：TV747 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170133071

1 工程概況

該電站位于烏江右岸一級支流水車河下游，是水車河上規劃的幾個梯級電站之一，距余慶縣城46km，是以發電為主的低水頭徑流式水電站。電站裝機2臺共325kW，設計水頭10.3m，設計流量3.95m3/s，年發電站量117萬kWh。壩址以上主河道長23.1km，流域面積142km2，河道平均坡降21.88‰，河道寬度在8～20m之間。電站所在河流水車河流域屬一般暴雨區，一般5月份進入汛期，10月結束，大量級暴雨主要發生在5—8月。暴雨主要天氣系統是冷峰低槽和兩高切變，其次為長江橫切變類，暴雨具有量級大，強度大，歷時短的特點。洪水由暴雨形成，具有陡漲陡落、峰型尖廋，洪水過程約40h，洪量主要集中在24h內。經計算，壩址處設計洪峰流量Q5%=318m3/s，校核洪峰流量Q0.5%=483m3/s。本工程是一個典型的地處狹窄河床內的水利樞紐，工程主要樞紐建筑物有攔河壩、發電輸水系統、發電廠房等工程。電站所在河段兩岸為堅硬灰巖形成的“V”型不對稱峽谷，岸坡陡峻，兩岸山體雄厚，山頂到河谷高差在250m以上，適宜修建攔河壩，成庫條件較好，但廠房布置難度相對較大。

2 項目總體布置的優化設計

在可行性研究階段，該電站的設計是廠房與大壩緊靠相連的壩后式電站，總體布置非常緊湊。攔河壩為漿砌石重力壩，設計最大壩高13.8m，壩軸線長30.5m，壩項高程470.3m；采用壩頂溢流泄洪，壩頂溢洪段長11m；電站廠房布置在靠左岸側，廠房為橫向布置，廠房長寬9.4m×6.6m；廠房裝2臺定槳軸流式水輪發電機組，采用單元供水方式，壩前布置取水閘門及攔污柵。

筆者結合多年工作經驗認真分析后認為，原方案雖然布置緊湊，表面上看可以節約工程量，但實際上弊大于利。廠房和大壩相連，中間的距離不滿足布置叉管條件，故采用單元供水。而要在狹窄的壩段上布置2根壓力管道及進水口，布置非常困難，無形之中增大了壩體的結構設計及施工的復雜程度；受地形和壓力管道布置限制，廠房必須橫向布置，為減少河道濟占就需要最大限度壓縮廠房尺寸，使機電布置困難；且束窄溢流壩段寬度，又必須采對措施對防洪墻進行加高處理以滿足防洪要求，反而增加了投資和進場公路被淹的安全風險。在此基礎上，筆者結合地形地質條件，提出了保持攔河壩位置不變，加長壓力管，將廠房下移30m左右的河岸式布置建議方案。該方案雖然增加壓力管長度及防洪墻工程量，但方案優勢明顯。該方案可以縱（斜）向布置廠房，可以根據機電設備需要確定廠房尺寸，且完全可以不濟占河道，確保河道泄洪寬度；發電供水可以改用聯合供水方式，壩體內只埋設一根取水主管，簡化進水口及閘門等設施，減小攔河壩結構設計及施工復雜程度。而且廠房與攔河之間增加的場地，極大地改善了施工布置和進廠的交通條件。

經綜合對比，設計隊采納了筆者建議，在初步設計階段對樞紐布置進行了優化，發電廠房向下游下移了36m。設計將原橫向布置的廠房改為斜向布置，平面尺寸（長×寬）從9.4m×6.6m，增加為11.4m×6.6m，機組間凈空達到4.8m；原單元供水改為聯合供水，主管出攔河壩后再分叉，稍變彎后側向引進廠房，并在廠房前加裝了快速閘門；壩頂溢流面寬13.00m，比原方案寬度增加了2m，最大下泄流量增加近20%。該電站已于2016年初建成發電。

3 結語

小型水電已經成為我國最大、發展最快的可再生能源，開發小型水電站已成為推進農村電氣化的重要途徑。設計是小型水電站工程建設中關鍵的一個環節，由于地形地貌等的不同，有著其自身的特點，但有的電站設計人員圖省事，在設計初始階段只作簡單的現場勘察，對水工建筑物的布置與結構考慮不周，套用已有的設計成果，把建筑物、機電設備照套上去，稍加整理便形成一個新的設計方案。許多小型水電站布置粗糙，廠房外觀設計單調，與周圍的環境不協調；設計產品沒有自己的特點，無法體現設計水平。這樣的設計成果其技術可行性和經濟性合理性值得考究。

由于每個電站的地形、地貌、地質條件各不相同，這就要求設計人員在設計過程中，根據地形、地貌及地質條件進行充分技術可行性論證和經濟可行性分析，優選設計方案，確定樞紐總體布置。由于小型電站設計中專業人員配置上的缺乏，更需要設計人員多作方案比較、綜合考慮。設計電站的目的不僅僅是要求能發出電能，而是要向業主提供一個技術可行、設備可靠、操作方便、經濟合理的設計產品。所以，新形勢不僅設計人員要不斷，提高設計能力和業務水平，更需要設計有高度負責的工作態度，才能進一步為推進小水電事業持續、健康發展做出更大的貢獻。

參考文獻

[1]趙保華.小型水電站的技術改造的研究[J].工業設計，2012（3）.