淺析大溝頭水電站小斷面、長引水隧洞電站的施工布置

廖仕信

（貴州新中水工程有限公司 貴州貴陽 550001）

施工布置是水電站施工中的一項重要內容看，施工布置質量會對工程的施工進度、工程質量等各項內容造成直接影響。近幾年，隨著我國水電工程數量的增加，相關工作人員逐漸意識到了施工布置對水電工程施工的重要性，但是從大量的工程施工經驗來看，存在的問題仍然較為嚴重，因此加強對該方面的分析是必要的。

1 大溝頭水電站徑流調節計算

1.1 水庫運行方式

通過測量可以發現，大溝河流泥沙含量較少，因此該水電站在具體施工過程中，不宜采取和降低水位拉沙的方式進行施工。在汛期，閘址位于天然流量大小超過7m3/s時，應當將閘全部打開，電站停機，進行泄洪沖沙操作。在非汛期，則應當進行日調節，在該期間，水庫的水位處于正常水位和死水位之間。

1.2 徑流調節計算

依據大溝電站在具體運行過程中的實際情況來看，電站的推薦的死水位為2744m，正常蓄水位為2746m，調節庫容的具體大小為調2.22萬m3，并且該電站在具體運行過程中具有日調節能力。在具體問題分析過程中，依據電站在實際運行過程中的方式，調節計算原則，針對三個代表的逐日平均流量情況展開針對性的計算與分析，通過計算控制，電站平均處理系數大小為8.5。電站多年平均發電量4906萬kW·h，其中枯期（12～4月）發電量720萬kW·h，裝機年利用小時數為4088h。

2 大溝頭水電站的機組情況

2.1 機組機型

大溝頭水電站水頭范圍422～403m，年加權平均水頭408m，屬高水頭電站。依據電站運行水頭的實際變化情況，以及現階段國內外在水輪機上的具體制造情況，最終決定，選擇沖擊式機型[1]。在具體施工中，通過相似的機型在具體應用過程中的經濟性進行對比分析，考慮到經濟因素，最終決定選取水斗士機型[2]。

2.2 機組臺數

大溝頭水電站裝機容量1.2萬kW，電站引用流量3.5m3/s。從整個工程的樞紐布置情況、土建投資、機組等角度進行綜合分析，應當對機組臺數進行合理控制，數量不宜過大，否則將會對水電工程造成不良影響，通過分析，發現最好將機組控制在3臺以內。在該階段，擬定2臺機組和3臺機組方案，對兩種方案進行對比分析，各種內容如表1所示。

表1 大溝頭水電站機組臺數比較表

通過表1中的數據可以發現，采用2臺機和3臺機方案的引水道流量基本相同，在具體運行過程中，水頭發生的損失情況對于兩種方案的能量指標并不會造成較大影響，機組的運行效率決定了不同方案能量指標的差異性。通過最終的計算結果可以發現，2臺機組方案的平均效率要比3臺機組的平均效率低約0.1%，該項內容主要體現在年發電量上。依據大溝頭電站的最終核算成果，對兩種不同的方案進行對比分析，通過最終的對比結果，可以發現，2臺機方案與3臺機方案相比，靜態投資節省了145萬元，該項內容主要反應在單位投資指標上，2臺機方案的投資方案要比3臺機投資方案的成本低。由此可見，僅從單位經濟指標上來看，2臺機方案要明顯優于3臺機方案。

在對大溝頭電站進行針對性分析過程中，可以發現水電站本身具有良好的日調節能力，因此在系統運行過程中，能夠很好的承擔調峰任務。也真因為變電站本身具有不錯的調節能力，因此無論是2臺機方案，還是3臺機方案都可以滿足系統復核變化，確保電站運行的靈活性與合理性[3]。

由此可見，在大溝頭電站中，無論采取2臺機和3臺機方案都能夠靈活運行，但是在對兩種不同的方案進行對比后，可以發現，采用2臺機方案在總體投資上要比采取3臺機方案具有更好的經濟效益[4]。因此，在本階段，從降低成本，提高工程的經濟效益角度出發，在大溝頭電站施工中，推薦采取2臺機方案，每臺機組的容量為0.6萬kW。

3 合理選擇工程中引水道尺寸

3.1 擬定方案

大溝頭電站有壓引水隧洞長3186m，壓力鋼管總管長683m，壓力鋼管較長。由于發電引用流量小，有壓隧洞尺寸按施工要求最小斷面確定，斷面型式為城門洞形斷面，尺寸為1.8m×2.0m（寬×高）。對于壓力鋼管，在相同裝機1.2萬kW情況下，擬定了鋼管直徑0.90m、1.00m和1.10m三個方案的比較。

3.2 動能經濟

不同的方案在具體應用過程中受水頭損失不同因素的影響，最終會致使年發電量存在一定的差距[5]。不同方案在具體投資上的差別主要是因為飲水工程投資存在差別而引起的，在對不同的方案進行對比分析過程中，為了確保分析的合理性，采取補充單位經濟指標方式進行，具體情況如表2所示。

3.3 選擇隧洞直徑

表2 大溝頭水電站各鋼管直徑方案動能經濟指標表

從表2中的數據可以看出，隨著壓力鋼管直徑大小的不斷增加，其年發電量也將會逐漸變大，但是，增加量呈逐漸減小趨勢[6]。

從經濟指標角度對問題進行分析，可以看出，不同的施工方案的電能投資將會隨著鋼管直徑的變大而增加，但是不同方案之間的差距并不明顯。鋼管的直徑有0.9m增加到1.0m時，年發電量增加54萬kW·h，補充單位電能投資為0.96元/kW·h，低于電站本身的單位電能投資，該情況說明，將鋼管直徑大小有最初的0.9m增加到1.0m，在經濟上是可行的；而將鋼管的直徑大小有1.0m增加到1.1m時，年發電量增加14萬kW·h，補充單位電能投資高達11.64元/kW·h，該現象表明在鋼管的直徑超過1.0m后，在增加鋼管的直徑大小，在經濟性上是不可行的。大溝頭電站壓力鋼管長，為減少工程投資，使電站在經濟范圍內運行，本階段推薦大溝頭電站壓力鋼管直徑為1.0m。

4 結束語

水利水電站建設過程中需要考慮方面有很多，施工布置是其中最最為重要的一項內容。水利水電站工程施工中，要依據工程的實際情況，展開針對性的布置，確保工程具體施工在技術、經濟等方面上的可行性，從而建設出一個高質量的工程。

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[3]胡海濤.長河壩水電站施工總布置規劃[J].水力發電，2016，42（10）：26～28.

[4]陳義軍，任金明.龍開口水電站施工總布置規劃及實施[J].水利技術監督，2015，23（02）：67～70.

[5]雷萬君，王飛，潘勇，等.長河壩水電站施工總布置三維動態可視化仿真介紹[J].水電站設計，2013，29（04）：36～39.

[6]唐子龍，巴軍軍.阿海水電站廠房施工布置實施與探討[J].水力發電，2012，38（11）：62～64.