王霞

摘 要：根據(jù)貴州省西部地區(qū)某小型水電站工程特點(diǎn)，對(duì)總體布置方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較分析，提出優(yōu)化總體布置建議、看法。

關(guān)鍵詞：電站；總體布置；優(yōu)化

中圖分類(lèi)號(hào)：TV747 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170133071

1 工程概況

該電站位于烏江右岸一級(jí)支流水車(chē)河下游，是水車(chē)河上規(guī)劃的幾個(gè)梯級(jí)電站之一，距余慶縣城46km，是以發(fā)電為主的低水頭徑流式水電站。電站裝機(jī)2臺(tái)共325kW，設(shè)計(jì)水頭10.3m，設(shè)計(jì)流量3.95m3/s，年發(fā)電站量117萬(wàn)kWh。壩址以上主河道長(zhǎng)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(chē)河流域?qū)僖话惚┯陞^(qū)，一般5月份進(jìn)入汛期，10月結(jié)束，大量級(jí)暴雨主要發(fā)生在5—8月。暴雨主要天氣系統(tǒng)是冷峰低槽和兩高切變，其次為長(zhǎng)江橫切變類(lèi)，暴雨具有量級(jí)大，強(qiáng)度大，歷時(shí)短的特點(diǎn)。洪水由暴雨形成，具有陡漲陡落、峰型尖廋，洪水過(guò)程約40h，洪量主要集中在24h內(nèi)。經(jīng)計(jì)算，壩址處設(shè)計(jì)洪峰流量Q5%=318m3/s，校核洪峰流量Q0.5%=483m3/s。本工程是一個(gè)典型的地處狹窄河床內(nèi)的水利樞紐，工程主要樞紐建筑物有攔河壩、發(fā)電輸水系統(tǒng)、發(fā)電廠房等工程。電站所在河段兩岸為堅(jiān)硬灰?guī)r形成的“V”型不對(duì)稱(chēng)峽谷，岸坡陡峻，兩岸山體雄厚，山頂?shù)胶庸雀卟钤?50m以上，適宜修建攔河壩，成庫(kù)條件較好，但廠房布置難度相對(duì)較大。

2 項(xiàng)目總體布置的優(yōu)化設(shè)計(jì)

在可行性研究階段，該電站的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)最大壩高13.8m，壩軸線長(zhǎng)30.5m，壩項(xiàng)高程470.3m；采用壩頂溢流泄洪，壩頂溢洪段長(zhǎng)11m；電站廠房布置在靠左岸側(cè)，廠房為橫向布置，廠房長(zhǎng)寬9.4m×6.6m；廠房裝2臺(tái)定槳軸流式水輪發(fā)電機(jī)組，采用單元供水方式，壩前布置取水閘門(mén)及攔污柵。

筆者結(jié)合多年工作經(jīng)驗(yàn)認(rèn)真分析后認(rèn)為，原方案雖然布置緊湊，表面上看可以節(jié)約工程量，但實(shí)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(jìn)水口，布置非常困難，無(wú)形之中增大了壩體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工的復(fù)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(jì)占就需要最大限度壓縮廠房尺寸，使機(jī)電布置困難；且束窄溢流壩段寬度，又必須采對(duì)措施對(duì)防洪墻進(jìn)行加高處理以滿足防洪要求，反而增加了投資和進(jìn)場(chǎng)公路被淹的安全風(fēng)險(xiǎn)。在此基礎(chǔ)上，筆者結(jié)合地形地質(zhì)條件，提出了保持?jǐn)r河壩位置不變，加長(zhǎng)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(zhǎng)度及防洪墻工程量，但方案優(yōu)勢(shì)明顯。該方案可以縱（斜）向布置廠房，可以根據(jù)機(jī)電設(shè)備需要確定廠房尺寸，且完全可以不濟(jì)占河道，確保河道泄洪寬度；發(fā)電供水可以改用聯(lián)合供水方式，壩體內(nèi)只埋設(shè)一根取水主管，簡(jiǎn)化進(jìn)水口及閘門(mén)等設(shè)施，減小攔河壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及施工復(fù)雜程度。而且廠房與攔河之間增加的場(chǎng)地，極大地改善了施工布置和進(jìn)廠的交通條件。

經(jīng)綜合對(duì)比，設(shè)計(jì)隊(duì)采納了筆者建議，在初步設(shè)計(jì)階段對(duì)樞紐布置進(jìn)行了優(yōu)化，發(fā)電廠房向下游下移了36m。設(shè)計(jì)將原橫向布置的廠房改為斜向布置，平面尺寸（長(zhǎng)×寬）從9.4m×6.6m，增加為11.4m×6.6m，機(jī)組間凈空達(dá)到4.8m；原單元供水改為聯(lián)合供水，主管出攔河壩后再分叉，稍變彎后側(cè)向引進(jìn)廠房，并在廠房前加裝了快速閘門(mén)；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(fā)電。

3 結(jié)語(yǔ)

小型水電已經(jīng)成為我國(guó)最大、發(fā)展最快的可再生能源，開(kāi)發(fā)小型水電站已成為推進(jìn)農(nóng)村電氣化的重要途徑。設(shè)計(jì)是小型水電站工程建設(shè)中關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，由于地形地貌等的不同，有著其自身的特點(diǎn)，但有的電站設(shè)計(jì)人員圖省事，在設(shè)計(jì)初始階段只作簡(jiǎn)單的現(xiàn)場(chǎng)勘察，對(duì)水工建筑物的布置與結(jié)構(gòu)考慮不周，套用已有的設(shè)計(jì)成果，把建筑物、機(jī)電設(shè)備照套上去，稍加整理便形成一個(gè)新的設(shè)計(jì)方案。許多小型水電站布置粗糙，廠房外觀設(shè)計(jì)單調(diào)，與周?chē)沫h(huán)境不協(xié)調(diào)；設(shè)計(jì)產(chǎn)品沒(méi)有自己的特點(diǎn)，無(wú)法體現(xiàn)設(shè)計(jì)水平。這樣的設(shè)計(jì)成果其技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)性合理性值得考究。

由于每個(gè)電站的地形、地貌、地質(zhì)條件各不相同，這就要求設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)地形、地貌及地質(zhì)條件進(jìn)行充分技術(shù)可行性論證和經(jīng)濟(jì)可行性分析，優(yōu)選設(shè)計(jì)方案，確定樞紐總體布置。由于小型電站設(shè)計(jì)中專(zhuān)業(yè)人員配置上的缺乏，更需要設(shè)計(jì)人員多作方案比較、綜合考慮。設(shè)計(jì)電站的目的不僅僅是要求能發(fā)出電能，而是要向業(yè)主提供一個(gè)技術(shù)可行、設(shè)備可靠、操作方便、經(jīng)濟(jì)合理的設(shè)計(jì)產(chǎn)品。所以，新形勢(shì)不僅設(shè)計(jì)人員要不斷，提高設(shè)計(jì)能力和業(yè)務(wù)水平，更需要設(shè)計(jì)有高度負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，才能進(jìn)一步為推進(jìn)小水電事業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展做出更大的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]趙保華.小型水電站的技術(shù)改造的研究[J].工業(yè)設(shè)計(jì)，2012（3）.