老挝南欧江流域梯级水电站开发综述

喻建清，蔡　斌，汤献良，李宏祥

(1.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南昆明650051；2.老挝南欧江流域发电有限公司，老挝琅勃拉邦)



老挝南欧江流域梯级水电站开发综述

喻建清1，蔡斌2，汤献良1，李宏祥1

(1.中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司，云南昆明650051；2.老挝南欧江流域发电有限公司，老挝琅勃拉邦)

南欧江为湄公河在老挝境内最大一级支流，按7个梯级电站开发，开发规划方案充分体现了水电开发与环境保护、水库移民和谐协调关系，河流开发整体效益最大化原则的理念。从径流及洪水研究、坝址比选及枢纽布置、坝工技术、施工导流技术、隧洞导流技术、机电技术、金属结构、移民安置等几个方面对南欧江流域梯级水电站开发过程及关键技术进行了总结。

梯级电站；水电开发；关键技术；南欧江流域

0　概　述

南欧江为湄公河在老挝境内最大一级支流，全河流域面积25 634 km2，河长475 km，天然落差约430 m。2007年，中国电力建设集团通过长时间的跟踪和艰难谈判，取得了南欧江全流域的水电资源以BOT方式的开发权。中方取得开发权后，全流域的勘察设计工作委托给中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司(以下简称“昆明院”)承担。昆明院对南欧江流域规划进行了重新论证研究，提出了一库七级开发方案，得到了老挝政府的批准。为满足中国企业境外投资要求，各级电站分别编制了满足国内要求的预可行性研究报和可行性研究报告，并通过了水电水利规划设计总院的审查。为满足老挝政府的要求，各级电站分别编制了合作谅解备忘录(MOU)可研报告、可行性研究报告和基本设计报告，并通过了老挝能矿部组织的审查。

充分考虑老挝本国电力需求和外送容量发展预测、电站建设施工条件以及投资回报效益，南欧江开发建设分两期进行，一期开发二级、五级、六级3个电站，总装机容量540 MW，其余4个梯级电站作为二期开发，二期总装机容量732 MW。

南欧江流域水电开发规划方案充分体现了水电开发与环境保护、水库移民和谐协调关系、河流开发整体效益最大化原则的理念。本文对梯级水电站开发过程中的关键技术进行了总结。

1　水文资料匮乏条件下的径流及洪水研究

南欧江水系发育，较大支流有11条，但仅在南欧江干流下游孟威县城设有孟威水文站，集水面积19 258 km2，仅有23年水文资料；流域内及邻近流域仅有4个雨量站，水文气象资料匮乏。利用孟威站各月平均流量与云南省境内曼安站同期月平均流量相关关系，插补得到孟威站55年逐月径流系列。南欧江流域内降雨在空间上变化较大，以孟威站为依据站推求各梯级电站坝址径流时，采用了面积加降雨量修正的计算方法。在确定降雨参数时，利用实测降雨资料，对依据的2005年版老挝年降雨量等值线图的南欧江流域部分进行了局部调整。洪水成果比拟移用时，面积修正指数借用了相邻的云南省境内的李仙江流域分析成果。通过采取上述措施，使推算的南欧江流域径流和洪水比较可靠，为工程规划设计提供了可靠的基础资料。

2　坝址比选及枢纽布置研究

根据各级电站所处河段的地形、地质条件、工程规模等，对每一级电站均开展了坝址、坝型、枢纽布置格局的比选研究工作。

2.1一级电站坝址比选及枢纽布置研究

一级电站为南欧江流域开发的最末一个梯级，从充分利用南欧江水能资源出发，选择了两个坝址进行比选，推荐了上坝址。对于上坝址，开展了右岸厂房左岸泄洪方案、左岸厂房右岸泄洪方案研究，左岸厂房右岸泄洪方案还比较了全年围堰导流和枯期围堰导流方案。从技术经济比较推荐右岸厂房左岸泄洪方案。一级电站坝基为辉绿岩，岩石坚硬，可以作为混凝土骨料。通过技术经济比较，一级电站全部采用坝基开挖料作为混凝土骨料，取消了原规划的位于坝址左岸下游的专门石料场和料场公路，节约投资约4 300万元。

2.2二级电站坝址比选及枢纽布置研究

二级电站规划河段坝基为辉绿岩，地质条件不制约坝址比选。上坝址河道开阔，左岸有较宽的阶地，两岸风化较深；下坝址河谷稍窄，右岸为主河槽，左岸有阶地，两岸风化较浅。通过技术经济论证，下坝址优于上坝址，作为选定坝址。对下坝址开展了右岸厂房左岸泄洪方案、左岸厂房右岸泄洪方案研究，通过技术经济比较推荐右岸厂房左岸泄洪方案。

2.3三级电站坝址比选及枢纽布置研究

三级电站规划河段地质为砂板岩，属中硬岩，两岸风化较深。上坝址没有河滩，右岸有缓坡地形。下坝址右岸有一滩地，但左岸经勘探为古滑坡体。经技术经济比较，选定上坝址。在选定的上坝址开展了左、右分别布置厂房和泄洪建筑物的枢纽格局比选。右岸厂房左岸泄洪方案比左岸厂房右岸泄洪方案投资多1.704亿元，但首台机组发电工期可以提前3个月，提前发电收益1.284亿元，而两相权衡仍是左岸厂房右岸泄洪方案经济性更好，故采用此方案。

2.4四级电站坝址比选及枢纽布置研究

四级电站上坝址没有天然河滩地，左岸有一缓坡地形。下坝址右岸有一个天然基岩滩地，枯期滩地全部位于水面以上，非常适合于分期导流。通过技术经济比较，选定了下坝址。在下坝址也分别研究了右岸厂房左岸泄洪方案、左岸厂房右岸泄洪方案研究，最终选定了左岸厂房右岸泄洪方案。

2.5五级电站坝址比选及枢纽布置研究

五级电站规划河段只有南波河河口以下1.6～1.9 km河段顺直，且右岸有明显阶地，适合混凝土重力坝和当地材料坝。因此，五级电站没有进行坝址详细比选工作。在选定的坝址上开展了混凝土重力坝和当地材料坝进行比选：由于当地降雨量大，粘土心墙当地材料坝不适合；筑坝材料为板岩，属于软岩，采用混凝土面板堆石坝也存在一定技术难度，经综合比较，确定当地材料坝采用复合土工膜面板防渗堆石坝坝型。经技术经济比较，重力坝方案比当地材料坝方案节省工程投资约5.3亿，故选定混凝土重力坝方案。对于选定的混凝土重力坝方案，根据地质条件，枢纽布置格局基本方案为左岸主河道布置坝后式发电厂房，右岸缓坡地段布置泄洪建筑物和导流建筑物。重点是结合不同的导流组合方案开展泄洪建筑物布置研究，选出水工建筑物和导流建筑物综合投资最少，技术可靠的枢纽布置。

2.6六级电站坝址比选及枢纽布置研究

六级电站在选定的坝址河段内拟定了南艾河汇口下游1 km的上坝址和南龙河汇口上游附近的下坝址。下坝址右岸南欧江与南龙河之间有一条形山脊，非常适合布置岸边溢洪道，下坝址技术经济均优于上坝址，六级电站选定下坝址。下坝址下游河道总体略向左岸，左岸适合布置引水发电建筑物和导流洞。在枢纽布置中，重点研究了导流洞改建为泄洪洞(兼放空)和仅改建为水库放空使用两方案：导流洞改建为泄洪洞(兼放空)方案难度大，下游水位高，消能问题不易解决；导流洞改建为仅水库放空使用方案，工作闸门和检修闸门均设在隧洞中部坝轴线附近，闸门工作室段改造工作量大，工作门后明洞段水流存在急转弯水力学问题。右岸南龙河距坝右岸较近，考虑设置一条放空洞，将出口水流引入南龙河，隧洞长430 m，可与大坝同步施工、同步完成，对于土工膜面板坝蓄水初期即可降低水位或放空进行检查和检修，故对新型坝设置一条专门的放空洞是必要的。

2.7七级电站坝址比选及枢纽布置研究

七级电站规划开发河段左岸有较南欧江主河道略小的支流南康河，坝址在两河汇合口以下选择。在南欧江与其左岸支流南康河汇口下游3.3 km以下河道非常开阔，已不具备坝址条件。汇合口以下0～2.3 km河道开阔，两岸地形沟梁相间，不适合作为坝址；汇合口以下2.3～3.3 km河段为狭谷段，为适合水工建筑物布置的坝址。在该坝址河段开展了上、下坝线比较。下坝线坝顶长度较上坝线短，厂房和溢洪道可以充分利用下游开阔地形，下坝线技术经济均综合优于上坝线。枢纽布置格局经综合比选确定为：混凝土面板堆石坝+左岸厂房+右岸(专设)泄洪放空洞+左岸溢洪道。

3　坝工技术

南欧江流域7个电站地形、地质条件各不相同，大坝高度、泄洪规模相差较大，各级电站采用了不同的坝型。

3.1高混凝土闸坝及大孔口泄水闸

一、二、三、四级电站开发水头约20～30 m，泄洪流量较大，大坝只能采用混凝土闸坝形式，最大坝高分别为52.5、52.0、59.5、60.25 m。一、二、四级电站机组采用贯流灯泡式机组，三级电站采用轴流转浆式机组，厂房坝段均为河床式挡水建筑物。一、二级电站泄洪建筑物均为宽顶堰式闸坝，其中，一级电站孔口尺寸达15 m×19 m，共11孔；二级电站孔口尺寸15 m×20 m，共7孔。三、四级电站泄洪建筑物均为实用堰，三级电站孔口尺寸13 m×20 m，共6孔；四级电站孔口尺寸12 m×18 m，共5孔。二、三、四级电站利用二期上游围堰改造为拦沙坝。

3.2掺石粉高碾压混凝土重力坝

五级电站坝基为软岩～中硬砂质板岩，通过当地材料坝和混凝土重力坝技术经济比较，选定坝型为混凝土重力坝，最大坝高74 m，采用碾压混凝土筑坝技术，主要混凝土掺和料采用磨细石灰石粉。

3.3软岩填筑土工膜防渗高堆石坝

六级电站坝址基岩为板岩，属软岩，只适用于修建当地材料坝。由于当地降雨量较大，雨季时间长，心墙堆石坝施工难度较大；当地缺乏硬岩，坝体填筑只能采用板岩软岩，其沉降量较大，修建混凝土面板堆石坝存在面板混凝土开裂风险。通过技术经济比较，选定复合土工膜面板防渗坝型。大坝最大坝高85 m，土工膜防渗高度为目前同类型坝型世界之最。此外，软岩填筑比例高达81%。对设计、施工和现场管理均具有极大挑战。土工膜选用3.5 mmPVC/700 g一布一膜，土工膜表面无保护层，以便于检修维护。

3.4高混凝土面板堆石坝及复杂料源研究

七级电站坝基为长石石英砂岩、粉砂质泥岩及泥质粉砂岩互层，地质条件只适合于当地材料坝。通过对混凝土面板堆石坝、粘土心墙坝、沥青混凝土心墙坝进行技术经济比较，选择大坝为混凝土面板堆石坝，坝高143.5 m，总填筑方量745万m3。七级电站关键是大坝填筑和混凝土骨料料源问题。

左岸石料场就在左岸坝肩，运距短，但弱风化下带岩体底界垂直埋深约45～120 m，剥离量大，左岸石料场地质条件极其复杂，开采难度大，特别是工程初期需要的混凝土骨料、大坝排水体、主堆石料无法从左岸石料场获得。下游哈欣石料场距坝址10.6 km，运距偏远。

进场公路毛路到达坝址时，对距坝址附近的公路沿线岩石出露情况进行了调查。在距坝址7.6 km和3.6 km处发现有一定规模的砂岩。通过勘探，进场公路7.6 km处砂岩风化层深，剥离量大，泥岩夹层多，开采困难;进场公路3.6 km处砂岩无夹层，岩性单一，但储量有限，不能代替左岸石料场。但通过技术经济比较，进场公路3.6 km处石料场全部替代哈欣料场可以节省投资约2 600万元。

4　施工导流技术

4.1分期导流技术

一级和二级电站施工分两期导流。一期施工左岸泄洪闸孔坝段，二期由左岸泄洪闸闸孔过流，进行右岸厂房及右岸非溢流坝段施工。

三级和四级电站施工分三期导流。一期由左岸束窄河床过流，进行隔墙、右岸溢流坝段施工；二期由右岸溢流坝段闸孔过流，进行左岸厂房和河中溢流坝段施工；三期由左岸河中溢流表孔及冲沙底孔联合过流，进行右岸溢流坝段溢流堰及闸门安装施工。

五级电站施工导流共分两期：一期导流由左岸束窄主河床过流，右岸基坑在一期全年横向土石围堰及全年纵向围堰保护下进行施工；二期导流由右岸1～2号导流底孔联合坝体缺口过流，进行左岸大坝和厂房施工。其中，二期导流比较了全底孔导流方案、导流底孔+坝体缺口方案、导流洞+缺口枯期导流方案、导流洞+缺口全年导流方案，经技术经济论证采用导流底孔+坝体缺口导流方案。

4.2隧洞导流技术

六级和七级电站大坝为堆石坝，只能采用隧洞导流方案。分别研究了枯水期围堰断流、汛期坝体临时断面挡水的隧洞导流方案；围堰一次断流、基坑全年施工的隧洞导流方案。最终采用围堰一次断流、基坑全年施工的隧洞导流方案。六级和七级电站导流洞断面尺寸分别为11 m×14 m(宽×高)、8 m×11 m，均为城门洞形。

5　主要机电技术

一级电站最大水头22 m，加权平均水头17.75 m，最小水头6 m；二级电站最大水头22 m，加权平均水头17.74 m，最小水头6.5 m；四级电站最大水头28 m，加权平均水头24.57 m，最小水头10.5 m。对一、二、四级电站开展了轴流转桨式水轮机和贯流灯泡式机组技术经济比较，选择了贯流灯泡式机组。一级电站单机容量45 MW，共装4台机组，总装机容量180 MW；二级电站单机容量40 MW，共装3台机组，总装机容量120 MW；四级电站单机容量44 MW，共装3台机组，总装机容量132 MW。目前已投产水头最高的灯泡机组是洪江电站，最大水头为27.3 m，南欧江四级电站最大水头28 m，刷新了纪录，其设计和制造难度为世界之最。

三级电站最大水头31.5 m，加权平均水头28.55 m，最小水头12 m。此水头范围内可供选择的机型有轴流转桨式和混流式机组。通过比较，三级电站选择轴流转桨式水轮机。

五级电站最大水头58.5 m，加权平均水头55.19 m，最小水头40 m；六级电站最大水头71.5 m，加权平均水头63.46 m，最小水头45 m；七级电站最大水头124.5 m，加权平均水头116.76 m，最小水头74.5 m。这3个电站水头范围适合混流式水轮机，均采用混流式水轮机组。

由于各级电站机组台数不多，考虑到工程位于境外，为方便运行管理，提高电站的可靠性，各级电站均采用发电机与主变单元接线。

6　主要金属结构

南欧江流域设计洪水流量大，泄洪建筑物均采用大孔口泄洪，相应的闸门尺寸也较大。一级电站泄洪闸孔口尺寸为15 m×19 m，二级电站电站泄洪闸孔口尺寸为15 m×20 m，工作闸门均采用平板闸门，且需要局部开启泄洪，运行条件恶劣。其余电站泄洪孔口工作闸门均采用弧形闸门。三、四、五、六、七级电站溢流表孔尺寸分别为13 m×20 m、12 m×18 m、13 m×21 m、13 m×21 m、10 m×18 m。其中设计难度最大的是泄洪闸平板工作闸门，为此，采用三维有限元分析和物理模型试验相结合的方式，分析了大型平面工作闸门的结构受力特性和振动特性，在闸门设计方面采取了一系列创新措施，较好地解决了闸门结构优化、抗振、闸门淹没出流等问题。

7　移民安置

南欧江首期开发的二、五、六级3个梯级电站共涉及淹没影响人口约760户，4 500人。由于老挝国内缺乏大规模移民安置工作的实施经验，为妥善安置移民，确保电站建设对当地居民产生影响降至最小，南欧江一期移民安置工作采用由项目业主全面负责组织实施，老挝政府参与配合，中方咨询机构(昆明院)提供咨询服务的模式开展，借鉴国内水电移民安置工作的成功经验及模式，结合当地实际情况，开创了一种全新的移民安置工作模式。

8　结　语

境外不发达地区或国家，对水能资源一般没有进行整体规划，一条河流开发大多数情况下又签订给不同的开发公司，河流水电开发存在资源浪费和开发效率较低情况。南欧江流域由中国电力建设集团整体开发，使资源利用和效益做到了最大化。

[1]中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司. 老挝南欧江二级、 五级、 六级水电站可行性研究报告[R]. 昆明： 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司， 2012．

[2]中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司. 老挝南欧江一级、 三级、 四级、 七级水电站可行性研究报告[R]. 昆明： 中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司， 2014．

[3]蔡斌， 杨杰， 苏增军. 创新投资模式在南欧江梯级开发中的应用[J]. 水利水电施工， 2015(5)： 94- 98．

[4]程鹏. 老挝南欧江二级水电站枢纽布置设计[J]. 云南水力发电， 2015(5)： 143- 148．

[5]高诗莉. 老挝南欧江六级电站坝型比选分析[J]. 山西建筑， 2015， 41(32)： 210- 212．

(责任编辑焦雪梅)

Review on the Development of Cascade Power Stations in Nam Ou River Basin of Laos

YU Jianqing1, CAI Bin2, TANG Xianliang1, LI Hongxiang1

(1. PowerChina Kunming Engineering Corporation Limited, Kunming 650051, Yunnan, China;2. Nam Ou River Basin Hydropower Co., Ltd., Luang Prabang, Laos)

Nam Ou River is the largest branch of Mekong River in Laos. The hydroelectric development in Nam Ou River basin is planned as seven cascade hydropower stations, in which, the concepts of harmonious and coordinated relationships between hydropower development and environmental protection and reservoir resettlement, and maximizing the overall benefits of hydropower development are fully reflected. The processes of cascade hydropower station development in Nam Ou River basin are introduced and key technologies are summarized from the aspects of run-off and flood research, dam site selection and project layout, dam construction technique, construction diversion, tunnel diversion, electromechanical technique, metal structures and resettlement．

cascade hydropower stations; hydropower development; key technology; Nam Ou River basin

2016- 03- 09

喻建清(1962—)，男，四川仁寿人，教授级高工，副总工程师，南欧江流域项目经理兼流域设总，主要从事水电工程设计、咨询及管理工作．

TV213.2(334)

B

0559- 9342(2016)05- 0029- 04