小水电站总体布置的优化

王霞

摘 要：根据贵州省西部地区某小型水电站工程特点，对总体布置方案进行技术经济综合比较分析，提出优化总体布置建议、看法。

关键词：电站；总体布置；优化

中图分类号：TV747 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170133071

1 工程概况

该电站位于乌江右岸一级支流水车河下游，是水车河上规划的几个梯级电站之一，距余庆县城46km，是以发电为主的低水头径流式水电站。电站装机2台共325kW，设计水头10.3m，设计流量3.95m3/s，年发电站量117万kWh。坝址以上主河道长23.1km，流域面积142km2，河道平均坡降21.88‰，河道宽度在8～20m之间。电站所在河流水车河流域属一般暴雨区，一般5月份进入汛期，10月结束，大量级暴雨主要发生在5—8月。暴雨主要天气系统是冷峰低槽和两高切变，其次为长江横切变类，暴雨具有量级大，强度大，历时短的特点。洪水由暴雨形成，具有陡涨陡落、峰型尖廋，洪水过程约40h，洪量主要集中在24h内。经计算，坝址处设计洪峰流量Q5%=318m3/s，校核洪峰流量Q0.5%=483m3/s。本工程是一个典型的地处狭窄河床内的水利枢纽，工程主要枢纽建筑物有拦河坝、发电输水系统、发电厂房等工程。电站所在河段两岸为坚硬灰岩形成的“V”型不对称峡谷，岸坡陡峻，两岸山体雄厚，山顶到河谷高差在250m以上，适宜修建拦河坝，成库条件较好，但厂房布置难度相对较大。

2 项目总体布置的优化设计

在可行性研究阶段，该电站的设计是厂房与大坝紧靠相连的坝后式电站，总体布置非常紧凑。拦河坝为浆砌石重力坝，设计最大坝高13.8m，坝轴线长30.5m，坝项高程470.3m；采用坝顶溢流泄洪，坝顶溢洪段长11m；电站厂房布置在靠左岸侧，厂房为横向布置，厂房长宽9.4m×6.6m；厂房装2台定桨轴流式水轮发电机组，采用单元供水方式，坝前布置取水闸门及拦污栅。

笔者结合多年工作经验认真分析后认为，原方案虽然布置紧凑，表面上看可以节约工程量，但实际上弊大于利。厂房和大坝相连，中间的距离不满足布置叉管条件，故采用单元供水。而要在狭窄的坝段上布置2根压力管道及进水口，布置非常困难，无形之中增大了坝体的结构设计及施工的复杂程度；受地形和压力管道布置限制，厂房必须横向布置，为减少河道济占就需要最大限度压缩厂房尺寸，使机电布置困难；且束窄溢流坝段宽度，又必须采对措施对防洪墙进行加高处理以满足防洪要求，反而增加了投资和进场公路被淹的安全风险。在此基础上，笔者结合地形地质条件，提出了保持拦河坝位置不变，加长压力管，将厂房下移30m左右的河岸式布置建议方案。该方案虽然增加压力管长度及防洪墙工程量，但方案优势明显。该方案可以纵（斜）向布置厂房，可以根据机电设备需要确定厂房尺寸，且完全可以不济占河道，确保河道泄洪宽度；发电供水可以改用联合供水方式，坝体内只埋设一根取水主管，简化进水口及闸门等设施，减小拦河坝结构设计及施工复杂程度。而且厂房与拦河之间增加的场地，极大地改善了施工布置和进厂的交通条件。

经综合对比，设计队采纳了笔者建议，在初步设计阶段对枢纽布置进行了优化，发电厂房向下游下移了36m。设计将原横向布置的厂房改为斜向布置，平面尺寸（长×宽）从9.4m×6.6m，增加为11.4m×6.6m，机组间净空达到4.8m；原单元供水改为联合供水，主管出拦河坝后再分叉，稍变弯后侧向引进厂房，并在厂房前加装了快速闸门；坝顶溢流面宽13.00m，比原方案宽度增加了2m，最大下泄流量增加近20%。该电站已于2016年初建成发电。

3 结语

小型水电已经成为我国最大、发展最快的可再生能源，开发小型水电站已成为推进农村电气化的重要途径。设计是小型水电站工程建设中关键的一个环节，由于地形地貌等的不同，有着其自身的特点，但有的电站设计人员图省事，在设计初始阶段只作簡单的现场勘察，对水工建筑物的布置与结构考虑不周，套用已有的设计成果，把建筑物、机电设备照套上去，稍加整理便形成一个新的设计方案。许多小型水电站布置粗糙，厂房外观设计单调，与周围的环境不协调；设计产品没有自己的特点，无法体现设计水平。这样的设计成果其技术可行性和经济性合理性值得考究。

由于每个电站的地形、地貌、地质条件各不相同，这就要求设计人员在设计过程中，根据地形、地貌及地质条件进行充分技术可行性论证和经济可行性分析，优选设计方案，确定枢纽总体布置。由于小型电站设计中专业人员配置上的缺乏，更需要设计人员多作方案比较、综合考虑。设计电站的目的不仅仅是要求能发出电能，而是要向业主提供一个技术可行、设备可靠、操作方便、经济合理的设计产品。所以，新形势不仅设计人员要不断，提高设计能力和业务水平，更需要设计有高度负责的工作态度，才能进一步为推进小水电事业持续、健康发展做出更大的贡献。

参考文献

[1]赵保华.小型水电站的技术改造的研究[J].工业设计，2012（3）.