苏子河胜利水电站坝址比选

2017-08-01苏兴大

陕西水利 2017年2期

关键词：苏子坝址河谷

苏兴大

苏子河胜利水电站坝址比选

苏兴大

（辽宁省鞍山市天水水务咨询有限公司，辽宁沈阳110003）

结合苏子河胜利水电站坝址区地形地质条件、坝型以及工程总布置等特点，对上、下两坝址在地形地质、工程布置、主要工程量、装机容量、施工条件、库区淹没等方面进行技术经济比选，推荐采用下坝址，以期为类似案例提供借鉴。

胜利水电站；坝址；方案；比较

1 工程概况

苏子河胜利水电站工程位于苏子河干流的新宾满族自治县上夹河镇胜利村二道河公路桥上游0.65 km处，是苏子河流域水能梯级开发规划中，穆家水库以下河段水电开发的最后一级水电站工程，坝址以上控制面积为1957 km2，坝址以上河长119.4 km。

苏子河是浑河的一级支流，全长128 km，流域多年平均径流总量为6.16亿m3，其中胜利坝址以上为5.62亿m3，占贝坝址以下为0.54亿m3，是一条水能资源比较丰富的河流。加之本流域上游的旧门引水、富尔江引水和大伙房水库输水等三项跨流域引水工程的实施，多年平均调水量达18.60亿m3左右，是苏子河本流域径流量的3倍多。在前述的三项跨流域引水工程中，富尔江和旧门两处引水工程多年平均引水量为0.97亿m3，大伙房水库输水工程设计多年平均调水量为17.63亿m3。三项跨流域引水工程的实施，使苏子河流域水能资源极具开发价值。

胜利水电站是一座以发电为主的小型径流式水电站，电站总装机容量1.41万kW，安装3台机组，单机设计流量为88.7 m3/s。电站多年平均发电量为3454.0万kW·h，其中调峰发电量为3309.0万kW·h，常规发电量为145.0万kW·h，机组平均年利用小时数为2450 h。水库正常蓄水位为146.0 m，总库容697.6万m3。枢纽工程等别为Ⅳ等，主要建筑物的级别为4级，次要建筑物级别为5级。拦河坝设计洪水标准为30年一遇，相应洪峰流量为2970 m3/s，校核洪水标准为200年一遇，相应洪峰流量为5230 m3/s。

2 坝址比较

苏子河胜利水电站坝址区位于新宾县上夹河镇胜利村附近的苏子河干流上，有上、下两个坝址可供选择，上、下坝址相距413 m。上坝址位于S形河道上弯末端下游200 m处，下游河道比较顺直；下坝址位于S形河道下弯末端下游20 m处。

上坝址位于一不对称的U型河谷内，河谷两岸山体为剥蚀丘陵地形，山顶呈浑圆状，植被发育，山顶最大高程198 m，左岸坡度较陡约50°，右岸坡度较缓，为一河间地块，整体边坡约10°。谷底高程138.25 m～139.4 m，地形较平坦，河床宽177 m，河谷宽约300 m，地貌单元为苏子河冲洪积河床及漫滩，苏子河从河谷右侧穿过；右岸坡脚阶地发育，其中I级阶地与河谷相对高差约4.0 m，II阶地与河谷相对高差约8.3 m，阶地地面均为旱田；左岸为陡峻山体，基岩裸露。

坝址区基岩岩性主要为石棚子组花岗片麻岩Ars，上覆第四系砂卵砾石层及坡积土。砂卵砾石层分布于河谷、I级阶地及II级阶地，厚度2.9 m～6.5 m，砂砾石粒径一般1 cm～8 cm，以圆砾为主，分选中等；卵石磨圆度较好，为次圆～次棱角状；砾石成分以混合岩为主，次为斜长角闪岩、石英岩、安山岩、凝灰质砂岩等。粉细砂层主要分布于右岸I级阶地，最大厚度7.1 m，黄褐色，松散～稍密，颗粒组成主要为石英、长石细粒。坡积土主要分布于右岸II级阶地上部，厚度0.8 m～2.4 m，主要由下伏基岩风化而成，为黄褐色粉质粘土含原岩碎块或颗粒。

下坝址位于两独立山脊的垭口中间，河床两侧山体不对称，坝左端为一单面山，坝右端为一垂直切割独立山脊，下游是开阔的冲积沟口。谷底高程138.06 m～148.58 m，地形较平坦，河谷宽约234 m，地貌单元为冲洪积河床及漫滩，苏子河从河谷右侧穿过。河谷两岸山体为剥蚀丘陵地形，山顶呈浑圆状，植被发育，山顶最大高程194.8 m，左岸坡度较缓约20°，覆盖层发育，右岸坡度较陡约65°，上下游基岩裸露。

坝址区基岩岩性主要为石棚子组花岗片麻岩Ars，上覆第四系砂卵砾石层。砂卵砾石层主要分布于河谷内，厚度5.8 m～17.8 m。砂砾石粒径一般1 cm～12 cm，最大可达1.2 m，以圆砾为主，分选中等；卵石磨圆度较好，为次圆～次棱角状；砾石成分以混合岩为主，次为斜长角闪岩、石英岩、安山岩、凝灰质砂岩等。

2.1 地形、地质条件比较

在地形条件上，上、下坝址主河床均比较平坦、开阔，上坝址位于一宽阔不对称U型河谷内，左岸坡度较陡，右岸为阶地，河谷宽300 m左右；下坝址位于两独立山脊不对称的垭口中间，左岸山体坡度较缓，右岸山体坡度较陡，河谷宽约234 m。两坝址均适宜于工程建筑物布置。

在地质条件上，两坝址坝基岩性均为鞍山群石棚子组花岗片麻岩，上覆第四系覆盖层，下坝址岩基以上覆盖层较厚，根据此地质条件，上坝址泄水建筑物及电站厂房均座落在岩基上，下坝址泄水建筑物座落在砂卵石基础上，电站厂房座落在岩基上。

在地质构造及岩体完整性方面，上、下坝址条件基本一致。

在岩体透水性方面，上坝址基岩透水率局部为中等透水，其余部分均为弱透水，下坝址均为弱透水，下坝址比上坝址透水率均匀。

2.2 枢纽布置比较

从水工建筑物总体布置条件分析，两坝址总体布置方案相似，均为河床式电站，均按《苏子河流域水能开发规划报告》中推荐的正常蓄水位145.0 m考虑，上坝址枢纽建筑物从右岸向左岸依次布置：右岸挡水土坝、翻板闸、冲沙闸、电站厂房、左岸挡水坝，全长396.76 m；下坝址枢纽建筑物从右岸向左岸依次布置：右岸挡水坝、翻板闸、冲沙闸、电站厂房、左岸挡水坝，全长260.36m。两方案泄水建筑物宽度相同，在挡水建筑物方面，上坝址方案在右岸阶地布置116.9 m长的挡水土坝，为防止水流对右岸耕地冲刷，还需设置混凝土导流墙100 m及干砌石护岸750 m；相对比较下坝址方案枢纽建筑物总体布置更加紧凑。

表1 上、下坝址主要工程量及技术经济指标对比表

2.3 主要工程量及技术指标比较

根据两坝址建筑物的布置及结构型式，两方案的主要工程量及技术经济指标见表1。

2.4 施工比较

在施工条件上，两坝址施工条件基本相当，两方案电站厂房均布置在左岸主河道滩地上，电站厂房工程为施工关键线路，相对比较下坝址电站厂房附近左侧地形开阔，主要施工场地比较容易布置。但下坝址电站厂房及冲沙闸位置砂卵石覆盖层较厚，基坑漏水量较大，施工排水难度相对较大。而上坝址电站厂房左侧山体较陡，主要施工场地需布置在厂房下游300 m处，材料运距稍长，上坝址右岸工程施工需增加临时道路500 m，施工电源接引稍远于下坝址，上坝址右岸挡水坝为土坝，石方开挖比下坝址多3.0万m3，需爆破开挖，火工材料管理及施工工艺相对复杂。

2.5 工程管理比较

在工程管理方面，下坝址厂区地形比较开阔，厂区管理建筑物布置比较简单且布置比较紧凑，内外交通及管理均比较方便；而上坝址方案，管理区需布置在左岸尾水渠回填的河滩上，管理区左侧为陡峻山体，地形相对比较狭窄，进厂公路比下坝线方案进厂公路长约300 m。

3 坝址选择

从地形上分析，下坝址比上坝址更有利于枢纽建筑物布置及满足泄水建筑物对泄流宽度的需求。从地质条件分析，上、下坝址均具备建坝条件，下坝址覆盖层较厚，如将泄水建筑物座落在岩石基础上，则工程量较大，可将泄水建筑物布置在砂卵石基础上，上坝址则布置在岩基上。从施工条件分析，两坝址施工条件相当，电站厂房为施工关键线路，下坝址电站厂房附近左侧地形开阔，主要施工场地更容易布置。从水库规模上分析，在水库正常蓄水位均为145m时，上坝址方案的最高洪水位为149.95 m，下坝址方案的最高洪水位为149.79 m，两者相差16 cm，下坝址方案的总库容大149万m3。从水库淹没情况分析，下坝址方案比上坝址方案多淹没耕地137.0亩。从工程管理方面分析，下坝址比上坝址建筑物紧凑，对外交通及管理更方便。从装机容量和发电量指标分析，上坝址装机容量比下坝址少2100 kW，多年平均发电量比下坝址少475万kW·h。从工程投资上分析，下坝址方案总投资比上坝址多261.7万元，但单位电能投资每kW·h少0.51元，单位千瓦投资少1442元。

通过对比可知，两坝址方案在技术上均可行，下坝址方案在地形条件、枢纽布置、施工、管理等方面条件相对优越，经济效益较好。因此，本阶段坝址方案比较推荐选择下坝址方案。