老挝南公1水电站开发方案的优化研究

何帅磊，冯俊领

(中国水利电力对外有限公司，北京 100120)

南公1水电站位于老挝南部阿速坡省的南公河上，为老挝、越南、柬埔寨三个国家的交界区域。南公河流向自东向西，是色公河左岸的一条支流。坝址距省城阿速坡公路里程约55 km，距万象公路里程960 km，越南岘港466 km，泰国曼谷1 169 km。南公河干流共分四个梯级水电站开发，从下游至上游分别为：南公0水电站、南公1水电站、南公2水电站、南公3水电站。其中，南公0水电站尚未进入实施阶段；南公2水电站处于运营阶段，其尾水平台高程为324.500 m；南公3水电站目前处于建设期。南公河梯级水电开发方案见图1和图2。

2008年，俄罗斯设计公司编制完成了《南公1水电站MOU可研报告》，推荐电站采用混合式开发，电站正常蓄水位320 m，死水位287 m，装机容量150 MW，机组台数2台，额定水头190 m，多年平均发电量5.63亿kW·h。

图1 南公河开发平面示意图

图2 南公河梯级开发方案纵剖面示意图

2013年，中国设计公司组织规划、水文、水工、地质、测量等专业工程师对南公1水电站项目进行了实地考察，收集了交通、水文、地质、地形、环保等电站开发条件的资料，在充分研究俄罗斯MOU可研报告的基础上，于2016年编制完成了《南公1水电站预可行性研究报告》，推荐枢纽布置格局为碾压混凝土重力坝和地面厂房方案。

2016年，根据《水利水电工程可行性研究报告编制规程》(SL618-2013)、《水电工程可行性研究报告编制规程》(DL/T5020-2007)的相关要求及南公1水电站预可研报告审查意见，开展了必要的地质补勘、水文观测、工程勘测等工作，再次组织设计单位开展了枢纽布置格局比选，针对碾压混凝土重力坝及面板堆石坝、地面厂房及地下厂房进行系统研究论证，进一步优化了开发方案。

1 初选方案

2016年3月，根据现场考察和收资成果，编制完成了《南公1水电站预可行性研究报告》，方案如下：

RCC重力坝+右岸井式进水口+引水隧洞+调压井+岸边式地面厂房。首部枢纽工程由RCC重力坝、坝身溢流表孔、坝身导流底孔和左岸导流洞组成。引水发电系统布置在右岸，包括井式进水口、2.8 km长的引水隧洞低压段、103 m高的调压井、压力钢管段长约800 m、地面厂房和开敞式GIS开关站等。

RCC重力坝坝顶高程324.0 m，坝顶长度415.4 m，最大坝高90 m。主坝校核洪水位321.10 m，相应库容7.04×108m3；正常蓄水位320.00 m，相应库容6.78×108m3；死水位287.00 m，相应库容1.73×108m3，调节库容5.05×108m3，具有年调节能力。电站装机容量为160 MW，采用2台立轴混流式机组，多年平均年发电量6.26亿kW·h，年利用小时数3 912 h。RCC重力坝方案平面布置详见图3。

图3 RCC重力坝方案平面布置图

2 调整后的方案

2016年10月，根据对方案的进一步研究，结合最新地质补勘、水文观测等成果，编制完成了《南公1水电站可行性研究报告》，并邀请专业机构进行了审查。主要方案如下：

混凝土面板堆石坝+左岸台阶式溢洪道+左岸导流洞+井式进水口+引水隧洞+调压井+地下厂房。枢纽区分为主坝枢纽区及引水发电枢纽区。首部枢纽工程包括混凝土面板堆石坝(高90 m、长400 m)、左岸台阶式溢洪道、左岸导流洞；右岸引水发电枢纽区由拦污栅、井式进水口(高59 m)、引水隧洞(长约3.1 km)、阻抗圆筒上室式调压井(井筒高80 m)、地下厂房、主变室、尾调室兼尾闸室、尾水支洞、尾水隧洞等组成。

混凝土面板堆石坝坝顶高程325.0 m，坝顶长度400 m，最大坝高90 m。主坝校核洪水位320.80 m，相应库容6.51×108m3；正常蓄水位320.00 m，相应库容6.33×108m3；死水位280.00 m，相应库容0.97×108m3，调节库容5.36×108m3，具有度年调节能力。电站装机容量为160 MW，采用2台立轴混流式机组。多年平均发电量为6.33亿kW·h，装机年利用小时3 959 h。混凝土面板堆石坝方案平面布置详见图4。

图4 混凝土面板堆石坝方案平面布置图

3 两个方案的对比分析

根据枢纽区地形、地质条件，兼顾项目处在自然保护区对环保的要求[1-2]，对枢纽布置方案进行了深入研究论证，经过综合分析，对两种坝型、两种厂房型式的枢纽布置方案作为枢纽布置格局的代表方案，并进行系统论证和对比分析。

3.1 主坝坝型及首部枢纽格局对比分析

混凝土面板堆石坝和RCC重力坝方案，如下：

1)混凝土面板堆石坝方案。枢纽主要建筑物由混凝土面板堆石坝、左岸溢洪道、右岸引水发电建筑物等组成。

2)RCC重力坝方案。枢纽主要建筑物由RCC重力坝、坝身溢流表孔、坝身导流底孔、右岸引水发电建筑物等组成。

根据现场地形、地质条件、水文气象条件等，对混凝土面板堆石坝和RCC重力坝方案进行对比，两种坝型均不存在重大技术难题[3]，分析如表1所示。

表1 面板堆石坝与RCC重力坝方案的优缺点对比表

综上比较，两种坝型方案均不存在技术障碍，施工、导流、环保等方面各有优劣。综合分析面板堆石坝方案，溢洪道布置于左岸，地形地质条件优良，溢洪道开挖石料可直接用于大坝填筑，经济性较好，且水能指标优于重力坝方案。

3.2 厂房类型及厂区枢纽布置格局分析

地下厂房和地面厂房方案如下：

1)地下厂房方案：厂区枢纽主要建筑物由主、副厂房及安装场、主变室及母线洞、尾水闸门室兼尾水调压室、尾水支洞及尾水主洞、出线竖井兼通风井、交通洞、排水洞、尾水闸门井、地面GIS室等组成。

2)地面厂房方案：厂区枢纽主要建筑物由主厂房、副厂房、安装间、尾水平台、尾水渠、主变室、地面开关站等组成。

对于以上两个方案，采用的引水线路一致，对于引水隧洞上平段、竖井段、进水口、调压井等部位，布置方案均一致，方案比选只针对引水系统下平段及发电系统。经分析研究及地勘认证，两种厂房类型各方面成果对比见表2。

表2 地下厂房方案及地面厂房方案优缺点对比表

综上所述，两种厂房方案技术上均是可行的，施工、工期、环保各有优劣。针对区域地质条件好，岩性单一，岩体稳定性好，比较适合布置地下厂房，且地下厂房方案经济性较优，采用地下厂房作为可研阶段推荐厂房型式[4]。

4 结 语

南公1水电站在收集相关资料的基础上，针对地形地质特征、水文气象、天然建筑材料分布及枢纽布置等条件，通过对两种坝型(混凝土面板堆石坝、RCC重力坝)和两种厂房型式(地下厂房、地面厂房)的技术经济对比，综合考虑枢纽布置、施工条件、建设工期、工程投资、生态环境、交通运输等因素[5]，最终选混凝土面板堆石坝、左岸溢洪道台阶式消能、左岸导流洞、右岸引水发电系统、地下厂房方案。

通过对南公1水电站开发方案的优化研究以及两年来的顺利实施，充分认识到开发方案的重要性。从目前工程实施情况综合考评，设计方案有效指导了项目实施，施工技术方案保障了施工的顺利进行，工程质量全面达标，工程进度计划得到了全面落实，水电站安全、质量、进度、投资、环保等技术经济指标全面受控，进一步验证了优化开发方案的科学性和合理性。