砬子沟水电站工程布置方案比较分析

2014-04-08贺启有

水利技术监督 2014年5期

关键词：尾水渠砬子石河

贺启有

砬子沟水电站工程布置方案比较分析

贺启有

（辽宁省丹东市水利勘测设计研究院，辽宁丹东 118000）

砬子沟水电站为河床式电站，电站厂房有河道右岸和河道左岸两个初步布置方案。笔者对两个方案的自然条件、枢纽布置要求、综合利用、施工及运行条件、经济指标等方面进行了技术经济综合比较，最终推荐发电站厂房位于蒲石河左岸为优选方案。

砬子沟；水电站；工程布置；方案比较

砬子沟水电站位于辽宁省丹东市宽甸县古楼子乡砬子沟村，坝址位于蒲石河中下游，距丹东市40km。坝址以上集水面积1174km2。

该电站于1956年建成，为引水式水电站。坝长266 m，为简易的埋石混凝土溢流坝，坝高2.5 m，进水渠位于拦河坝的右岸，长550m，宽5m，进水渠挡墙为浆砌石结构，墙高约3.0m，电站厂房位于进水渠的末端，现有装机250kW。经过数十年的运行，电站厂房破旧不堪，工程损坏严重，设备老化，效率低下，已无法正常运行。主要表现为：拦河坝断面窄小，混凝土碳化严重，已有多处脱落损毁；进水渠淤堵严重，浆砌石挡墙块石、砂浆脱落严重，漏水现象突出，存在倒塌的风险。因此，该电站急需改造，改造后可以增加电力供应，缓解区域电力紧张的矛盾，促进当地社会的经济发展。

1 建设条件

1.1 自然概况

蒲石河全长121.8km，流域面积1200km2，为南北向狭长形流域，其中山地占74%，丘陵占26%。河道弯曲狭窄，凹岸一般紧连陡峻的山体，凸岸为河漫滩，漫滩宽度为50～200m不等，多由卵石组成，向上为二级台地或山体，河谷宽度为100～500m不等。

1.2 气象与水文

蒲石河砬子沟水文站多年平均降水量1154.5mm，多年平均蒸发量1155.8mm，多年平均气温6.6℃，极端最高气温35.0℃，极端最低气温-38.5℃，最大冻土深1.32m，最大冰厚0.77m。砬子沟水电站的多年平均径流量为23.53 m3/s，10年一遇洪峰流量为4240 m3/s，50年一遇洪峰流量为5470 m3/s。

1.3 地质地形

该工程库区位于蒲石河下游的低山丘陵区，地形起伏较大，呈北高南低趋势。库区内地貌类型为“U”字型河谷地貌，坡脚海拔高程约为46.58～50.00m。低山丘陵受到的侵蚀作用以自然剥蚀为主，左岸山坡重力堆积严重，形成较厚的（块）碎石堆积体；右岸植被发育，部分地段岩石裸露。地层岩性从上至下依次如下。

（1）坡积土：以灰褐色为主，稍湿稍密，主要位于左岸坡脚下，厚度为5.00m。

（2）卵石层：黄色，湿～饱和，中密，粒径以2～20cm为主，主要分布于河床、河漫滩及一级阶地上，厚度为1.20～4.00m。

（3）前震旦系混合岩：岩石呈灰青色，大部分为中等风化，分布在坝线两侧的山体及河床的底部。

2 工程布置方案比较

砬子沟水电站的任务是以发电为主，兼顾旅游、养殖。水电站为径流式小型水电站，无调节性能，水库正常蓄水位42.5m，相应库容136.82万m3，设计洪水位（p=10%）44.02m，相应库容为210.49万m3，校核洪水位（p=2%）46.11m，相应库容为339.45万m3。设计水头为7.83m，装机容量为1000 ×2+630×2=3260kW，设计年发电量847万kW·h，年利用小时数为2598h，引用流量为50.02m3/s。

砬子沟水电站在原有的基础上进行改造，改造后为河床式水电站，丹东地区的洪水具有峰高量大，陡涨陡落的特点，在工程布置上首先应重点考虑泄洪问题，结合工程的实际情况，水电站厂房布置有河道右岸（方案一）和河道左岸（方案二）两个初步方案。

2.1 工程布置方案

枢纽与河道正交，成“一”字行布置，坝轴线长274.3m。

方案一：发电站厂房位于蒲石河右岸，从右至左依次布置为：右岸挡水坝段20m，厂房坝段27.3m，冲沙闸段9m，翻板闸门溢流坝段210m，左岸挡水坝段8m。拦河坝为混凝土重力坝，最大坝高11.90m，河床中央翻板闸门溢流坝布置有26孔8m×3.84m的水力自控翻板闸门，溢流堰堰顶高程38.66m，顺水流方向长10m。冲沙闸为2孔3m×3m的平板钢闸门，堰顶高程为36.00m，顺水流方向长10m。四台主变压器布置在副厂房右端，升压站平面尺寸为25m×25m，地面高程为42.00 m。

电站尾水渠位于河道主槽右岸，即原电站进水渠的位置，尾水渠与冲沙闸之间设置导流墙，导流墙长390m，将尾水渠与主河道隔开，以减小冲沙闸和泄洪闸运行时对电站尾水的影响。

上坝公路布置在右岸，由于右岸山体陡峭，需要开山修建，分别通向厂房、开关站和坝顶交通桥。

方案二：发电站厂房位于蒲石河左岸，从右至左依次布置为：右岸挡水坝段8m，翻板闸门溢流坝段210m，冲沙闸段9m，厂房坝段27.3m，左岸挡水坝段20m。拦河坝、主厂房和副厂房的结构型式及尺寸同方案一。

主厂房总长27.3m，宽9.0m，其中安装场长8.10m，位于主机房左侧。副厂房位于主厂房下游侧，平面尺寸为27.3m×6m。

电站尾水渠位于河道左岸，坝下夹信子岛左侧的天然沟道内，长1520m，前10m底宽为24.00m，之后渐变至18.00m，进口底高程32.66m，出口底高程31.90m。

4台主变压器布置在副厂房左端。上坝公路在左岸沿尾水渠道布置，分别通向厂房、开关站。

2.2 方案分析比较

两个方案的主要区别在于电站厂房的布置位置不同，方案一厂房位于河道右岸，方案二厂房位于河道左岸。从而导致电站的道路交通、尾水渠、联网线路、工程投资等技术经济指标不同。

（1）进厂交通道路：方案一的进厂道路布置在右岸，从地形上看，右岸为大面积的陡峭山体，需要在右岸的山岭上修建进厂道路，进厂道路占地较多，施工难度大，不确定性因素较多，工期长，影响主体工程施工，投资大。方案二的进厂道路布置在左岸，沿尾水渠道的左岸布置，地形比较平坦，可利用现有村路，进厂道路占地较少，施工难度不大，工期短，投资较少。经过估算，在进厂道路方面，方案一比方案二增加投资329万元。

（2）尾水渠：方案一的尾水渠位于河道主槽右岸，尾水渠与冲沙闸之间设置导流墙，导流墙长390m，将尾水渠与主河道隔开，主要工程量为土石方开挖和混凝土导流墙，尾水渠较短，工程量较小，投资较小；由于尾水渠位于河道主槽右岸挤占了河道的行洪断面，对行洪不利，施工难度较大。方案二的尾水渠位于河道左岸坝下夹信子岛左侧的天然沟道内，长1520m，利用了原有沟道，主要工程量为土石方开挖和尾水渠干砌石护砌，尾水渠较长，工程量较大，投资较大，但施工难度不大。经过估算，在尾水渠方面，方案一比方案二减少投资83万元。

（3）联网线路：由于联网线路位于河道的左侧，所以方案一需要修建高架塔跨河并网，方案二不需要跨河，可以直接并网。方案一的联网线路投资较高，而且耗工耗时，后期运行管理、维修等也十分不便。经过估算，在联网线路方面，方案一比方案二增加投资60万元。

（4）工程投资：由于两个方案的正常蓄水位一致，尾水渠渠首高程基本持平，两种方案的可利用水头没有明显差别，装机容量和年平均发电量也基本一致。经过估算，方案一的投资为3634万元，方案二的投资为3328万元，方案二比方案一节省投资306万元。

通过以上技术经济比较可以看出，两方案的经济效益基本一致，方案二较方案一节省306万元，并且方案二的交通便利，有利于后期的管理与维护，所以优选方案二作为工程布置的推荐方案。目前，该方案已经通过上级有关部门的审批。