勝利水電站壩線方案選擇

吳有坤，羅 坡

(本溪市水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院，遼寧 本溪117000)

1 工程概況

勝利水電站工程位于蘇子河干流新賓滿族自治縣上夾河鎮(zhèn)勝利村二道河公路橋上游0.65 km處，是蘇子河流域水能梯級(jí)開發(fā)規(guī)劃中穆家水庫以下河段水電開發(fā)的最后一級(jí)水電站工程。

該工程工程等別為Ⅳ等，主要由左右岸擋水壩段、水力自控翻板閘段、沖沙閘段、電站廠房段、升壓站和辦公樓組成。

在規(guī)劃過程中，根據(jù)工程區(qū)地形地質(zhì)條件，針對攔河壩蓄水位高程145 m，本工程擬定了上、下兩條壩線方案進(jìn)行比選［1］。

2 上、下壩線比較

2.1 上壩線基本情況

上壩線基本情況包含地形、地質(zhì)條件、樞紐布置條件、施工條件、水庫淹沒和工程主要技術(shù)指標(biāo)。

2.1.1 地形、地質(zhì)條件

壩址位于低山丘陵區(qū)，壩線位于一不對稱的“U”型河谷內(nèi)，谷底高程138.25 ～139.4 m，地形較平坦，河床寬177 m，河谷寬約300 m。地貌單元為沖洪積河床及漫灘，左岸為單面山型條形山體，臨河坡陡峻，基巖裸露;右岸為剝蝕侵蝕堆積而成的河間地塊，發(fā)育為三級(jí)階地［2］。

上壩線基巖巖性主要為石棚子組花崗片麻巖(Ars)，上覆第四系砂卵礫石層及坡積土。擋、泄水建筑物和電站廠房均坐落在巖基上，巖體各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)能夠滿足建筑物穩(wěn)定、應(yīng)力的要求。壩址無較大斷層，僅存在五段節(jié)理發(fā)育帶。

巖體透水性方面除左岸SBK7 鉆孔9 ～14 m段巖體透水率為55 Lu，達(dá)到中等透水等級(jí)，其余部分均＜5 Lu。

2.1.2 樞紐布置條件

上壩線布置在S 形河道上彎末端下游200 m處，下游河道順直。樞紐建筑物從左向右依次布置有左岸擋水壩段、電站廠房段、沖砂閘段、翻板閘段和右岸擋水壩段，全長396.76 m。

其中右岸擋水壩段布置在II 級(jí)階地上，部分翻板閘段布置在I 級(jí)階地上，其余均布置在河床及漫灘上［3］。

2.1.3 施工條件

上壩線左岸地形較陡峻，右岸坡度較緩，為河間地塊，地勢開闊。左岸山體陡峻，施工場地需布置在電站廠房下游300 m處，即下壩線左岸主要施工場地位置，材料運(yùn)距長［4］。

右岸施工場地容易布置。左岸擋水壩段、攔砂坎、電站廠房以及尾水渠石方開挖量較大，達(dá)3.64 萬m3。

2.1.4 水庫淹沒

上壩線方案200 a一遇校核洪水位149.95 m，總庫容683.7 萬m3。涉及搬遷人口3 人，淹沒房屋84 m2、耕地22.48 hm2、林地6.53 hm2，淹沒賠償費(fèi)用903.31 萬元。

2.1.5 工程主要技術(shù)指標(biāo)

上壩線工程總體布置方案建筑工程量37.63 萬m3，其中土方回填8.02 萬m3，石方開挖3.64 萬m3，漿砌石2.26 萬m3，混凝土3.78 萬m3，總投資9 336.5萬元，總裝機(jī)容量0.99 萬kW，年利用小時(shí)數(shù)2 545 h，年發(fā)電量2 520 萬kW·h，投資9 430 元/kW，投資3.70 元/kW·h。

圖1 上壩線樞紐布置圖

2.2 下壩線基本情況

2.2.1 地形、地質(zhì)條件

壩址位于低山丘陵區(qū)，壩線位于蘇子河谷與另一河谷的交匯處下游。谷底高程 138.06 ～148.58 m，地形較平坦，河床寬約234m。地貌單元為沖洪積河床及漫灘，左岸為單面山，右岸為垂直切割獨(dú)立山脊，下游為開闊沖積口［5］。

下壩線基巖巖性主要為石棚子組花崗片麻巖(Ars)，上覆第四系砂卵礫石層及坡積土。泄水建筑物坐落在砂礫石基礎(chǔ)上，左右岸擋水壩段和電站廠房均坐落在巖基上，基礎(chǔ)各項(xiàng)力學(xué)指標(biāo)均能滿足建筑物穩(wěn)定、應(yīng)力的要求。

壩址無較大斷層，僅存在兩段節(jié)理發(fā)育帶。巖體透水性方面除22 ～30 m段巖體透水率為3.3 Lu，其余部分均＜3 Lu，屬弱透水等級(jí)。

2.2.2 樞紐布置條件

下壩線布置在S 形河道上彎末端下游20 m處，下游河道順直。樞紐建筑物從左向右依次亦布置有左岸擋水壩段、電站廠房段、沖砂閘段、翻板閘段和右岸擋水壩段，全長260.36 m。均布置于河床及漫灘上。

2.2.3 施工條件

下壩線左、右岸均為山體，但左岸下游、右岸上游均緊臨河間地塊，地形開闊，施工場地容易布置，材料運(yùn)距較短。

電站廠房和沖砂閘段砂卵石覆蓋層較厚，達(dá)9 ～17.8 m，基坑滲漏嚴(yán)重，滲水量大，施工排水難度大。

圖2 下壩線樞紐布置圖

2.2.4 水庫淹沒

下壩線方案200 a一遇校核洪水位149.79 m，總庫容832.7 萬m3。涉及搬遷人口3 人，淹沒房屋84 m2、耕地31.62 hm2、林地8.48 hm2，淹沒賠償費(fèi)用1343.5 萬元。

2.2.5 工程主要技術(shù)指標(biāo)

下壩線工程總體布置方案建筑工程量36.57 萬m3，其中土方回填6.87 萬m3，石方開挖0.6 萬m3，漿砌石2.55 萬m3，混凝土3.75 萬m3，工程總投資9579.1 萬元，總裝機(jī)容量1.20 萬kW，年利用小時(shí)數(shù)2 496 h，年發(fā)電量2 995 萬kW·h，單位kW 投資7983 元，單位kW·h 投資3.20 元。

3 壩線選擇

勝利水電站工程是以發(fā)電為主的小型水電站工程。因此，工程水能指標(biāo)和投資效益為該工程的主要制約因素。

通過實(shí)地調(diào)查和分析研究，上、下壩線主要指標(biāo)和主要條件比選結(jié)果分別如下:

本工程上、下壩線均具備建設(shè)本樞紐工程的基本條件，但上、下壩線方案相比，下壩線方案在以下幾個(gè)方面具有更加明顯的優(yōu)越性:

1)下壩線方案總裝機(jī)容量較大，比上壩線總裝機(jī)容量多2 100 kW，比上壩線多年平均發(fā)電量多475 萬kW·h、年減少二氧化碳排放3147t，有利于蘇子河流域水能資源的充分開發(fā)，有利于節(jié)能減排，符合國家大力發(fā)展清潔能源和可再生能源政策［8］。

2)下壩線方案工程投資雖略高，但比上壩線方案單位kW·h 電能投資少0.50 元，增加年發(fā)電量的單位kW·h 投資僅為0.51 元、單位kW 裝機(jī)投資僅為1155 元;從電能投資上分析，增加裝機(jī)容量對整個(gè)電站的電能投資有利，下壩線方案較好。

表1 上、下壩線比選主要指標(biāo)成果表

3)上、下壩線方案均滿足財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)和國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)要求，但下壩線方案更優(yōu)，經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率為10.81%，大于上壩線方案經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率1.46 %;財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率為9.37%，大于上壩線方案財(cái)務(wù)內(nèi)部收益率1.31%，符合本工程投資效益最大化和國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。

綜上所述，下壩線方案優(yōu)于上壩線方案。因此，勝利水電站工程壩線方案推薦下壩線方案。

4 結(jié) 語

壩線選擇是水利水電工程設(shè)計(jì)工作的一個(gè)重要任務(wù)，它的選擇合理與否，直接關(guān)系到工程的規(guī)模、投資效益和施工難度，關(guān)系到工程建設(shè)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，是整個(gè)工程的成敗的前提條件。在壩線選擇過程中，必須從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、水資源利用、社會(huì)環(huán)境等方面進(jìn)行綜合、深入分析研究，以確定最佳方案，做出合理選擇。

通過以上綜合分析和比較，在勝利水電站推薦的兩條壩線方案中，下壩線方案優(yōu)于上壩線方案，較為合理、可行。

表2 上、下壩線主要條件比選成果表

［1］黃達(dá)進(jìn)，李建，羅鳳立. 長洲水利樞紐壩軸線選擇［J］. 廣西水利水電，1993(03):11 －13.

［2］張志雄，鄭道華，項(xiàng)慶偉，等. 梅溪河渡口壩水電站工程壩址選擇［J］. 水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2006(03):41 －48.

［3］張麗艷，高義軍，程向民. 戈蘭灘水電站壩址比選［J］. 水利水電工程設(shè)計(jì)，2007(03);39 －41.

［4］吳昊. 燕山水庫大壩壩線選擇［J］. 水電能源科學(xué)，2009(06):59 －62.

［5］易杜靚子，鄭岳瓊. 恩施某水庫壩址選擇方案分析［J］.人民長江，2011(11):127 －129.