蘇子河勝利水電站壩址比選

蘇興大

蘇子河勝利水電站壩址比選

蘇興大

（遼寧省鞍山市天水水務(wù)咨詢(xún)有限公司，遼寧沈陽(yáng)110003）

結(jié)合蘇子河勝利水電站壩址區(qū)地形地質(zhì)條件、壩型以及工程總布置等特點(diǎn)，對(duì)上、下兩壩址在地形地質(zhì)、工程布置、主要工程量、裝機(jī)容量、施工條件、庫(kù)區(qū)淹沒(méi)等方面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選，推薦采用下壩址，以期為類(lèi)似案例提供借鑒。

勝利水電站；壩址；方案；比較

1 工程概況

蘇子河勝利水電站工程位于蘇子河干流的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(kāi)發(fā)規(guī)劃中，穆家水庫(kù)以下河段水電開(kāi)發(fā)的最后一級(jí)水電站工程，壩址以上控制面積為1957 km2，壩址以上河長(zhǎng)119.4 km。

蘇子河是渾河的一級(jí)支流，全長(zhǎng)128 km，流域多年平均徑流總量為6.16億m3，其中勝利壩址以上為5.62億m3，占貝壩址以下為0.54億m3，是一條水能資源比較豐富的河流。加之本流域上游的舊門(mén)引水、富爾江引水和大伙房水庫(kù)輸水等三項(xiàng)跨流域引水工程的實(shí)施，多年平均調(diào)水量達(dá)18.60億m3左右，是蘇子河本流域徑流量的3倍多。在前述的三項(xiàng)跨流域引水工程中，富爾江和舊門(mén)兩處引水工程多年平均引水量為0.97億m3，大伙房水庫(kù)輸水工程設(shè)計(jì)多年平均調(diào)水量為17.63億m3。三項(xiàng)跨流域引水工程的實(shí)施，使蘇子河流域水能資源極具開(kāi)發(fā)價(jià)值。

勝利水電站是一座以發(fā)電為主的小型徑流式水電站，電站總裝機(jī)容量1.41萬(wàn)kW，安裝3臺(tái)機(jī)組，單機(jī)設(shè)計(jì)流量為88.7 m3/s。電站多年平均發(fā)電量為3454.0萬(wàn)kW·h，其中調(diào)峰發(fā)電量為3309.0萬(wàn)kW·h，常規(guī)發(fā)電量為145.0萬(wàn)kW·h，機(jī)組平均年利用小時(shí)數(shù)為2450 h。水庫(kù)正常蓄水位為146.0 m，總庫(kù)容697.6萬(wàn)m3。樞紐工程等別為Ⅳ等，主要建筑物的級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物級(jí)別為5級(jí)。攔河壩設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，相應(yīng)洪峰流量為2970 m3/s，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為200年一遇，相應(yīng)洪峰流量為5230 m3/s。

2 壩址比較

蘇子河勝利水電站壩址區(qū)位于新賓縣上夾河鎮(zhèn)勝利村附近的蘇子河干流上，有上、下兩個(gè)壩址可供選擇，上、下壩址相距413 m。上壩址位于S形河道上彎末端下游200 m處，下游河道比較順直；下壩址位于S形河道下彎末端下游20 m處。

上壩址位于一不對(duì)稱(chēng)的U型河谷內(nèi)，河谷兩岸山體為剝蝕丘陵地形，山頂呈渾圓狀，植被發(fā)育，山頂最大高程198 m，左岸坡度較陡約50°，右岸坡度較緩，為一河間地塊，整體邊坡約10°。谷底高程138.25 m～139.4 m，地形較平坦，河床寬177 m，河谷寬約300 m，地貌單元為蘇子河沖洪積河床及漫灘，蘇子河從河谷右側(cè)穿過(guò)；右岸坡腳階地發(fā)育，其中I級(jí)階地與河谷相對(duì)高差約4.0 m，II階地與河谷相對(duì)高差約8.3 m，階地地面均為旱田；左岸為陡峻山體，基巖裸露。

壩址區(qū)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。砂卵礫石層分布于河谷、I級(jí)階地及II級(jí)階地，厚度2.9 m～6.5 m，砂礫石粒徑一般1 cm～8 cm，以圓礫為主，分選中等；卵石磨圓度較好，為次圓～次棱角狀；礫石成分以混合巖為主，次為斜長(zhǎng)角閃巖、石英巖、安山巖、凝灰質(zhì)砂巖等。粉細(xì)砂層主要分布于右岸I級(jí)階地，最大厚度7.1 m，黃褐色，松散～稍密，顆粒組成主要為石英、長(zhǎng)石細(xì)粒。坡積土主要分布于右岸II級(jí)階地上部，厚度0.8 m～2.4 m，主要由下伏基巖風(fēng)化而成，為黃褐色粉質(zhì)粘土含原巖碎塊或顆粒。

下壩址位于兩獨(dú)立山脊的埡口中間，河床兩側(cè)山體不對(duì)稱(chēng)，壩左端為一單面山，壩右端為一垂直切割獨(dú)立山脊，下游是開(kāi)闊的沖積溝口。谷底高程138.06 m～148.58 m，地形較平坦，河谷寬約234 m，地貌單元為沖洪積河床及漫灘，蘇子河從河谷右側(cè)穿過(guò)。河谷兩岸山體為剝蝕丘陵地形，山頂呈渾圓狀，植被發(fā)育，山頂最大高程194.8 m，左岸坡度較緩約20°，覆蓋層發(fā)育，右岸坡度較陡約65°，上下游基巖裸露。

壩址區(qū)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。砂卵礫石層主要分布于河谷內(nèi)，厚度5.8 m～17.8 m。砂礫石粒徑一般1 cm～12 cm，最大可達(dá)1.2 m，以圓礫為主，分選中等；卵石磨圓度較好，為次圓～次棱角狀；礫石成分以混合巖為主，次為斜長(zhǎng)角閃巖、石英巖、安山巖、凝灰質(zhì)砂巖等。

2.1 地形、地質(zhì)條件比較

在地形條件上，上、下壩址主河床均比較平坦、開(kāi)闊，上壩址位于一寬闊不對(duì)稱(chēng)U型河谷內(nèi)，左岸坡度較陡，右岸為階地，河谷寬300 m左右；下壩址位于兩獨(dú)立山脊不對(duì)稱(chēng)的埡口中間，左岸山體坡度較緩，右岸山體坡度較陡，河谷寬約234 m。兩壩址均適宜于工程建筑物布置。

在地質(zhì)條件上，兩壩址壩基巖性均為鞍山群石棚子組花崗片麻巖，上覆第四系覆蓋層，下壩址巖基以上覆蓋層較厚，根據(jù)此地質(zhì)條件，上壩址泄水建筑物及電站廠房均座落在巖基上，下壩址泄水建筑物座落在砂卵石基礎(chǔ)上，電站廠房座落在巖基上。

在地質(zhì)構(gòu)造及巖體完整性方面，上、下壩址條件基本一致。

在巖體透水性方面，上壩址基巖透水率局部為中等透水，其余部分均為弱透水，下壩址均為弱透水，下壩址比上壩址透水率均勻。

2.2 樞紐布置比較

從水工建筑物總體布置條件分析，兩壩址總體布置方案相似，均為河床式電站，均按《蘇子河流域水能開(kāi)發(fā)規(guī)劃報(bào)告》中推薦的正常蓄水位145.0 m考慮，上壩址樞紐建筑物從右岸向左岸依次布置：右岸擋水土壩、翻板閘、沖沙閘、電站廠房、左岸擋水壩，全長(zhǎng)396.76 m；下壩址樞紐建筑物從右岸向左岸依次布置：右岸擋水壩、翻板閘、沖沙閘、電站廠房、左岸擋水壩，全長(zhǎng)260.36m。兩方案泄水建筑物寬度相同，在擋水建筑物方面，上壩址方案在右岸階地布置116.9 m長(zhǎng)的擋水土壩，為防止水流對(duì)右岸耕地沖刷，還需設(shè)置混凝土導(dǎo)流墻100 m及干砌石護(hù)岸750 m；相對(duì)比較下壩址方案樞紐建筑物總體布置更加緊湊。

表1 上、下壩址主要工程量及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比表

2.3 主要工程量及技術(shù)指標(biāo)比較

根據(jù)兩壩址建筑物的布置及結(jié)構(gòu)型式，兩方案的主要工程量及技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)見(jiàn)表1。

2.4 施工比較

在施工條件上，兩壩址施工條件基本相當(dāng)，兩方案電站廠房均布置在左岸主河道灘地上，電站廠房工程為施工關(guān)鍵線路，相對(duì)比較下壩址電站廠房附近左側(cè)地形開(kāi)闊，主要施工場(chǎng)地比較容易布置。但下壩址電站廠房及沖沙閘位置砂卵石覆蓋層較厚，基坑漏水量較大，施工排水難度相對(duì)較大。而上壩址電站廠房左側(cè)山體較陡，主要施工場(chǎng)地需布置在廠房下游300 m處，材料運(yùn)距稍長(zhǎng)，上壩址右岸工程施工需增加臨時(shí)道路500 m，施工電源接引稍遠(yuǎn)于下壩址，上壩址右岸擋水壩為土壩，石方開(kāi)挖比下壩址多3.0萬(wàn)m3，需爆破開(kāi)挖，火工材料管理及施工工藝相對(duì)復(fù)雜。

2.5 工程管理比較

在工程管理方面，下壩址廠區(qū)地形比較開(kāi)闊，廠區(qū)管理建筑物布置比較簡(jiǎn)單且布置比較緊湊，內(nèi)外交通及管理均比較方便；而上壩址方案，管理區(qū)需布置在左岸尾水渠回填的河灘上，管理區(qū)左側(cè)為陡峻山體，地形相對(duì)比較狹窄，進(jìn)廠公路比下壩線方案進(jìn)廠公路長(zhǎng)約300 m。

3 壩址選擇

從地形上分析，下壩址比上壩址更有利于樞紐建筑物布置及滿足泄水建筑物對(duì)泄流寬度的需求。從地質(zhì)條件分析，上、下壩址均具備建壩條件，下壩址覆蓋層較厚，如將泄水建筑物座落在巖石基礎(chǔ)上，則工程量較大，可將泄水建筑物布置在砂卵石基礎(chǔ)上，上壩址則布置在巖基上。從施工條件分析，兩壩址施工條件相當(dāng)，電站廠房為施工關(guān)鍵線路，下壩址電站廠房附近左側(cè)地形開(kāi)闊，主要施工場(chǎng)地更容易布置。從水庫(kù)規(guī)模上分析，在水庫(kù)正常蓄水位均為145m時(shí)，上壩址方案的最高洪水位為149.95 m，下壩址方案的最高洪水位為149.79 m，兩者相差16 cm，下壩址方案的總庫(kù)容大149萬(wàn)m3。從水庫(kù)淹沒(méi)情況分析，下壩址方案比上壩址方案多淹沒(méi)耕地137.0畝。從工程管理方面分析，下壩址比上壩址建筑物緊湊，對(duì)外交通及管理更方便。從裝機(jī)容量和發(fā)電量指標(biāo)分析，上壩址裝機(jī)容量比下壩址少2100 kW，多年平均發(fā)電量比下壩址少475萬(wàn)kW·h。從工程投資上分析，下壩址方案總投資比上壩址多261.7萬(wàn)元，但單位電能投資每kW·h少0.51元，單位千瓦投資少1442元。

通過(guò)對(duì)比可知，兩壩址方案在技術(shù)上均可行，下壩址方案在地形條件、樞紐布置、施工、管理等方面條件相對(duì)優(yōu)越，經(jīng)濟(jì)效益較好。因此，本階段壩址方案比較推薦選擇下壩址方案。

4 結(jié)語(yǔ)

勝利水電站是蘇子河上具有日調(diào)節(jié)調(diào)峰水電站，是蘇子河干流水能梯級(jí)開(kāi)發(fā)的骨干工程之一，電站建成后，將為撫順地區(qū)增加電網(wǎng)的調(diào)峰容量，緩解電網(wǎng)峰谷差的矛盾，提高地方電網(wǎng)的運(yùn)行質(zhì)量，對(duì)發(fā)展本地區(qū)的經(jīng)濟(jì)將起到重要的作用。

TV64

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1673-9000（2017）02-0054-02

2016-12-28

蘇興大（1981-），男，遼寧喀左人，工程師，從事水利水電工程設(shè)計(jì)工作。