淺析大溝頭水電站小斷面、長引水隧洞電站的施工布置

廖仕信

（貴州新中水工程有限公司 貴州貴陽 550001）

施工布置是水電站施工中的一項(xiàng)重要內(nèi)容看，施工布置質(zhì)量會對工程的施工進(jìn)度、工程質(zhì)量等各項(xiàng)內(nèi)容造成直接影響。近幾年，隨著我國水電工程數(shù)量的增加，相關(guān)工作人員逐漸意識到了施工布置對水電工程施工的重要性，但是從大量的工程施工經(jīng)驗(yàn)來看，存在的問題仍然較為嚴(yán)重，因此加強(qiáng)對該方面的分析是必要的。

1 大溝頭水電站徑流調(diào)節(jié)計(jì)算

1.1 水庫運(yùn)行方式

通過測量可以發(fā)現(xiàn)，大溝河流泥沙含量較少，因此該水電站在具體施工過程中，不宜采取和降低水位拉沙的方式進(jìn)行施工。在汛期，閘址位于天然流量大小超過7m3/s時(shí)，應(yīng)當(dāng)將閘全部打開，電站停機(jī)，進(jìn)行泄洪沖沙操作。在非汛期，則應(yīng)當(dāng)進(jìn)行日調(diào)節(jié)，在該期間，水庫的水位處于正常水位和死水位之間。

1.2 徑流調(diào)節(jié)計(jì)算

依據(jù)大溝電站在具體運(yùn)行過程中的實(shí)際情況來看，電站的推薦的死水位為2744m，正常蓄水位為2746m，調(diào)節(jié)庫容的具體大小為調(diào)2.22萬m3，并且該電站在具體運(yùn)行過程中具有日調(diào)節(jié)能力。在具體問題分析過程中，依據(jù)電站在實(shí)際運(yùn)行過程中的方式，調(diào)節(jié)計(jì)算原則，針對三個(gè)代表的逐日平均流量情況展開針對性的計(jì)算與分析，通過計(jì)算控制，電站平均處理系數(shù)大小為8.5。電站多年平均發(fā)電量4906萬kW·h，其中枯期（12～4月）發(fā)電量720萬kW·h，裝機(jī)年利用小時(shí)數(shù)為4088h。

2 大溝頭水電站的機(jī)組情況

2.1 機(jī)組機(jī)型

大溝頭水電站水頭范圍422～403m，年加權(quán)平均水頭408m，屬高水頭電站。依據(jù)電站運(yùn)行水頭的實(shí)際變化情況，以及現(xiàn)階段國內(nèi)外在水輪機(jī)上的具體制造情況，最終決定，選擇沖擊式機(jī)型[1]。在具體施工中，通過相似的機(jī)型在具體應(yīng)用過程中的經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行對比分析，考慮到經(jīng)濟(jì)因素，最終決定選取水斗士機(jī)型[2]。

2.2 機(jī)組臺數(shù)

大溝頭水電站裝機(jī)容量1.2萬kW，電站引用流量3.5m3/s。從整個(gè)工程的樞紐布置情況、土建投資、機(jī)組等角度進(jìn)行綜合分析，應(yīng)當(dāng)對機(jī)組臺數(shù)進(jìn)行合理控制，數(shù)量不宜過大，否則將會對水電工程造成不良影響，通過分析，發(fā)現(xiàn)最好將機(jī)組控制在3臺以內(nèi)。在該階段，擬定2臺機(jī)組和3臺機(jī)組方案，對兩種方案進(jìn)行對比分析，各種內(nèi)容如表1所示。

表1 大溝頭水電站機(jī)組臺數(shù)比較表

通過表1中的數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，采用2臺機(jī)和3臺機(jī)方案的引水道流量基本相同，在具體運(yùn)行過程中，水頭發(fā)生的損失情況對于兩種方案的能量指標(biāo)并不會造成較大影響，機(jī)組的運(yùn)行效率決定了不同方案能量指標(biāo)的差異性。通過最終的計(jì)算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，2臺機(jī)組方案的平均效率要比3臺機(jī)組的平均效率低約0.1%，該項(xiàng)內(nèi)容主要體現(xiàn)在年發(fā)電量上。依據(jù)大溝頭電站的最終核算成果，對兩種不同的方案進(jìn)行對比分析，通過最終的對比結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，2臺機(jī)方案與3臺機(jī)方案相比，靜態(tài)投資節(jié)省了145萬元，該項(xiàng)內(nèi)容主要反應(yīng)在單位投資指標(biāo)上，2臺機(jī)方案的投資方案要比3臺機(jī)投資方案的成本低。由此可見，僅從單位經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上來看，2臺機(jī)方案要明顯優(yōu)于3臺機(jī)方案。

在對大溝頭電站進(jìn)行針對性分析過程中，可以發(fā)現(xiàn)水電站本身具有良好的日調(diào)節(jié)能力，因此在系統(tǒng)運(yùn)行過程中，能夠很好的承擔(dān)調(diào)峰任務(wù)。也真因?yàn)樽冸娬颈旧砭哂胁诲e(cuò)的調(diào)節(jié)能力，因此無論是2臺機(jī)方案，還是3臺機(jī)方案都可以滿足系統(tǒng)復(fù)核變化，確保電站運(yùn)行的靈活性與合理性[3]。

由此可見，在大溝頭電站中，無論采取2臺機(jī)和3臺機(jī)方案都能夠靈活運(yùn)行，但是在對兩種不同的方案進(jìn)行對比后，可以發(fā)現(xiàn)，采用2臺機(jī)方案在總體投資上要比采取3臺機(jī)方案具有更好的經(jīng)濟(jì)效益[4]。因此，在本階段，從降低成本，提高工程的經(jīng)濟(jì)效益角度出發(fā)，在大溝頭電站施工中，推薦采取2臺機(jī)方案，每臺機(jī)組的容量為0.6萬kW。

3 合理選擇工程中引水道尺寸

3.1 擬定方案

大溝頭電站有壓引水隧洞長3186m，壓力鋼管總管長683m，壓力鋼管較長。由于發(fā)電引用流量小，有壓隧洞尺寸按施工要求最小斷面確定，斷面型式為城門洞形斷面，尺寸為1.8m×2.0m（寬×高）。對于壓力鋼管，在相同裝機(jī)1.2萬kW情況下，擬定了鋼管直徑0.90m、1.00m和1.10m三個(gè)方案的比較。

3.2 動能經(jīng)濟(jì)

不同的方案在具體應(yīng)用過程中受水頭損失不同因素的影響，最終會致使年發(fā)電量存在一定的差距[5]。不同方案在具體投資上的差別主要是因?yàn)轱嬎こ掏顿Y存在差別而引起的，在對不同的方案進(jìn)行對比分析過程中，為了確保分析的合理性，采取補(bǔ)充單位經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方式進(jìn)行，具體情況如表2所示。

3.3 選擇隧洞直徑

表2 大溝頭水電站各鋼管直徑方案動能經(jīng)濟(jì)指標(biāo)表

從表2中的數(shù)據(jù)可以看出，隨著壓力鋼管直徑大小的不斷增加，其年發(fā)電量也將會逐漸變大，但是，增加量呈逐漸減小趨勢[6]。

從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)角度對問題進(jìn)行分析，可以看出，不同的施工方案的電能投資將會隨著鋼管直徑的變大而增加，但是不同方案之間的差距并不明顯。鋼管的直徑有0.9m增加到1.0m時(shí)，年發(fā)電量增加54萬kW·h，補(bǔ)充單位電能投資為0.96元/kW·h，低于電站本身的單位電能投資，該情況說明，將鋼管直徑大小有最初的0.9m增加到1.0m，在經(jīng)濟(jì)上是可行的；而將鋼管的直徑大小有1.0m增加到1.1m時(shí)，年發(fā)電量增加14萬kW·h，補(bǔ)充單位電能投資高達(dá)11.64元/kW·h，該現(xiàn)象表明在鋼管的直徑超過1.0m后，在增加鋼管的直徑大小，在經(jīng)濟(jì)性上是不可行的。大溝頭電站壓力鋼管長，為減少工程投資，使電站在經(jīng)濟(jì)范圍內(nèi)運(yùn)行，本階段推薦大溝頭電站壓力鋼管直徑為1.0m。

4 結(jié)束語

水利水電站建設(shè)過程中需要考慮方面有很多，施工布置是其中最最為重要的一項(xiàng)內(nèi)容。水利水電站工程施工中，要依據(jù)工程的實(shí)際情況，展開針對性的布置，確保工程具體施工在技術(shù)、經(jīng)濟(jì)等方面上的可行性，從而建設(shè)出一個(gè)高質(zhì)量的工程。

[1]劉利文，顧功開，商國棟.烏東德水電站施工區(qū)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)識別及突發(fā)環(huán)境事件風(fēng)險(xiǎn)等級劃定[J].水電與新能源，2017（04）：67～69+76.

[2]鐘偉斌，任金明，陳永紅，等.基于地方共贏發(fā)展的苗尾水電站施工總布置規(guī)劃[J].人民長江，2016，47（S2）：88～90.

[3]胡海濤.長河壩水電站施工總布置規(guī)劃[J].水力發(fā)電，2016，42（10）：26～28.

[4]陳義軍，任金明.龍開口水電站施工總布置規(guī)劃及實(shí)施[J].水利技術(shù)監(jiān)督，2015，23（02）：67～70.

[5]雷萬君，王飛，潘勇，等.長河壩水電站施工總布置三維動態(tài)可視化仿真介紹[J].水電站設(shè)計(jì)，2013，29（04）：36～39.

[6]唐子龍，巴軍軍.阿海水電站廠房施工布置實(shí)施與探討[J].水力發(fā)電，2012，38（11）：62～64.