小水电站的规划与设计研究

田勇

摘 要：随着我国社会经济的持续发展，能源的利用率在不断上升，特别是对水能源的开发利用需求越来越高。水能源的开发利用的扩大和深入，导致小水电站的建设也越来越多，如何规划和设计小水电站，合理利用水资源，建立良好的水资源调配系统就是当前我们需要研究的重点。本文以浰江下游河段水电站工程为例，进行水电站施工导流设计。

关键词：小水电站 规划 设计 导流设计

1.工程概况与条件介绍1.1工程概况

水电站地处浰江下游河段，浰江是东江水系的一级支流，全长100km，集水面积1677km2，河道平均比降2.20‰。水电站是浰江最后一个梯级，坝址以上集水面积1578km2，河道长93.5km。河道平均比降为2.34‰。

1.2水文气象情况

浰江全长10 0 k m，集水面积1677km2，河道平均比降2.20‰。贝墩水集水面积707km2，河长57km，河道平均比降2.04‰。

1.3工程地质和水文地质条件

浰江下游河段的工程场地交通便利，附近没有较大的不良地质现象。场地周围没有大断裂，裂隙活动性微弱，对水电站坝基与库岸稳定性不会有大的影响，山体较厚，没有明显的滑坡体、崩塌体。库岸基本稳定，人工边坡稳定性较差。坝基的沙卵土层的抗渗能力差，需要做好防渗和固结处理。

2.浰江下游河段水电站规划

2.1工程项目可行性

浰江下游河段地理条件优越，交通便捷，周边地区经济的发展导致用电量迅猛增加，电力供求需要进一步跟上经济发展形势。该区域煤炭资源较少，所以电力发展主要考虑开发丰富的水能资源。建设小型水电站，可以解决该区域工农业生产用电需要，促进该区域的工农业发展，对地区经济发展有重要意义。

2.2水力资源规划

流域水力资源规划要和浰江河段区域的社会经济发展规划、国土利用规划、城市建设规划等适应，流域水力资源规划设涉及到梯级电站布局，布局要考虑水电站位置对于周边的淹没，所以水电站位置尽量向下游移动，减少引水渠道或尾水疏浚长度，提高水电站水头利用稳定性，节约投资。

2.3水能开发方式

根据工程实际情况，常规引水式水能开发方式一般适用于“U”型河流。而浰江下游属于比较顺直的山区性河流，采用河道疏浚的河床式开发方案，可以取得引水式方案一样的水头落差，并且工程的政策处理比较简单，本水电站采用结合下游河道疏浚的河床式开发，节约了引水渠道等工程投资，也减少对土地和河滩面积的占用，减少河道水域占用补偿费用。

3.工程任务3.1水利动能

3.1.1蓄水位

小水电站原设计选定的正常蓄水位84.5m，能够不淹农田，也能够与规划的严村梯级尾水衔接，所以保持正常蓄水位84.5m。

3.1.2装机容量

水电站属于径流式电站，水能计算按照无调节水电站代表年法计算水电站谁能。装机容量结果如表1所示。

根据装机容量表，可以看出装机容量越大，年利用小时数越小，经过综合比较分析，水电站选用装机容量3200kW方案作为推荐方案，选用2台各1600kW机组。

3.1.3水闸规模

本次水电站规模为Ⅳ等，工程规模为1型。根据《防洪标准GB50201-94》及《水电枢纽工程等别划分及设计安全标准》（DL5108-2003）的规定，结合浰江下游河段情况，取水闸设计标准为30年一遇，校核标准取100年一遇。水闸主要泄水闸6孔12m净宽的，闸底高程78.3m，冲沙孔2孔12m净宽的，闸底高程77.7m，总过水净宽96m。

3.1.4开闸流量

工程正常蓄水位为84.5m，在运行中根据流量会适当降低，确定电站开闸流量为565m3/s。

3.2工程等别和建筑物级别

电站坝址以上流域面积1578km2，占整个浰江流域面积的96%。多年平均流量为43.4m3/s。选定的正常蓄水位为84.5m，相应库容为296.6万m3，电站装机容量为3200kW，多年平均发电量1512.3万kWh。工程为IV等小（1）型工程，主要建筑物为4级，次要建筑物为5级。

3.3工程布置

工程枢纽补助考虑左岸布置厂房，因为左岸优于右岸，有利于泄洪，尾水渠稍转完后便于和主河道衔接，有利于尾水扩散。坝轴线长256.3m，自右岸向左岸分别布置8孔泄洪闸（其中左侧2孔冲沙闸），闸室段总宽度126.96m，中间岛宽40m，厂房段宽25.5m，最左边为厂房与山体连接段，长63.84m。

3.4闸坝设计

经方案必选，拦河闸采用常规闸坝，由上游连接段、闸室段及下游连接段组成。上游连接段包括铺盖及左侧挡墙，铺盖采用C25钢筋砼，铺盖顶面高程77.80m，顺水流方向长10.0m，垂直水流方向宽110.4m，厚0.4m，每10m设置一道沉降缝，缝宽20mm，沥青杉板填缝。右岸保留现状；左岸靠近闸室段为扶壁式钢筋砼挡墙，墙顶高程88.88m渐变到85.00m，该挡墙上游侧先与衡重式圆弧挡墙连接后再由衡重式挡墙与电站进口挡墙顺接。为安全考虑，墙顶均设置镀锌钢管栏杆。

闸室段长14m，宽116.5m，拦河闸为开敞式结构，共8孔，单孔净宽12m，闸室采用两孔一联形式，共设4联。为方便河道排沙，本次设计确定在靠近电站侧的1联闸室底板降低0.6m，即排沙闸底板高程为77.70m，其余3联闸底高程为78.30m。闸室底板厚1.8m，边墩厚1.5m，中墩厚1.80m，缝墩厚2.40m；每个闸墩设工作闸门槽及检修闸门槽各一道，共设8扇工作钢闸门及1扇检修钢闸门，工作闸门采用QPQ-2×30t卷扬式双吊点启闭机启闭，闸室上部设启闭机室，启闭机室长119m，宽5.5m，高3.90m，启闭平台高程98.08m，与闸室顶之间设排架柱。为满足交通运输要求，闸顶设置预应力空心板桥，桥面宽4.0m，中心点高程88.88m，两侧排水坡度为2%，单跨采用标准跨径13m，共8跨。

拦河闸下游连接段总长89m，消力池段长30m，宽110.4m，紧接闸室出口为长5.0m，1：4斜坡段，后接消力池，池深1.00m，与闸室段同宽，消力池底面高程75.80m，消力池底板厚度1.20m。消力池斜坡段与闸室之间设分缝并设置铜片止水。为降低扬压力，在消力池后半部分设置直径75mmUPVC排水管，管口包土工布，间距2.5m，梅花型布置。消力池后会接抛石防冲槽，长14m，深2m。下游连接段两岸翼墙（挡墙）按照本工程不同挡土高度及地基地形情况，在消力池两侧采用扶壁式挡墙结构，为安全考虑，墙顶设置镀锌钢管栏杆。

水闸地基为粗砾砂层，渗透系数大。拦河闸前正常蓄水位84.50m，闸后水位为78.60m，最大水头差5.90m。拦河闸上游齿墙处采用高压旋喷灌浆防渗墙，采用三管法施工，设计桩径为1.2m，桩间距为1.0m，桩端伸入相对不透水层1m。

4.评价

4.1经济评价

本水电站为单一发电工程，电站装机容量3200kW，新建后平均发电量1512.3万kW·h。工程建设投资10264.80万元，流动资金15.09万元。项目全部投资税后财务内部收益率9.05%，财务净现值1205.45万元，财务收益较好。

4.2综合评价

水电站是浰江梯级规划中最后一个梯级，水电站的建设，对加快浰江水力资源的综合开发利用将起到积极的作用。并且水电站在经济财务上可行，上网电价能够被市场所接受，具有市场空间，建成后对地方经济发展有明显促进作用。本工程的设计规划方案节约了投资，下一步设计需要进一步优化，提高投资效益。

5.结论

浰江下游河段水电站规划设计具有一定难度，笔者根据工作实践经验进行了规划设计分析，希望本文能够给后续水电站规划设计提供一定的参考。

参考文献：

[1]杨祖煊.山区农村小水电站设计初探[J].湖南水利水电，2010（04）：78-80.

[2]高久国.探索小水电的综合管理新模式[D].浙江大学，2010.

[3]王玥.小水电项目经济评价实例分析[J].水利水电工程造价，2010（04）：50-51.endprint