某水电站发电厂房厂址比选设计

廖腾耀

(新疆水利水电勘测设计研究院，新疆 乌鲁木齐 830000)

1 厂址比选方案拟定及比选原则

某水电站工程发电引水线路布置在某河北侧山前洪积扇上，渠线基本沿等高线布置，渠线与河道间距离约2km，地形上大体分为3段:第一段1.4km洪积扇上地形落差110m左右;第二段100m陡坎段地形落差60～70m;第三段河道左侧河漫滩地形落差25m左右。其中河漫滩由西向东宽度逐渐减小(700～80m左右)，以最短线路获得最大水头为原则，结合现场查勘，地形、地质条件，考虑河道洪水期凹岸淘刷对厂区的影响，将厂址选择在距下闸址下游约25km的洪积扇前沿陡坎下部河漫滩上。

前池与压力钢管均处于河道左岸中～上更新世形成的洪积扇(Qpl2-3)上，洪积扇纵坡较稳定，南北向有两条较大规模冲沟和两条较小规模冲沟，均为“V”型谷。该洪积扇地层岩性主要为泥钙质胶结卵砾石，胶结程度中等，在Qpl2泥钙质胶结卵砾石层下，广泛分布近水平的第四系下更新统砾岩(Q1)。洪积扇前沿陡坎下部河漫滩，东西向长度约1km，宽度约500m至180m，由西向东逐渐变窄。

若厂房选择在河漫滩东部狭窄地带布置，厂房只能布置在洪积扇前沿陡坎斜坡上，厂房及压力管道的开挖工程量大(基本为石方开挖)，同时带来高边坡及厂区布置紧张等问题，故厂址选择在该河漫滩宽度约500～320m、长度550m范围内选择。

在选定的可行厂址范围内，结合地形、地质条件，以压力前池座落在原状土上、压力管道布置在地形相对较平坦、管线基本垂直于等高线并避开冲沟为原则，在此处最大冲沟两侧可布置压力管道，选定两个大的厂址比选方案(见图1)。

图1 厂址比选平面布置图

(1)上厂址:沿冲沟西侧布置压力钢管、发电厂房方案为上厂址方案，综合考虑压力管道长度、结构布置、开挖工程量及厂房开挖工程量之间的关系，在上厂址沿压力钢管方向依次向下游布置为上厂址1、上厂址2、上厂址3。

(2)下厂址:沿冲沟东侧布置压力钢管，在距离上厂址东侧约200m布置发电厂房，为下厂址方案。厂址比选中引水明渠桩号引27+900m之前为公共部分不参与比选，上厂址方案包括前池、压力管道、发电厂房，下厂址方案包括引水明渠延伸段、前池、压力管道、发电厂房。通过对选择的4处地面厂址进行的技术、经济综合比较，选定推荐厂址。

2 厂址比选方案论述及工程布置

2.1 上厂址1

前池位于引水渠道末端，采用渐变段型式与输水渠道连接。前池由连接段、池身段、水电站进口、侧堰等部分组成，前池总长为236m。

泄水陡坡进口位于前池左端，出口位于厂房尾水渠道出口末端，总长2000m。

压力管道从前池沿地面到电站厂房，管道垂直进入厂房。管道主管内径为5.0m和5.3m，管道纵坡为1/15.429、1/2.5和1=0，单根主管长1411m。

厂房布置在距河道约560m的洪积扇前缘陡坎上部，地面高程2210～2215m。

2.2 上厂址2

前池及泄水陡坡布置同上厂址1方案。

压力管道布置同上厂址1方案，单根主管长1641m。

厂房布置在距河道约350m的洪积扇前沿陡坎下部河漫滩上，地面高程2137～2150m。

2.3 上厂址3

前池及泄水陡坡布置同上厂址1方案。

压力管道布置同上厂址1方案，单根主管长1745m。

厂房布置在距河道约250m的洪积扇前缘陡坎下部河漫滩上，地面高程2132～2140m。

2.4 下厂址

引水明渠由上厂址方案引水明渠末端向东侧延伸493m。

前池布置在距上厂址前池东侧约400m处，采用渐变段型式与引水渠道连接。前池由连接段、池身段、水电站进口、侧堰等部分组成，前池总长为236m。

泄水陡坡进口位于前池左端，出口位于厂房尾水渠道出口末端，总长1853m。

压力管道从前池沿地面到电站厂房，管道垂直进入厂房。管道主管内径为5.0m和5.3m，管道纵坡为1/15.429、1/2.5和1=0，单根主管长1631m。

下厂址布置在距上厂址3东侧约200m处，距河道约200m，地面高程2135～2141m。

3 各方案地形、地质条件

3.1 上厂址1

该厂址厂房位于中更新世形成的洪积扇前缘，出露地层岩性上部为中～上更新统洪积泥钙质中等胶结砂砾石，底部为大厚度的下更新统砾岩(Q1)。厂房基础最大挖深约115m，基础均位于砾岩(Q1)内。厂房边坡岩性以中～上更新统洪积)泥钙质中等胶结砂砾石和砾岩为主，其抗冲蚀能力稍弱，进行护坡处理。

3.2 上厂址2

前池地形地质条件同上厂址1方案。

泥钙质中等胶结砂砾石层。管道基础均处于砂砾石层内。压力管道陡坡段部分位于中更新世形成的洪积扇前缘陡坎下部，出露地层岩性为坡洪积含土砂砾石层，厚22.5～34.0m，基础均处于坡洪积含土砂砾石层。

该厂址厂房位于中更新世形成的洪积扇前缘陡坎下部，出露地层岩性为坡洪积含土砂砾石层，底部为下更新统砾岩。厂房基础最大挖深约48m，厂房基础位于砾岩(Q1)内，砾岩近水平分布。

3.3 上厂址3

前池地形地质条件同上厂址1方案。

压力管道形地质条件同上厂址2方案。

发电厂房形地质条件同上厂址2方案，厂房基础挖深37.4～41.4m。

3.4 下厂址

该厂址厂房位于中更新世形成的洪积扇前缘陡坎下部，出露地层岩性为坡洪积含土砂砾石层，底部为第四系下更新统(Q1)砾岩。厂房基础挖深32.0～44.5m，厂房基础位于砾岩(Q1)内，砾岩近水平分布。

4 各方案水利动能指标、施工条件、建设征地及移民安置

厂址比选4个方案，水利动能指标相同，装机容量150MW，多年平均年发电量5.03亿kW·h(单独运行)，装机年利用小时数3356h。

厂址比选4个方案均便于施工临建设施布置，施工条件基本相同，施工工艺及工期上基本一致;混凝土骨料均从C5天然砂砾石料场开采;上厂址1进场道路长约14km;上厂址3进场交通约16km;上厂址2进场道路与上厂址3相差不大;下厂址进场道路较上厂址3长约300m。

建设征地及移民安置，工程占地包括工程自身征地和工程管理范围征地，工程建筑红线四周各取50m作为管理范围，经计算，厂址比选4个方案，工程征地面积基本相同，工程征地土地类为天然牧草地，征地补偿投资为64.17万元(含税)。

5 结语

5.1 各方案综合比较(见表1)

表1 各方案综合比较表

5.2 比选结果

从地形、地质条件，工程布置、施工条件、水能、经济等方面对4个方案综合分析后认为:

从地形、地质条件看，上厂址1、上厂址2、上厂址3、下厂址4个方案，厂房基础均座落在中等胶结砾岩(Q1)上;上厂址1厂房后边坡高约99m需进行边坡防护处理，上厂址2、上厂址3、下厂址条件基本相同。上厂址3个方案尾水渠对应的部位有一条较大冲沟，下厂址在厂房上游侧有两条较大冲沟。

从地形、地质条件分析，根据《水电站厂房设计规范》(SL266-2001)的要求，厂房位置宜避开冲沟口和崩塌体，上厂址2和上厂址3较其他方案优。

从工程布置看，上、下厂址4个方案厂房布置均相对简单，均没有大的制约条件。

上厂址3个方案中:引水渠道长度均为27.9km，上厂址1方案压力钢管段长度最短;上厂址3方案压力钢管段长度最长，但压力钢管段及厂房开挖量最小。下厂址方案引水渠道长度为28.4km，压力钢管段长度较上厂址1方案长220m。

4个方案水能利用指标均相同。

从施工条件分析，4个方案均便于施工临建设施布置，施工条件基本相同，施工工艺及工期上基本一致。

从工建设征地及移民安置分析，4个方案征地面积基本相同，征地土地类为均为天然牧草地。

从工程投资来看，上厂址3工程静态投资46927万元，上厂址1较上厂址3多7338万元，上厂址2较上厂址3多1605万元。上厂址3个方案推荐上厂址3。上厂址3较下厂址多696万元。

各方案通过地形、地质条件，工程布置，水能，施工条件，经济等方面的综合比较，根据《水电站厂房设计规范》(SL266-2014)的要求，厂房位置宜避开冲沟口和崩塌体，虽然上厂址3较下厂址投资多，但从安全运行方面考虑，推荐上厂址3作为推荐厂址。

5.3 厂址比选经验要点

厂房厂址选择，首先应以最短引水线路获得最大水头为原则，结合现场地形、地质条件选定合理的厂址位置，对所选厂址方案进行的技术、经济综合比选;通过定性和定量的比选，对各厂址方案的地形、地质条件，工程布置，水能，施工条件，经济等主要因素进行优劣分析，同时还应考虑厂址位置应满足国家相应规程规范的相关要求。在全面分析、权衡各种因素的基础上，选择合理的厂址。

［1］SL266-2014．水电站厂房设计规范［S］．

［2］何善国．金鸡滩水利枢纽工程技术方案比选研究［J］．水利规划与设计，2014(05)．