浅析径流式低水头大流量小水电站的坝型选择

陈钦元

【摘要】在当前的农村水利电力建设中，径流式低水头大流量小水电站建设数量每年成高速发展状态。因此做好这类水电站建设，特别是水坝建设技术研究，对于水电站建设、整体安全、上下游安全、日常管理等各项工作都起到了不可忽视的作用。

【关键词】径流式低水头；小水电站；坝型

随着我国乡镇农村对于电力资源的日益需求，以及可再生资源发电理念的不断发展，各类小型水电站建设在我国农村地区得到了广泛应用。其中径流式水电站因其工程量较小、技术简单等优势，成为了我国水量较为丰富的农村小水电站建设的主要类型。而在径流式水电站模式中，采用水坝结构的低水头、大流量模式们水电站结构，因其较高的安全性得到了水电工程管理者的广泛重视。为此我们结合小水电站特征，开展了这类水电站的坝型选择研究，为这类水电站建设提供技术研究支持。

一、坝型选择应考虑的主要因素

在径流量低水头小型水电站坝型选择过程中，技术设计人员应考虑的因素包括了以下三个因素。

（一）水电站自然环境因素

在水电站建设水坝坝型选择中，设计者首先需要考虑的是水电站所处的自然环境因素，因此水坝设计者在设计工作开始前，应对水坝周边的水文、地质等情况进行实地勘测，并对周边已建成的水利电力工程进行实地考察与分析，形成数据化的书面勘测报告，为水坝设计提供全民的技术前期支持。

（二）施工工程建设因素

在施工工程管理中，其建设中的技术与管理因素也是坝型选择中应考虑的主要因素。（1）工程建设工期与造价，既确保工程施工按期完成，且成本得到有效控制。（2）施工技术简便，利于小型水电站施工简易化原则。（3）工程建设不能对环境，如地质环境、河流上下游环境造成严重影响。

（三）电站使用性能因素

在坝型选择中，管理者还应根据其使用中的性能需求选择坝型。（1）水坝的使用性能，如水坝的防洪、灌溉性能等。（2）工程维护管理简单，进而减少其后期管理的工作量与技术要求。（3）长期使用性能，如水坝长期使用是否会对地区环境、水文等造成不良影响等。

二、当前常用的主要坝型及选择研究

在小水电站设计中，挡水非溢流坝段一般会使用浆砌石重力坝型式。而其在溢流坝设计中需要根据技术需求，合理的选择坝型形式。在当前径流式水电站设计中，其常用的坝型形式包括了自溃坝、水力自动翻板闸门坝、橡胶坝等三种主要的类型。下面我们分别就这几类坝型特点进行分析。

（一）自溃坝及其主要应用特点

在我国农村小型水电站的建设中，自溃坝是一种应用较多的坝型模式。较之其他的坝体形式，其主要特点包括了以下两个方面。

（1）优势特点。在水坝建设中，自溃坝的主要优势包括了以下几点。一是材料优势。自溃坝建设中主要不使用水泥、钢材等建筑材料，而是采用就地取材的方式获得建筑材料，因此其建筑成本较低，同时材料的便利性较强。二是建筑技术简便优势。由于自溃坝自身的整体结构简单，因此便于其后期建筑管理工作的开展。三是使用中的优势。自溃坝在使用中具有安全性较强、不需要另建控制设施，以及对水中的漂浮物可以起到一定排泄作用等特征。

（2）使用中的劣势。自溃坝在使用中除了以上优势外，在使用中也存在一定的劣势问题。这一问题主要集中在水电站坝体启溃水位的控制中，这一问题包括了三种情况。一是如果河道中杂物过多，就会对坝体造成严重冲击进而影响坝体自身的整体质量，进而导致水壩在水位没有达到自溃水位状态下就发生溃坝，造成严重的事故。二是自溃坝发生溃坝后需要完全重建，投资成本高。三是如坝体无法正常溃坝，就必须采用爆破方式进行处理，时间长、效果差，容易对河道上下游安全造成严重影响。

（二）水力自动翻板闸门坝以及主要特点

在水利设施建设中，水力自动翻板闸门作为一种较为常见的水力自动闸门，也是小型水电站建设的重要坝体形式。在使用的主要的特点包括了以下两方面。

（1）优势特点。在这一坝体的使用中，其主要的优势包括了以下几点。一是其整体结构较为简单，进而便于施工管理工作与技术控制；二是在使用中水流可以通过闸门上下面过水，确保了水坝过水能力以及避免了上游水位壅高值的情况；三是工程中不需要单独建设启闭设备和工作桥，以及相关的操作设备，减少了工程建设与运行费用；四是其设备可以由专业企业定制，材料使用与维护成本较低，管理简单。

（2）使用中的劣势。在这类坝体的使用中，其最大的劣势在于其闸门结构较为薄弱，已收到外力影响。因此在河流中杂物过多、水流过大以及泄洪等情况下，闸门受力过大就会因为力系失衡造成其开度变化，甚至出现闸门失稳、闸门与坝体出现结构毁坏等问题，影响其使用寿命。严重时甚至出现闸门无法正常启闭，不能满足河道正常流水以及行洪技术要求。

（三）橡胶坝以及主要特点

橡胶坝体是当前一种新型的水坝建设模式，由于其技术含量较高因此在当前小型水利设施中得到了广泛应用。在当前的水利设施建设中，其主要技术优势包括了以下几点。（1）材料节约。此类坝型使用的建筑材料，特别是钢材、水泥以及木材等较少，适合小型水利工程建设。（2）具有较强的地形适应性。橡胶坝在使用中可以适应多种水文与地质条件，且坝后工程较为简单。（3）成本较低。在水坝使用中橡胶坝的基础底板、下游消能与上游防渗等主要结构，可以根据水坝使用具体情况进行简化，进而减少了建设投资成本。（4）建设施工期较短。橡胶坝建设中使用工厂定制的坝袋建设，并利用现场安装的方式，其建设工期较短，同时质量可以得到保障。（5）控制操作较为灵活。橡胶坝体在使用中可升可降，其挡水与泄水功能个完善，且在运行维护成本低于其他类型坝体。

总之在三类当前常用的坝体形式中，橡胶坝型式在实用性、成本与工期、施工技术层面、使用性能等因素中，其综合性能较为突出，适用于当前大部分浅析径流式低水头大流量小水电站使用，因此在农村水利建设中得到了有效推广。

参考文献：

[1]孙燕峰. 甘肃省酒泉市洪水河水库坝型比选设计[J]. 水利技术监督. 2017（05）

[2]张明. 盘县西得泥水库坝线和坝型选择[J]. 水利科技与经济. 2014（01）