（中国葛洲坝集团国际公司，北京 100022）
摘 要 水电站枢纽布置和水工建筑物选型是一项综合性工作。在总结某水电站设计经验的基础上，将此工作分为位置比选、结构比选和终选优化三个阶段，对每个阶段的主要影响因素进行了探讨，对同类工程有借鉴作用。
关键词 枢纽布置；坝型比选
中图分类号： TV6 文献标识码：A
1引言
水电站枢纽的布置是水电站设计中最基础的环节。影响枢纽布置的主要因素包括地形、地质、水流条件等，影响枢纽建筑物选型的主要因素包括工程造价、材料来源、施工方法与施工工期等，可以将这一过程分为初步比选，深入比选，终选优化三个阶段。
印度尼西亚某水电站是一座高水头引水式开发的电站，枢纽主要由拦河坝、冲砂闸、进水口、沉砂池、引水隧洞、调压井、压力钢管及地面厂房等建筑物组成，毛水头520m，引用流量20m3/s，总装机容量86.2MW。
2 初步比选
这一阶段主要任务是水工建筑物位置比选。以工程地质和地形为基本要素，综合考虑较低的发电建设成本，最少的征地移民，最小的环境问题和较低的地震风险，对电站的枢纽布置初步进行3种方案比较（方案1A、方案1B及方案2），三种方案均为引水式开发，径流式电站，建筑物主要包括拦河坝、进水口、沉砂池、引水隧洞、调压井、压力钢管及地面式厂房，装机分别为96MW、89MW及65MW。方案1A与方案1B坝址相同，引水隧洞段洞线布置也相同，隧洞长度为2080m，区别在于压力钢管的长度不同，方案1A压力钢管长3635m，方案1B压力钢管长2210m；利用水头也不同，方案1A为554m，方案1B为516m。方案2坝址位于方案1A下游处，枢纽组成与方案1A、1B相同，但引水隧洞及压力钢管均较短，分别为1740m和1470m，利用水头也仅有382m。
经过技术经济比较，方案1A、方案2由于压力钢管过长及装机容量较小，单位电能造价不经济，因此选择方案1B为初步的设计方案。
3 深入比选
这一阶段主要任务是坝型比选。在此之前先设计2种首都枢纽布置方案，方案1从左到右依次布置为土石坝、溢流坝、冲砂闸、进水口及沉砂池，溢流坝布置于右岸凸岸台地上，土坝布置于主河床。方案2比方案1少了左侧接头土坝，溢流坝布置在河床中间，进水口及沉砂池布置于溢流坝右侧。
坝型比选从工程造价、材料来源、施工方法与施工工期等方面进行，选择了混凝土重力坝、胶凝砂砾石坝（CSG）、混凝土面板堆石坝（CFRD）以及土石坝等4种坝型，通过投资、施工难度及工期等因素的比较，选择混凝土重力坝作为左岸非溢流挡水坝段。
工程区雨季长，雨量大，重力坝受雨季影响不大，可以节省工期。且工程区地震基本烈度为Ⅷ度，相应的地震动峰值加速度为0.20g，重力坝抗震能力最强。重力坝坝体设置溢洪道可解决永久性泄洪问题，不用另外开挖导流洞和溢洪道。而重力坝常见的问题是扬压力大、耗用水泥多，大体积混凝土需要温控散热等，但东南亚属热带区域，昼夜温差不大，温度应力小，重力坝是较好的选择。
具体比较如下表所示。
从布置上来看，方案2布置更为紧凑，且均为混凝土施工，而方案1多了土石坝施工工序，不过左岸挡水坝经过技术经济比较后，选择混凝土重力坝，因此除了工程量比方案2多之外，施工难度趋于一致。从施工导流方面看，方案1可先在右侧台地做围堰施工溢流坝、冲砂闸及进水口等，利用原河床过流；待施工完成右岸建筑物后，再围堰截断河流，施工左侧挡水坝段，施工导流共分2期，布置相对简单。方案2则需要首先在右岸台地开挖导流明渠，再围堰施工溢流坝段，施工完后通过溢流坝段的过流，封堵明渠，再施工冲砂闸、进水口，导流布置较为复杂。方案2溢流坝边墙布置于左岸当地环境保护区内，征地较为困难，而且开挖较大。相对于方案1的坝体填筑，方案1对保护区的干扰较少。方案2隧洞进水口前的渠道较长，而方案1沉砂池后可以直接进洞。因此，选择方案1作为挡水建筑物布置方案。
4 终选优化
根据实测数据，进一步对引用流量、利用水头等参数进行了修正和优化，其中首部枢纽的高程较上一阶段抬高12.5~15.5m；厂址处的高程抬高4.2~7.6m。年平均流量由22.2 m3/s提高至24.6 m3/s。
经优化后确定的引用流量为20 m3/s，利用水头范围为1728~1207m，毛水头520m，净水头499.7m。装机容量为86.2MW（2×43.1MW），年发电量520GWh。
首部枢纽布置将方案1左岸挡水坝段由土石坝改为混凝土重力坝，其余溢流坝、冲砂闸、进水口及沉砂池从左到右依次布置。并考虑在进水口与冲砂闸之间的连接段布置管径1.0m的生态流量管，并设控制阀和检修阀各1个。优化后的首部枢纽布置如下图所示。
5 小结
水工建筑物的位置和选型是水电站的主要设计工作。传统的过程是以地质和地形条件选定坝址，再布置其他建筑物。如果根据建设成本等影响因素先对总体布置进行选择，再进行建筑物的比选，最后进行方案优化，就能兼顾技术和经济可行性。
参考文献
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[4] 陈志强，侍克斌．水利枢纽工程坝型选择影响因素的分析．北京：中国农村水利水电，2007年
[5] 韩军．影响坝型比选的控制因素探讨．吉林：吉林水利，2015
论文作者:佘海铭
论文发表刊物:《城镇建设》2019年15期
论文发表时间:2019/11/1
标签：方案论文; 重力坝论文; 溢流坝论文; 枢纽论文; 冲砂论文; 建筑物论文; 水头论文; 《城镇建设》2019年15期论文;