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水电站厂房技术经济比选分析

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1工程概况

某水电站工程地处新疆维吾尔自治区北疆境内某河流上游干流河段,电站厂址位于坝址下游约14km处。工程由大坝、溢洪道、导流兼泄洪洞、发电引水系统、电站厂房、尾水建筑物等主要建筑物组成。最大坝高40多m,装机容量200MW,保证出力13.2MW,多年平均年发电量6.04亿kW•h。该工程规模属中型,工程等别为III等。主要建筑物为3级,次要建筑物为4级。

2厂房比选方案拟定

电站厂房区域均为山梁,相对高差150~300m,厂房区地表出露的岩性为第四系崩坡积块石、碎石土,岩体岩性主要为下泥盆统康布铁堡组上亚组:混合岩夹片麻岩、花岗岩脉等,地质条件相对较稳定。根据本工程枢纽总体布置方案,考虑充分利用水头及适合布置厂房的地形、地质条件,选择地面厂址和地下厂址来做厂址比选论证,从中选择技术上可行,经济最优的厂址方案。厂址选定后,再对厂房内部布置结构进行比选,选定最优的布置型式。

3厂址比选

3.1地面厂址比选

根据综合电站开发条件,结合厂区地貌、地形因素,厂址有3个方案可选择。方案1选择在位于主河流与某洪沟交汇口上游700m处天然河道的左岸岸边,利用河道布置尾水渠;厂址方案2选择在位于主河流与某洪沟交汇口处左岸,利用天然河道布置尾水渠,该方案需要对洪沟的洪水进行导洪处理,设置厂房防洪建筑物;方案3位于洪沟内,离沟口向里200m处。

3.2地面与地下厂址比选

根据该电站厂房区域地形、地质及电站调压井等特点,布置了电站的地下厂房方案。电站的调压井位于枢纽下游约10km左岸山体内,选择的地下厂房方案布置在调压井下游约100m的山体内,采用竖井连接,地下厂房发电机层高程约821,厂房顶拱高程约846,上覆盖岩体厚度为190~230m,侧覆岩体最小达170m,各项条件从技术上都能满足工程要求。地下厂房厂址方案和地面厂址方案3的发电水头、装机规模及发电量等指标均完全相同,而且调压井之前建筑物也相同。该区域修建地面及地下厂房均没有制约因素,从技术上都是可行的。地下厂房布置不受边坡及洪水影响,地下洞室群施工受气候影响较小,尤其是冬季的开挖和混凝土施工,但地下厂房总工期比地面厂房多2个月。地下厂房受恶劣的气候自然条件影响较小,对环境的破坏较小,因此综合考虑各方面因素,选择地下厂址方案作为推荐方案。

4地下洞室群布置型式比选

根据设备及主变布置不同,本电站选定3个洞室群布置方案比选,方案1为主变压器布置在主厂房端头,地下GIS室布置在主变室上层,主变室、主厂房、副厂房呈“一”字型布置;方案2为主变洞室布置在主机洞下游侧洞室中,地下GIS室布置在主变洞室上层,通过母线洞与主厂房连接,主机洞、主变洞、尾水闸门洞3洞室平行布置;方案3为主变布置在主厂房端头,与方案1相同,中控室及GIS室均布置在地面上,通过电缆竖井连接。以上布置型式均为国内地下厂房设计中的3种经典的布置方案,也是最为常见的3种布置方案。

5厂房比选结论

经过地面厂址比选、地下与地面比选、地下布置型式的技术经济比选,最终选择地下厂址处的“一”字型布置为最优布置方案,其优点有3方面。(1)在地形、地质条件较好的区域,一般来讲地面厂房比地下厂房在投资上要省,但是在河谷落差较大,山坡较陡峻的地方,修建地面厂房往往会存在巨大的开挖量,经济上不合理,选择地下厂房会节省投资。(2)有些区域地质条件复杂,存在高陡边坡,又有危岩体要处理,往往边坡处理投资较大,地下厂房在投资和运行安全上优于地面厂房。(3)地下厂房在布置上,3洞室平行布置是最多的,采用“一”字布置有时为最省的投资方案。

6结语

水利水电工程投资指标受工程布置型式的影响,而工程布置型式取决于天然河流开发条件和地貌、地形、地质等条件,因此需要因地制宜,对多种技术可行方案进行比选,才能实现水利水电工程投资的经济效益最大化。

作者:谭丽君 单位:新疆水利水电勘测设计研究院

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