老撾南康3水電站引水方式調整后的機電金結經濟技術分析

張 方 詩， 李 文

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 都江堰 611830)

1 工程概述

南康(Nam Khan)3水電站位于老撾瑯勃拉邦省境內的南康河干流上，是南康河規劃三個梯級電站中的最下游一級，壩址距下游瑯勃拉邦市公路里程約31 km。主要建筑物包括混凝土重力壩、壩身進水口及壩后岸邊式廠房、壩身溢洪道及消力池、護岸工程等，重力壩壩頂高程353 m，最大壩高67 m；地面廠房機組安裝高程302 m，電站最大水頭45 m，額定水頭39 m，單機設計引用流量 88.4 m3/s，兩臺機合計引用流量共176.8 m3/s。電站以發電為主，正常蓄水位高程348 m，死水位高程343 m，總裝機容量 60 MW。

主要建筑物包括混凝土重力壩、壩身進水口及壩后岸邊式廠房、壩身溢洪道及消力池、護岸工程等，工程等別為二等，工程規模為大(2)型。主要建筑物(擋水、泄洪、消能和引水發電建筑物)級別為2級，次要建筑物級別為3級，臨時建筑物級別為4級。

老撾南康水電站項目樞紐區屬熱帶季風型氣候，降水豐沛，氣溫終年常熱，季節性溫差變化不大，全年只有雨、旱兩個季節。每年 6～10月為雨季；11月～翌年 5月是旱季。

南康3水電站的施工模式為EPC合同模式。

2 引水系統的布置方式

該水電站的發電引水系統主要包括三個部分，即進水口、引水系統、發電廠房，其中引水系統又分為兩種，即有壓引水系統和無壓引水系統。南康3水電站引水系統按其引水布置方式和具體條件考慮為有壓引水系統，其布置經現場勘測并經水工和金屬結構專業設計人員進行分析后，提議對南康3水電站引水系統的布置進行調整。

2.1 引水方式調整前的布置情況

南康3水電站引水系統布置方案為獨立進水塔后接一洞兩機(圖1、2)。進水口布置于大壩右岸高程326 m處，孔口尺寸8 m×8 m(凈寬×凈高)，在孔口布置平面鋼閘門，高程361 m啟閉平臺布置一臺容量為2×800 kN、揚程28 m的雙吊點固定卷揚啟閉機進行啟吊。引水部分由明管段、上彎段、下斜段、下彎段和下平段、岔管段、支管段組成，下彎段采用鋼筋混凝土襯砌，下彎段以后采用鋼襯埋管，主管由一個平面轉彎段和兩個立面轉彎段組成，平面轉彎138°，立面轉彎45°，轉彎半徑均為20 m，岔管處轉彎角為116°，岔管后接DN4 300 mm支管，通過DN4 300 mm PN1 MPa進水蝶閥與水輪機蝸殼相接。

2.2 引水方式調整后的布置情況

單洞單機引水發電將原設計的斜井段改為一坡到底的引水方式，單孔設置兩扇3.85 m寬的斜攔污柵，攔污柵斜角85°，進口設置平板檢修閘門和快速事故閘門，閘門尺寸為5 m×5.5 m，詳見“圖3單洞單機引水方案平面布置圖”、“圖41#引水隧洞剖面圖”、“圖52#引水隧洞剖面圖”。

圖1 一洞兩機引水方案平面布置圖

圖2 一洞兩機引水方案剖面圖

圖3 單洞單機引水方案平面布置圖

圖5 2#引水隧洞剖面圖

表1 兩種方案機電及金屬結構工程量統計表

3 綜合分析

3.1 工程量分析

引水方式調整前后機電及金屬結構設計工程量見表1。

由表1可知，一洞兩機方案設計了兩個蝶閥用以分別實現對兩臺發電機組的水力控制，單洞單機方案取消了壓力鋼管的岔管和兩個蝶閥，分別在每臺發電機組的進水口設置了一扇快速閘門，并分別采用一臺容量800 kN/1 000 kN、工作行程6 m的液壓啟閉機實現操作。

3.2 概算分析

引水方式調整前后機電及金屬結構概算分析情況見表2。

機電及金屬結構工程依據引水方式調整前的方案進行計算，購置一臺DN4 300 mm，PN1 MPa的蝶閥，其購置費用(經詢價)為368萬元，購置兩臺共需736萬元，運雜費117.02萬元。根據相關安裝定額分析，兩臺蝶閥安裝費用共計35.41萬元，壓力鋼管制作安裝工程量為318 t，制作安裝費用574.34萬元，輸水工程449.5萬元，發電工程354.44萬元，該套方案 此 部 分 費 用 共 計2 266.71萬元；引水方式調整后的方案減少了兩臺蝶閥的購置及安裝；壓力鋼管的制作及安裝量由一洞兩機的318 t減少到單洞單機的190.67 t，制作安裝費用為344.37萬元；輸水工程新增快速閘門的制作費用52.8萬元，快速閘門埋件的制作費用30萬元，配重費用18萬元，液壓啟閉機購置費90萬元、安裝費37.01萬元，總造價611.2萬元；發電金屬結構工程由于機組間距增加造成尾水啟閉機軌道有所增加，總造價366.6萬元；該方案此部分費用共計1 322.17萬元。綜上所述，在不考慮水工建筑的前提下，單洞單機方案從經濟上比一洞兩機方案節約944.54萬元。

表2 兩種方案機電及金屬結構概算表

3.3 技術分析

取鋼管道糙率n=0.012，混凝土管道糙率n=0.014，根據水力學計算可知，一洞兩機方案引水系統的水頭損失為：引水主洞和 1#支洞總水頭損失為 1.638 m，引水主洞和 2#支洞總水頭損失為 1.215 m。單洞單機方案引水系統水頭損失為：1#引水道 1.49 m，2#引水道 1.507 m。

經調保計算分析，調保計算結果均滿足電站最大轉速升高率不超過 50%額定轉速、蝸殼末端最大壓力升高率不超過 50%最大靜水頭、尾水錐管內最大真空度不大于 5 m 水柱的要求。

單洞單機方案取消了岔管的制作和安裝，從而使壓力鋼管的設計和施工難度大大降低，岔管的取消，避開了主錐直徑8 m的岔管在洞內安裝所需的運輸、吊裝、水壓試驗及洞內環境對岔管焊接質量的技術重、難點，同時，在安裝路徑上解決了一洞兩機需由上游運輸壓力鋼管的難度，單洞單機的壓力鋼管均由廠房運輸入洞，從始裝節向廠房蝸殼側順序安裝，只有一個湊合節，從而有利于壓力鋼管安裝質量的控制。

單洞單機方案取消了一洞兩機方案中的蝶閥及其配套設備，減少廠房跨度3 m左右，有利于廠房的布置和廠內的結構設計。

單洞單機方案可以更方便機組運行，從而提高了引水系統安全運行的保證率。

4 結 語

單洞單機方案較一洞兩機方案在土建工程上由一條隧洞增加為兩條隧洞，石方洞挖及灌漿工程量有一定增加，但洞徑由8 m減小到5 m，從而降低了施工難度。

壓力鋼管由管徑8 m減小到4.3 m，降低了壓力鋼管的設計與施工難度。

單洞單機方案較一洞兩機方案取消了兩個大直徑蝶閥，因而造價總體占優。在不考慮引水系統土建工程影響的模式下，機電及金屬結構工程項目經過調整后可節約投資944.54萬元；在引水系統土建工程影響介入模式下，由于石方洞挖及噴混凝土工程量大幅減少，故調整后的方案可節約投資700.27萬元。

將一洞兩機調整為單洞單機，從經濟上減少了投資，節約了成本，從技術上降低了施工難度。故調整方案對南康3水電站在投資控制及施工實施方面都具有很高的社會利益價值和經濟利益價值。

參考文獻：

[1] 水利水電工程功能設計， DL/T 5015[S].