老撾南康3水電站引水方式調(diào)整后的機(jī)電金結(jié)經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析

張 方 詩(shī)， 李 文

(中國(guó)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(nèi)的南康河干流上，是南康河規(guī)劃三個(gè)梯級(jí)電站中的最下游一級(jí)，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(jìn)水口及壩后岸邊式廠房、壩身溢洪道及消力池、護(hù)岸工程等，重力壩壩頂高程353 m，最大壩高67 m；地面廠房機(jī)組安裝高程302 m，電站最大水頭45 m，額定水頭39 m，單機(jī)設(shè)計(jì)引用流量 88.4 m3/s，兩臺(tái)機(jī)合計(jì)引用流量共176.8 m3/s。電站以發(fā)電為主，正常蓄水位高程348 m，死水位高程343 m，總裝機(jī)容量 60 MW。

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

老撾南康水電站項(xiàng)目樞紐區(qū)屬熱帶季風(fēng)型氣候，降水豐沛，氣溫終年常熱，季節(jié)性溫差變化不大，全年只有雨、旱兩個(gè)季節(jié)。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(tǒng)的布置方式

該水電站的發(fā)電引水系統(tǒng)主要包括三個(gè)部分，即進(jìn)水口、引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房，其中引水系統(tǒng)又分為兩種，即有壓引水系統(tǒng)和無(wú)壓引水系統(tǒng)。南康3水電站引水系統(tǒng)按其引水布置方式和具體條件考慮為有壓引水系統(tǒng)，其布置經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)并經(jīng)水工和金屬結(jié)構(gòu)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)人員進(jìn)行分析后，提議對(duì)南康3水電站引水系統(tǒng)的布置進(jìn)行調(diào)整。

2.1 引水方式調(diào)整前的布置情況

南康3水電站引水系統(tǒng)布置方案為獨(dú)立進(jìn)水塔后接一洞兩機(jī)(圖1、2)。進(jìn)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(mén)，高程361 m啟閉平臺(tái)布置一臺(tái)容量為2×800 kN、揚(yáng)程28 m的雙吊點(diǎn)固定卷?yè)P(yáng)啟閉機(jī)進(jìn)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(gè)平面轉(zhuǎn)彎段和兩個(gè)立面轉(zhuǎn)彎段組成，平面轉(zhuǎn)彎138°，立面轉(zhuǎn)彎45°，轉(zhuǎn)彎半徑均為20 m，岔管處轉(zhuǎn)彎角為116°，岔管后接DN4 300 mm支管，通過(guò)DN4 300 mm PN1 MPa進(jìn)水蝶閥與水輪機(jī)蝸殼相接。

2.2 引水方式調(diào)整后的布置情況

單洞單機(jī)引水發(fā)電將原設(shè)計(jì)的斜井段改為一坡到底的引水方式，單孔設(shè)置兩扇3.85 m寬的斜攔污柵，攔污柵斜角85°，進(jìn)口設(shè)置平板檢修閘門(mén)和快速事故閘門(mén)，閘門(mén)尺寸為5 m×5.5 m，詳見(jiàn)“圖3單洞單機(jī)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(jī)引水方案平面布置圖

圖2 一洞兩機(jī)引水方案剖面圖

圖3 單洞單機(jī)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(jī)電及金屬結(jié)構(gòu)工程量統(tǒng)計(jì)表

3 綜合分析

3.1 工程量分析

引水方式調(diào)整前后機(jī)電及金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工程量見(jiàn)表1。

由表1可知，一洞兩機(jī)方案設(shè)計(jì)了兩個(gè)蝶閥用以分別實(shí)現(xiàn)對(duì)兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組的水力控制，單洞單機(jī)方案取消了壓力鋼管的岔管和兩個(gè)蝶閥，分別在每臺(tái)發(fā)電機(jī)組的進(jìn)水口設(shè)置了一扇快速閘門(mén)，并分別采用一臺(tái)容量800 kN/1 000 kN、工作行程6 m的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)實(shí)現(xiàn)操作。

3.2 概算分析

引水方式調(diào)整前后機(jī)電及金屬結(jié)構(gòu)概算分析情況見(jiàn)表2。

機(jī)電及金屬結(jié)構(gòu)工程依據(jù)引水方式調(diào)整前的方案進(jìn)行計(jì)算，購(gòu)置一臺(tái)DN4 300 mm，PN1 MPa的蝶閥，其購(gòu)置費(fèi)用(經(jīng)詢(xún)價(jià))為368萬(wàn)元，購(gòu)置兩臺(tái)共需736萬(wàn)元，運(yùn)雜費(fèi)117.02萬(wàn)元。根據(jù)相關(guān)安裝定額分析，兩臺(tái)蝶閥安裝費(fèi)用共計(jì)35.41萬(wàn)元，壓力鋼管制作安裝工程量為318 t，制作安裝費(fèi)用574.34萬(wàn)元，輸水工程449.5萬(wàn)元，發(fā)電工程354.44萬(wàn)元，該套方案 此 部 分 費(fèi) 用 共 計(jì)2 266.71萬(wàn)元；引水方式調(diào)整后的方案減少了兩臺(tái)蝶閥的購(gòu)置及安裝；壓力鋼管的制作及安裝量由一洞兩機(jī)的318 t減少到單洞單機(jī)的190.67 t，制作安裝費(fèi)用為344.37萬(wàn)元；輸水工程新增快速閘門(mén)的制作費(fèi)用52.8萬(wàn)元，快速閘門(mén)埋件的制作費(fèi)用30萬(wàn)元，配重費(fèi)用18萬(wàn)元，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)購(gòu)置費(fèi)90萬(wàn)元、安裝費(fèi)37.01萬(wàn)元，總造價(jià)611.2萬(wàn)元；發(fā)電金屬結(jié)構(gòu)工程由于機(jī)組間距增加造成尾水啟閉機(jī)軌道有所增加，總造價(jià)366.6萬(wàn)元；該方案此部分費(fèi)用共計(jì)1 322.17萬(wàn)元。綜上所述，在不考慮水工建筑的前提下，單洞單機(jī)方案從經(jīng)濟(jì)上比一洞兩機(jī)方案節(jié)約944.54萬(wàn)元。

表2 兩種方案機(jī)電及金屬結(jié)構(gòu)概算表

3.3 技術(shù)分析

取鋼管道糙率n=0.012，混凝土管道糙率n=0.014，根據(jù)水力學(xué)計(jì)算可知，一洞兩機(jī)方案引水系統(tǒng)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(jī)方案引水系統(tǒng)水頭損失為：1#引水道 1.49 m，2#引水道 1.507 m。

經(jīng)調(diào)保計(jì)算分析，調(diào)保計(jì)算結(jié)果均滿足電站最大轉(zhuǎn)速升高率不超過(guò) 50%額定轉(zhuǎn)速、蝸殼末端最大壓力升高率不超過(guò) 50%最大靜水頭、尾水錐管內(nèi)最大真空度不大于 5 m 水柱的要求。

單洞單機(jī)方案取消了岔管的制作和安裝，從而使壓力鋼管的設(shè)計(jì)和施工難度大大降低，岔管的取消，避開(kāi)了主錐直徑8 m的岔管在洞內(nèi)安裝所需的運(yùn)輸、吊裝、水壓試驗(yàn)及洞內(nèi)環(huán)境對(duì)岔管焊接質(zhì)量的技術(shù)重、難點(diǎn)，同時(shí)，在安裝路徑上解決了一洞兩機(jī)需由上游運(yùn)輸壓力鋼管的難度，單洞單機(jī)的壓力鋼管均由廠房運(yùn)輸入洞，從始裝節(jié)向廠房蝸殼側(cè)順序安裝，只有一個(gè)湊合節(jié)，從而有利于壓力鋼管安裝質(zhì)量的控制。

單洞單機(jī)方案取消了一洞兩機(jī)方案中的蝶閥及其配套設(shè)備，減少?gòu)S房跨度3 m左右，有利于廠房的布置和廠內(nèi)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

單洞單機(jī)方案可以更方便機(jī)組運(yùn)行，從而提高了引水系統(tǒng)安全運(yùn)行的保證率。

4 結(jié) 語(yǔ)

單洞單機(jī)方案較一洞兩機(jī)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(shè)計(jì)與施工難度。

單洞單機(jī)方案較一洞兩機(jī)方案取消了兩個(gè)大直徑蝶閥，因而造價(jià)總體占優(yōu)。在不考慮引水系統(tǒng)土建工程影響的模式下，機(jī)電及金屬結(jié)構(gòu)工程項(xiàng)目經(jīng)過(guò)調(diào)整后可節(jié)約投資944.54萬(wàn)元；在引水系統(tǒng)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(diào)整后的方案可節(jié)約投資700.27萬(wàn)元。

將一洞兩機(jī)調(diào)整為單洞單機(jī)，從經(jīng)濟(jì)上減少了投資，節(jié)約了成本，從技術(shù)上降低了施工難度。故調(diào)整方案對(duì)南康3水電站在投資控制及施工實(shí)施方面都具有很高的社會(huì)利益價(jià)值和經(jīng)濟(jì)利益價(jià)值。

參考文獻(xiàn)：

[1] 水利水電工程功能設(shè)計(jì)， DL/T 5015[S].