對水電站廠房技術經濟比選分析

譚麗君

(新疆水利水電勘測設計研究院，新疆 烏魯木齊 830000)

1 工程概況

某水電站工程地處新疆維吾爾自治區北疆境內某河流上游干流河段，電站廠址位于壩址下游約14km處。工程由大壩、溢洪道、導流兼泄洪洞、發電引水系統、電站廠房、尾水建筑物等主要建筑物組成。最大壩高40多m，裝機容量200MW，保證出力13.2MW，多年平均年發電量6.04億kW·h。該工程規模屬中型，工程等別為III等。主要建筑物為3級，次要建筑物為4級。

2 廠房比選方案擬定

電站廠房區域均為山梁，相對高差150～300m，廠房區地表出露的巖性為第四系崩坡積塊石、碎石土，巖體巖性主要為下泥盆統康布鐵堡組上亞組:混合巖夾片麻巖、花崗巖脈等，地質條件相對較穩定。根據本工程樞紐總體布置方案，考慮充分利用水頭及適合布置廠房的地形、地質條件，選擇地面廠址和地下廠址來做廠址比選論證，從中選擇技術上可行，經濟最優的廠址方案。廠址選定后，再對廠房內部布置結構進行比選，選定最優的布置型式。

3 廠址比選

3.1 地面廠址比選

根據綜合電站開發條件，結合廠區地貌、地形因素，廠址有3個方案可選擇。方案1選擇在位于主河流與某洪溝交匯口上游700m處天然河道的左岸岸邊，利用河道布置尾水渠;廠址方案2選擇在位于主河流與某洪溝交匯口處左岸，利用天然河道布置尾水渠，該方案需要對洪溝的洪水進行導洪處理，設置廠房防洪建筑物;方案3位于洪溝內，離溝口向里200m處。通過計算，3個方案的主要經濟指標見表1。

表1 地面廠址各方案的特性對比表

從表1可知，方案3雖然投資最高，但是此方案發電量最高，單位電價投資最低，因此綜合比較，方案3作為地面廠址中的最優方案。

3.2 地面與地下廠址比選

根據該電站廠房區域地形、地質及電站調壓井等特點，布置了電站的地下廠房方案。電站的調壓井位于樞紐下游約10km左岸山體內，選擇的地下廠房方案布置在調壓井下游約100m的山體內，采用豎井連接，地下廠房發電機層高程約821，廠房頂拱高程約846，上覆蓋巖體厚度為190～230m，側覆巖體最小達170m，各項條件從技術上都能滿足工程要求。

地下廠房廠址方案和地面廠址方案3的發電水頭、裝機規模及發電量等指標均完全相同，而且調壓井之前建筑物也相同。二者投資對比見表2。

表2 地下廠址與地面廠址比選投資對比表(單位:萬元)

由表2可以看出地下廠址投資為36835.14萬元，地面廠址方案3投資為39069.58萬元，地下廠房比地面廠房投資少2234.44萬元，主要原因是地面廠址廠房后部存在高邊坡，需對危巖體處理。該區域修建地面及地下廠房均沒有制約因素，從技術上都是可行的。地下廠房布置不受邊坡及洪水影響，地下洞室群施工受氣候影響較小，尤其是冬季的開挖和混凝土施工，但地下廠房總工期比地面廠房多2個月。地下廠房受惡劣的氣候自然條件影響較小，對環境的破壞較小，因此綜合考慮各方面因素，選擇地下廠址方案作為推薦方案。

4 地下洞室群布置型式比選

根據設備及主變布置不同，本電站選定3個洞室群布置方案比選，方案1為主變壓器布置在主廠房端頭，地下GIS室布置在主變室上層，主變室、主廠房、副廠房呈“一”字型布置;方案2為主變洞室布置在主機洞下游側洞室中，地下GIS室布置在主變洞室上層，通過母線洞與主廠房連接，主機洞、主變洞、尾水閘門洞3洞室平行布置;方案3為主變布置在主廠房端頭，與方案1相同，中控室及GIS室均布置在地面上，通過電纜豎井連接。以上布置型式均為國內地下廠房設計中的3種經典的布置方案，也是最為常見的3種布置方案。對于本工程來講，3種布置形式在技術上都是可行的，所以主要是以經濟指標來比選，見表3。

表3 地下廠房布置型式比選投資對比表(單位:萬元)

由表3可以看出“一”字型布置比平行布置少859.46萬元，比地面副廠房布置少1371.75萬元，投資最少，所以作為推薦布置形式。

5 廠房比選結論

經過地面廠址比選、地下與地面比選、地下布置型式的技術經濟比選，最終選擇地下廠址處的“一”字型布置為最優布置方案，其優點有3方面。

(1)在地形、地質條件較好的區域，一般來講地面廠房比地下廠房在投資上要省，但是在河谷落差較大，山坡較陡峻的地方，修建地面廠房往往會存在巨大的開挖量，經濟上不合理，選擇地下廠房會節省投資。

(2)有些區域地質條件復雜，存在高陡邊坡，又有危巖體要處理，往往邊坡處理投資較大，地下廠房在投資和運行安全上優于地面廠房。

(3)地下廠房在布置上，3洞室平行布置是最多的，采用“一”字布置有時為最省的投資方案。

6 結語

水利水電工程投資指標受工程布置型式的影響，而工程布置型式取決于天然河流開發條件和地貌、地形、地質等條件，因此需要因地制宜，對多種技術可行方案進行比選，才能實現水利水電工程投資的經濟效益最大化。

［1］韓愛萍，王瑞華.哈德布特水電站地下廠房設計特點［J］.水利規劃與設計，2010(06).

［2］劉偉，謝忱.水利工程監理投資控制探析［J］.水利技術監督，2011(02).

［3］馬洪琪，周宇，和孫文.中國水利水電地下工程施工(上、下冊)［M］.中國水利水電出版社，2011.

［4］黨林才，等.中國水電地下工程建設與關鍵技術［M］.北京:中國水利水電出版社，2012.