岸邊式抽水蓄能電站水資源回收利用措施研究與探索

張建偉，趙 磊，周 敏

（山西西龍池抽水蓄能電站有限責任公司，山西省忻州市 035503）

岸邊式抽水蓄能電站水資源回收利用措施研究與探索

張建偉，趙 磊，周 敏

（山西西龍池抽水蓄能電站有限責任公司，山西省忻州市 035503）

西龍池電站為純抽水蓄能、日調節電站，主要承擔電網調峰、填谷、調頻及事故緊急備用等任務；電站新建有上、下兩個水庫，均無天然徑流，其中下水庫位于滹沱河左岸邊龍池溝溝腦部位，為典型的岸邊式懸庫，且地區多年平均蒸發量大于降雨量，干旱性氣候，為提高水電轉換效率、滿足電網的出力需求以及節約水資源、提高水資源利用效率對電站而言顯得尤為重要；目前，經過建設期、運行期的設計及不斷優化，電站共建成有下水庫補水系統、下水庫滲漏水回收系統、庫底廊道滲漏水回收系統、廠房滲漏及機組運行水回收系統、自流排水洞滲漏水回收系統、排煙豎井滲漏水回收系統、空調水回收系統7套系統。另外，結合下水庫滲漏處理，除水庫蒸發量無法控制外，電站最大限度地保證了水資源的回收利用，成為了環保節能方面的亮點。

純抽水蓄能電站；岸邊式懸庫；水資源寶貴；利用效率；滲漏處理；水回收

1 概況

山西西龍池抽水蓄能電站為純抽水蓄能、日調節電站，電站裝機容量為1200MW（4×300MW），額定水頭640.00m，年發電量18.05×108kW·h，年抽水電量24.07×108kW·h，電站以500kV電壓并入山西電網，擔任系統調峰、填谷、調頻及事故備用等任務。電站新建有上、下兩個水庫，均無天然徑流，其中下水庫位于滹沱河左岸邊龍池溝溝腦部位，為典型的岸邊式懸庫，且電站所處地區多年最大降雨量684.7mm，多年平均最大蒸發量974.3mm/760.5mm，干旱性氣候，水庫的水損失主要由蒸發、滲漏及機組設備運行排水組成。

建設期，電站便開始研究水資源回收利用及保證發電庫容措施。首先，采取了將施工期下水庫供水系統改造為運行期下水庫補水系統，以便于庫容不足時補充水量；其次，在廠房檢修排水廊道設一集水井主要用于回收機組設備運行排水及廠房洞室滲漏水；再次，新建空調水回收系統實現了將生活區、辦公區空調用水回收的措施。

此外，下水庫自2008年開始蓄水時便發現存在滲漏量較大的問題，運行期也有針對性地建設下水庫滲漏水回收系統。為保證最大程度的回收，同期還建有庫底廊道滲漏水回收系統、排煙豎井滲漏水回收系統，但各系統運維成本較高?？紤]到水庫長期如此運行不僅直接影響到電站的綜合效率及經濟效益，而且若水庫滲漏問題長期不能解決，更是會威脅到大壩和水庫的安全穩定運行，2011～2014年，電站通過遞進式處理思維、逐點攻破了下水庫滲漏處理難題，經過2014年近兩個多月的施工處理，有效地解決了下水庫滲漏量偏大問題，進一步減少了水資源流失；另外，隨著電站運行強度加大、生產生活用水量日益增加，每年電站上繳地方政府相關部門的水資源費用過高的問題凸顯，為更全面地實現水資源的回收利用，2015年電站又新建了“自流排水洞滲漏水回收系統”，實現了廠房滲漏及機組側排水的二次回收，實現了最大程度的回收利用水資源，為同類無天然來水的抽水蓄能電站提供了參考和借鑒。

圖1 下水庫滲漏水回收系統平面圖

2 系統及下水庫滲漏處理情況介紹

2.1 下水庫補水系統

下水庫補水系統為原施工期下水庫供水系統，2002年建成投入使用，布置在滹沱河左岸水泉灣泉水水源處，現作為運行期下水庫永久補水水源及生活水取水水源（包括空調用水）；系統安裝有四臺75kW、揚程110m、額定流量350m3/h、350QJ320-55/2型水泵，三運一備運行。

2.2 下水庫滲漏水回收系統

下水庫滲漏水回收系統位于電站下水庫庫底外排廊道總出口處，主要用于回收下水庫庫盆滲漏水，保證電站的正常運行需求；該系統于2010年10月建成投入使用，根據滲漏量及現場地形，泵房開挖有125m3集水池，沿右壩肩坡腳排水溝鋪設直徑φ150mm 無縫排水鋼管至庫盆，出口處庫盆面板設分流盒；系統安裝有兩臺55kW、揚程110m、額定流量100m3/h、300JC/K100-110/9F型深井長軸泵，一主一備運行。

2.3 庫底廊道滲漏水回收系統

庫底廊道滲漏水回收系統位于下水庫庫底進出水口排水廊道區域，集水池容量為90m3，主要用于將庫底進出水口區域的滲漏水回收至下水庫庫盆內；系統于2007年建成投產，安裝有兩臺37kW、揚程60m、額定流量140m3/h、YQS250-37型潛水泵，一主一備運行。

2.4 廠房滲漏及機組運行水回收系統

該系統主要用于回收機組設備運行時所需的水、地下廠房滲漏水及自流排水洞滲漏水，系統安裝有三臺31.8kW、揚程140m、額定流量60m3/h、200JC/S60-140型深井泵，兩主一備運行，集水池容量為 90m3。

2.5 自流排水洞滲漏水回收系統

自流排水洞滲漏水回收系統位于自流排水洞出口處，因自流排水洞與地下廠房檢修排水廊道連接，故可主要用于回收機組設備運行排水未完全回收部分、地下廠房巖壁滲漏水及自流排水洞滲漏水，2015年系統建成投產，安裝有三臺5.5kW、揚程64m、額定流量10m3/h的礦用潛水泵，采用DN100鋼管加壓將滲漏水回收至下水庫滲漏水回收泵房，兩用一備方式運行，集水池容量為30m3。

2.6 排煙豎井滲漏水回收系統

該系統主要用于回收廠房排煙豎井山體內滲漏水，系統安裝有兩臺5.5kW、揚程72m、額定流量10m3/h、QS-72/4-5.5型潛水泵，一主一備運行，開挖有1.5m3集水池。

2.7 空調水回收系統

為保證地源熱泵的正常運行，使空調水不被浪費，2010年西龍池公司建成并投入使用空調水回收系統，系統安裝有兩臺132kW、揚程180m、額定流量155m3/h、D155-30×6型水泵，一備一用方式運行，集水池容量為200m3，為電站運行期下水庫主要補水源。

2.8 下水庫滲漏處理情況

西龍池抽水蓄能電站下水庫自2008年首次蓄水開始就發現有水庫滲漏量大的問題（水庫放空前最高水位約為788.0m，最大滲流量為4.6L/s），后經2008、2009年兩次放空處理，效果雖明顯，但仍然超過設計理論計算值29.1L/s；2012年6月，西龍池抽水蓄能電站樞紐工程竣工安全鑒定專家組認為水庫仍然存在滲漏量偏大且局部集中的問題，并于鑒定報告中提出建議：“下水庫滲流總量大，尤其是局部混凝土面板區域內的排水廊道和進出水口連接廊道內滲水量較大，建議分析原因，結合檢修進行檢查和必要的處理”。2014年1月28日實測水位在831.2m時，總滲漏量約為35.213L/s。

西龍池公司一直以來高度重視下水庫滲漏問題，多次組織設計院及系統內外專家對滲漏問題進行會診，并委托相關單位對水庫進行了檢查：

（1）由于下水庫廊道存在大量白色析出物，2012年3月31日，西龍池公司委托中國水利水電科學研究院進行了《下水庫滲漏水水質分析及其對混凝土面板影響研究》項目，通過對混凝土面板進行取樣檢查以及對下水庫滲漏水水質進行檢測，認為：①面板混凝土強度符合設計要求，但下水庫鋼筋混凝土面板局部存在鼓包、脫落、裂縫及止水破壞、表層聚氨酯涂層剝落的現象；②鋼筋混凝土面板局部有滲漏溶蝕問題，目前不會對面板結構穩定造成影響，建議對面板混凝土裂縫進行修補及對剝落聚氨酯涂層及時進行修復。

（2）為了進一步研究滲漏點，限于費用計劃原因，2012年8～10月，西龍池公司委托青島太平洋海洋工程有限公司僅對下水庫進出水口局部區域進行了水下檢查，共發現了33處明顯滲漏點，且均為結構縫處。

（3）為了進一步便于決策，2013年6～7月，西龍池公司再次委托青島太平洋海洋工程有限公司開展大面積普查，包括：①局部混凝土面板；②結構縫；③曾經發生高邊坡落石造成面板受損的三區及其附近區域。通過本次普查發現：①有新增滲漏點10處；②同時發現攔污柵上游側混凝土面板存在裂縫。基于費用考慮下，對原有的33處和新發現的漏點進行臨時封堵，效果較為明顯，說明：結構縫處的漏點處理后可以大幅堵塞滲漏源。

（4）為進一步確認現場初步數據的分析結構并找出處置措施，2013年7月，于西龍池公司組織召開的“下水庫水下檢查階段成果分析會”上，與會領導專家經過長時間的認真分析討論，最終認為造成滲漏的主要原因就是由于進出水口區域及局部鋼筋混凝土面板區域結構縫止水失效引起的，同時根據現場普查結果，電站運行期局部混凝土面板產生的缺陷（裂縫、鼓包、脹裂等）也是影響滲漏的重要因素。

（5）為確保永久方案的可行性和效果預測，2013年8月，西龍池公司委托中國水利水電科學研究院對“西龍池電站下水庫滲漏分析及缺陷修補方案”進行了咨詢研究，在國網新源控股有限公司組織下，邀請相關專家最終確認了中國水利水電科學研究院提出的永久處理方案。

處理方案確定后，西龍池抽水蓄能電站下水庫滲漏處理計劃分《山西西龍池抽水蓄能電站下水庫810m高程以上面板滲漏水上處理》《山西西龍池抽水蓄能電站下水庫810m高程以下面板滲漏水下處理》兩個項目執行，并于2014年4月分別開工，7月全部竣工，其中810m高程水下處理部分由青島太平洋海洋工程有限公司負責，810m高程水上處理部分由北京中水科海利工程技術有限公司負責。水上、水下滲漏處理見圖2。經處理，西龍池抽水蓄能電站下水庫滲漏量在810m水位下，滲漏量減少約79.09%，在835m水位下，滲漏量同比減少約51.4%，效果顯著。

3 運行指標

3.1 下水庫補水系統

電站運行期，下水庫補水系統一般只作為生活用水取水系統（包括空調用水）使用，水庫內水損主要由空調水回收系統補充，只有在下水庫庫容突然大量減少時，方才使用下水庫補水系統直接給下水庫補水。

3.2 下水庫滲漏水回收系統及庫底廊道滲漏水回收系統

圖2 水上、水下滲漏處理

下水庫滲漏回收系統及庫底廊道滲漏水回收系統每日根據集水池水位情況自動啟停水泵；根據日常運行經驗，該兩套系統回收了下水庫近98%以上的滲漏量，按照電站下水庫日均滲漏量864m3（10L/s）計算，日均回收生產用水845m3。

3.3 廠房滲漏及機組運行水回收系統

廠房滲漏及機組運行水回收系統每日根據集水池水位情況自動啟停水泵；實際運行過程中，水泵采取一主兩備方式，且基本上24h不間斷運行，預估日均回收水量為1400m3。

3.4 自流排水洞滲漏水回收系統

自流排水洞滲漏水回收系統每日根據集水池水位情況自動啟停水泵；根據日常運行經驗，基本上水泵處于不間斷運行狀態，預估每日均回收水量約為 450m3。

3.5 排煙豎井滲漏水回收系統

排煙豎井滲漏水回收系統根據集水池水位情況自動啟停水泵；日常運行中水泵每日啟動2.5h，每日均回收水量約為25m3。

3.6 空調水回收系統

空調水回收系統每日根據集水池水位情況自動啟停水泵，回收水量與季節空調使用情況相關；根據多年水表監測數據統計，多年日平均回收水量約為 3500m3。

4 結束語

經過多年努力，西龍池抽水蓄能電站通過采取多種水回收措施并結合水庫滲漏處理，基本上實現了全方位節水的目的；經合計，電站較無任何節水措施的情況下，回收水量約227萬m3/a，經濟效益顯著。

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The Pumped-storage Power Station of Shore Type’s Recycling Water Measures Researching and Exploration

ZHANG Jianwei，ZHAO Lei，ZHOU Min
（Shanxi Xilongchi Pumped Storage Power Station Co.，Ltd.，Xinzhou 035503，China）

The xi long chi pumped and storage power station of shanxi，as a pure、daily regulation station，mainly undertake peak shaving、filling the valley、frequency adjustment and emergency using to grid.The station has upper and lower reservoirs，and no natural runoff.As a typical shore reservoir，the lower reservoirs is in the left bank of the “ HU TUO RIVER” and the middle of the“LONG CHI VALLEY”，and the area’s average evaporation more than rainfall，drought climate，to improve the efficiency of water、meet the demand of output of the power grid and save water for power plant is particularly important.Now.After construction、operation period and design optimization，the station has built the water supplement system，the recycling system for leakage water of lower reservoir、underground powerhouse、unit equipment、underground caverns、exhaust shaft and air conditioning water.In addition，after the reservoir leakage treatment， the reservoir evaporation can’t control still，the power station of utmost to ensure the water resources recycling，has been a highlight of environmental protection and energy saving.

pure pumped-storage power station；shore type reservoir；precious water resources；utilization efficiency；leakage treatment；water recovery

TV743 文獻標識碼：A 學科代碼：570.35 DOI：10.3969/j.issn.2096-093X.2016.06.013

2016-05-01

張建偉（1982—），男，本科，工程師，主要從事水電站技術管理等。E-mail：88511745@qq.com

趙 磊（1987—），男，本科，助理工程師，主要從事水電站技術管理等。E-mail：819260392@qq.com

周 敏（1988—），女，本科，助理工程師，主要從事水電站技術管理等。E-mail：819260392@qq.com