老撾南公1水電站開發方案的優化研究

何帥磊，馮俊領

(中國水利電力對外有限公司，北京 100120)

南公1水電站位于老撾南部阿速坡省的南公河上，為老撾、越南、柬埔寨三個國家的交界區域。南公河流向自東向西，是色公河左岸的一條支流。壩址距省城阿速坡公路里程約55 km，距萬象公路里程960 km，越南峴港466 km，泰國曼谷1 169 km。南公河干流共分四個梯級水電站開發，從下游至上游分別為：南公0水電站、南公1水電站、南公2水電站、南公3水電站。其中，南公0水電站尚未進入實施階段；南公2水電站處于運營階段，其尾水平臺高程為324.500 m；南公3水電站目前處于建設期。南公河梯級水電開發方案見圖1和圖2。

2008年，俄羅斯設計公司編制完成了《南公1水電站MOU可研報告》，推薦電站采用混合式開發，電站正常蓄水位320 m，死水位287 m，裝機容量150 MW，機組臺數2臺，額定水頭190 m，多年平均發電量5.63億kW·h。

圖1 南公河開發平面示意圖

圖2 南公河梯級開發方案縱剖面示意圖

2013年，中國設計公司組織規劃、水文、水工、地質、測量等專業工程師對南公1水電站項目進行了實地考察，收集了交通、水文、地質、地形、環保等電站開發條件的資料，在充分研究俄羅斯MOU可研報告的基礎上，于2016年編制完成了《南公1水電站預可行性研究報告》，推薦樞紐布置格局為碾壓混凝土重力壩和地面廠房方案。

2016年，根據《水利水電工程可行性研究報告編制規程》(SL618-2013)、《水電工程可行性研究報告編制規程》(DL/T5020-2007)的相關要求及南公1水電站預可研報告審查意見，開展了必要的地質補勘、水文觀測、工程勘測等工作，再次組織設計單位開展了樞紐布置格局比選，針對碾壓混凝土重力壩及面板堆石壩、地面廠房及地下廠房進行系統研究論證，進一步優化了開發方案。

1 初選方案

2016年3月，根據現場考察和收資成果，編制完成了《南公1水電站預可行性研究報告》，方案如下：

RCC重力壩+右岸井式進水口+引水隧洞+調壓井+岸邊式地面廠房。首部樞紐工程由RCC重力壩、壩身溢流表孔、壩身導流底孔和左岸導流洞組成。引水發電系統布置在右岸，包括井式進水口、2.8 km長的引水隧洞低壓段、103 m高的調壓井、壓力鋼管段長約800 m、地面廠房和開敞式GIS開關站等。

RCC重力壩壩頂高程324.0 m，壩頂長度415.4 m，最大壩高90 m。主壩校核洪水位321.10 m，相應庫容7.04×108m3；正常蓄水位320.00 m，相應庫容6.78×108m3；死水位287.00 m，相應庫容1.73×108m3，調節庫容5.05×108m3，具有年調節能力。電站裝機容量為160 MW，采用2臺立軸混流式機組，多年平均年發電量6.26億kW·h，年利用小時數3 912 h。RCC重力壩方案平面布置詳見圖3。

圖3 RCC重力壩方案平面布置圖

2 調整后的方案

2016年10月，根據對方案的進一步研究，結合最新地質補勘、水文觀測等成果，編制完成了《南公1水電站可行性研究報告》，并邀請專業機構進行了審查。主要方案如下：

混凝土面板堆石壩+左岸臺階式溢洪道+左岸導流洞+井式進水口+引水隧洞+調壓井+地下廠房。樞紐區分為主壩樞紐區及引水發電樞紐區。首部樞紐工程包括混凝土面板堆石壩(高90 m、長400 m)、左岸臺階式溢洪道、左岸導流洞；右岸引水發電樞紐區由攔污柵、井式進水口(高59 m)、引水隧洞(長約3.1 km)、阻抗圓筒上室式調壓井(井筒高80 m)、地下廠房、主變室、尾調室兼尾閘室、尾水支洞、尾水隧洞等組成。

混凝土面板堆石壩壩頂高程325.0 m，壩頂長度400 m，最大壩高90 m。主壩校核洪水位320.80 m，相應庫容6.51×108m3；正常蓄水位320.00 m，相應庫容6.33×108m3；死水位280.00 m，相應庫容0.97×108m3，調節庫容5.36×108m3，具有度年調節能力。電站裝機容量為160 MW，采用2臺立軸混流式機組。多年平均發電量為6.33億kW·h，裝機年利用小時3 959 h。混凝土面板堆石壩方案平面布置詳見圖4。

圖4 混凝土面板堆石壩方案平面布置圖

3 兩個方案的對比分析

根據樞紐區地形、地質條件，兼顧項目處在自然保護區對環保的要求[1-2]，對樞紐布置方案進行了深入研究論證，經過綜合分析，對兩種壩型、兩種廠房型式的樞紐布置方案作為樞紐布置格局的代表方案，并進行系統論證和對比分析。

3.1 主壩壩型及首部樞紐格局對比分析

混凝土面板堆石壩和RCC重力壩方案，如下：

1)混凝土面板堆石壩方案。樞紐主要建筑物由混凝土面板堆石壩、左岸溢洪道、右岸引水發電建筑物等組成。

2)RCC重力壩方案。樞紐主要建筑物由RCC重力壩、壩身溢流表孔、壩身導流底孔、右岸引水發電建筑物等組成。

根據現場地形、地質條件、水文氣象條件等，對混凝土面板堆石壩和RCC重力壩方案進行對比，兩種壩型均不存在重大技術難題[3]，分析如表1所示。

表1 面板堆石壩與RCC重力壩方案的優缺點對比表

綜上比較，兩種壩型方案均不存在技術障礙，施工、導流、環保等方面各有優劣。綜合分析面板堆石壩方案，溢洪道布置于左岸，地形地質條件優良，溢洪道開挖石料可直接用于大壩填筑，經濟性較好，且水能指標優于重力壩方案。

3.2 廠房類型及廠區樞紐布置格局分析

地下廠房和地面廠房方案如下：

1)地下廠房方案：廠區樞紐主要建筑物由主、副廠房及安裝場、主變室及母線洞、尾水閘門室兼尾水調壓室、尾水支洞及尾水主洞、出線豎井兼通風井、交通洞、排水洞、尾水閘門井、地面GIS室等組成。

2)地面廠房方案：廠區樞紐主要建筑物由主廠房、副廠房、安裝間、尾水平臺、尾水渠、主變室、地面開關站等組成。

對于以上兩個方案，采用的引水線路一致，對于引水隧洞上平段、豎井段、進水口、調壓井等部位，布置方案均一致，方案比選只針對引水系統下平段及發電系統。經分析研究及地勘認證，兩種廠房類型各方面成果對比見表2。

表2 地下廠房方案及地面廠房方案優缺點對比表

綜上所述，兩種廠房方案技術上均是可行的，施工、工期、環保各有優劣。針對區域地質條件好，巖性單一，巖體穩定性好，比較適合布置地下廠房，且地下廠房方案經濟性較優，采用地下廠房作為可研階段推薦廠房型式[4]。

4 結 語

南公1水電站在收集相關資料的基礎上，針對地形地質特征、水文氣象、天然建筑材料分布及樞紐布置等條件，通過對兩種壩型(混凝土面板堆石壩、RCC重力壩)和兩種廠房型式(地下廠房、地面廠房)的技術經濟對比，綜合考慮樞紐布置、施工條件、建設工期、工程投資、生態環境、交通運輸等因素[5]，最終選混凝土面板堆石壩、左岸溢洪道臺階式消能、左岸導流洞、右岸引水發電系統、地下廠房方案。

通過對南公1水電站開發方案的優化研究以及兩年來的順利實施，充分認識到開發方案的重要性。從目前工程實施情況綜合考評，設計方案有效指導了項目實施，施工技術方案保障了施工的順利進行，工程質量全面達標，工程進度計劃得到了全面落實，水電站安全、質量、進度、投資、環保等技術經濟指標全面受控，進一步驗證了優化開發方案的科學性和合理性。