我國西部抽水蓄能電站水庫工程設計的系統理念和基本方法

趙全勝，郝軍剛，趙國斌，喻葭臨

(水電水利規劃設計總院，北京 100120)

0 引 言

我國抽水蓄能電站開發起步于20世紀70年代，以1968年河北崗南混合式抽水蓄能電站建成投產為標志。半個世紀以來，抽水蓄能電站的開發建設經歷了產業起步期、探索發展期、完善發展期和蓬勃發展期4個時期[1]，目前我國已經建成了一批具有世界先進水平的抽水蓄能電站，形成了較為完備的規劃、設計、建設、運行管理體系[2-3]。在“雙碳”目標的促動和建設新型電力系統的新形勢下，抽水蓄能電站作為技術最成熟、功能最強大、經濟最優勢的儲能形式得到了廣泛認可。《抽水蓄能中長期發展規劃(2021—2035年)》[4]制定了“到2025年，抽水蓄能投產總規模6200萬千瓦以上；到2030年，投產總規模1.2億千瓦左右”的中長期發展目標，抽水蓄能電站建設進入高速發展的新階段。

截至2022年底，除西藏羊卓雍湖抽水蓄能電站外，西部地區尚沒有建成投產的大型抽水蓄能電站，在建的6個項目分布在西北的新疆、寧夏、陜西和西南的重慶，“十四五”期間西北、西南地區擬建大型抽水蓄能電站項目將超過30座[5]。我國西部地區大多為高寒、高海拔區域，具有地質構造復雜、地震烈度高、水源匱乏、氣候惡劣、生態環境脆弱等特點，抽水蓄能電站開發面臨新挑戰。

不同于常規水電站水庫，抽水蓄能電站的上、下水庫是通過選址、總體布置并進行庫容設計、防滲設計等工作，經技術經濟綜合比較確定工程方案，使站點資源得到最優開發和利用。水庫布置與設計是抽水蓄能電站勘測設計中最重要、最核心的環節，水頭差和水庫容量一方面要盡量利用自然條件，同時也要通過設計方案來彌補自然條件的不足。面對我國西部地區抽水蓄能電站大規模、高質量開發建設形勢和要求，全面梳理西部抽水蓄能電站建設所面臨的主要問題，樹立水庫設計系統理念，對優化西部站點資源開發利用、提高項目前期勘測設計質量、推動工程建設進度，都有重要的參考價值和借鑒意義。

1 工程及水庫選址

抽水蓄能電站一般在電網內承擔調峰、填谷、儲能、調頻、調相和緊急事故備用任務，工程選址應滿足電力系統布局及功能要求，電網側蓄能站點多選擇在負荷中心和樞紐變電站附近，為電源側調節服務的工程盡量靠近核電站、大型清潔能源基地等。例如，甘肅玉門昌馬抽水蓄能電站靠近酒泉千萬千瓦級風電基地，距最近的風電場約15 km；新疆阜康抽水蓄能電站距離負荷中心烏魯木齊較近。

西北地區降雨量少蒸發量大，干燥缺水，工程周邊水源的水量、水質條件應作為重點進行考慮，需滿足蓄能電站初期蓄水和運行期補水需求；同時，應科學地處埋好開發與環境保護的關系，合理避讓自然保護區、風景名勝區、水源保護區、森林公園、地質公園等環境敏感區域，盡量減少對城市集鎮、人口聚集區等的淹沒影響，不占或少占基本農田、林地等；另外，工程區施工、交通等條件也需作為考慮的因素。

西部地區常會遇到區域構造復雜、水庫滲漏問題突出、濕陷性黃土等制約抽水蓄能電站選址的不利地質條件。例如，活動斷裂引起的建筑物抗斷問題、高地震動參數相關的抗震設防問題、巖體風化強烈和地下水埋深大引起的水庫滲漏問題以及部分站址存在黃土工程地質問題等。另外，西南地區站址多涉及可溶巖，巖溶相關工程地質問題突出。在站址規劃和水庫選址中，需充分了解基本地質條件的制約因素，避免造成站址和水庫選址的顛覆。

合理利用地形在較近距離形成具有一定高差的上、下水庫是抽水蓄能工程選址的重點。根據工程建設水平及設備制造能力，目前大型純抽水蓄能電站的上、下水庫高差多在300～600 m之間，近期投產的敦化、長龍山、陽江等抽水蓄能電站水頭超過700 m，在建的浙江天臺抽水蓄能電站額定水頭724 m，為目前世界最高水頭大型抽水蓄能電站。另外，上、下水庫進/出水口之間的水平距離決定輸水系統的長度，電站抽水發電水頭損失、輸水隧洞投資以及工程布置等均受此影響，我國抽水蓄能電站距高比一般小于10，多集中分布在2～7之間。上、下水庫水頭差和距高比是抽水蓄能電站工程選址及總體布置的2個重要參數。

2 水庫工程地質勘察

2.1 基本要求

抽水蓄能電站水庫工程地質勘察在不同階段的主要任務都應圍繞水庫滲漏、庫岸穩定、固體徑流以及水庫浸沒等工程地質問題進行，考慮到抽水蓄能電站水庫庫容一般較小，水庫范圍有限，在規劃選點階段庫址選擇均應避開活動斷裂、可能發生嚴重滲漏、大型滑坡與堆積體，以及有礦產分布的區域。與常規水電不同，水庫誘發地震等可不作為水庫工程地質勘察的重點[6-9]。

2.2 西部地區站址工程地質問題勘察

在根據現行規程規范對工程地質勘察的基本要求基礎上，還需結合西部地區特殊工程地質問題進行專項勘察。具體工作有以下幾方面：

(1)活動斷層區。盡早完成工程區地震安全性評價工作，查清活動斷層的分布以及工程區的地震動參數。庫址選擇和水庫設計需采取避讓措施，將活動斷層的影響降到最低，必要時可同時開展水庫工程安全風險評價工作。例如，新疆紅星站址、甘肅黃羊庫址等均涉及活動斷裂問題。

(2)黃土地區。工程地質勘察應關注黃土地震液化、濕陷性、震陷特征等工程地質問題，這些地方需要通過專門勘察評價其對水庫的影響。例如，規劃的甘肅部分站址、陜西神木地區站址涉及黃土地層等。

(3)巖溶問題突出的地區。這些地區應以溶蝕洼地、巖溶滲漏通道對庫盆開挖和防滲措施以及隱伏巖溶、溶洞充填物特征對地下洞室群圍巖穩定的影響作為勘察重點，進行專門巖溶工程地質勘察是水庫設計的前提條件[10-11]。例如，貴州、云南地區等部分站址巖溶發育。

(4)地質環境脆弱區。不良地質條件使得工程區大型滑坡、泥石流及崩塌堆積體普遍發育，庫址選擇應盡量避讓，當無法避讓時，需要通過遙感解譯、地質測繪、現場勘探等對大型滑坡的成因、穩定性及對工程的影響進行分析評價。例如，甘肅黃龍抽水蓄能電站下水庫庫址區崩塌堆積體及滑坡普遍發育。

(5)泥石流沖溝。當庫址選擇在泥石流沖溝內或庫盆范圍內分布泥石流沖溝時，需對沖溝泥石流發育特征和規模進行專項勘察，評價其對水庫工程的影響，并采取必要的防護措施。例如，新疆阜康、阜康東抽水蓄能電站下水庫所在溝道均發生過泥石流。

3 水庫工程設計

3.1 總體布置

目前，已建和在建的抽水蓄能電站的水庫工程呈現出布置靈活，形式多樣化等特點，可為后續開發的西部抽水蓄能電站的水庫工程設計提供廣泛和充分的借鑒經驗。水庫布置形式有以下幾種：

(1)利用溝谷、凹地成庫。利用天然溝谷地形筑壩形成水庫是最常見的建設形式。為獲取高差，電站上水庫多位于溝谷源頭縱坡較緩或山間鞍部等部位。溝谷形水庫設計需要綜合考慮壩高、庫容、擴庫開挖等因素，同時關注地質、水文條件，避免水庫向臨谷滲漏。四周高、中間低、谷底平坦開闊、谷口狹窄的天然凹地是抽水蓄能電站最為理想的水庫地形。例如，廣東梅州抽水蓄能電站的上水庫、湖北桃李溪抽水蓄能電站的上水庫、江西奉新抽水蓄能電站的下水庫均充分利用了凹地地形。為充分利用溝谷、凹地地形，水庫庫周地形高程不足、低于壩頂高程時，還可通過建設擋水壩進行圍擋。

(2)河道型水庫。河道一般為局部區域的最低部位，抽水蓄能電站下水庫布置于河道的情況較為常見。例如，重慶栗子灣抽水蓄能電站的下水庫布置在暨龍河河道、河北邢臺抽水蓄能電站的下水庫布置沙河河道等。河道和溝谷的區別在于河道徑流流量相對較大，這類水庫設計需關注河道導流、泄洪、汛期泥沙等問題，需設置相應的泄洪、防排沙措施。

(3)平、坡地半挖半填形成水庫。當抽水蓄能電站站點建設區域內無相對較好的溝谷地形條件時，可以采用在相對較平緩的區域下部開挖、上部填筑，在坡地靠山側開挖修坡、外側填筑圍合形成水庫。例如，青海哇讓抽水蓄能電站、甘肅黃羊抽水蓄能電站、寧夏牛首山抽水蓄能電站水庫位于相對較平坦的山頂臺地、戈壁灘以及黃河岸邊階地上，采用半挖半填的方式形成水庫。

(4)利用現有水庫。隨著投資主體多元化和傳統水電儲能開發，利用已建成的水庫作為抽水蓄能水庫的工程逐漸增多。一種是上、下水庫均利用現有梯級水庫的混合式抽水蓄能電站。例如，四川葉巴灘抽水蓄能電站、浙江烏溪江抽水蓄能電站、貴州構思抽水蓄能電站等。另一種是利用現有水庫作下水庫、新建上水庫。例如，河南五岳抽水蓄能電站利用五岳水庫作下水庫，青海哇讓抽水蓄能電站利用拉西瓦水庫作下水庫，浙江泰順抽水蓄能電站利用珊溪水庫作下水庫，貴州貴陽抽水蓄能電站利用紅巖水庫作下水庫等。利用已有水庫雖可節約部分工程投資，但實際問題較為復雜，既要滿足各自工程安全和運行要求，也要協調處理好各方關系。抽水蓄能電站建設常采用租賃原有水庫庫容、收購水庫產權、分擔建設費用等利用方式。例如，廣東深圳抽水蓄能電站下水庫利用承擔深圳供水網絡調蓄任務的銅鑼徑水庫，庫容按蓄能和供水調蓄需求擴容改建；河南五岳抽水蓄能電站租賃了五岳水庫一定范圍內的庫容，但在枯水年承擔下游供水灌溉任務時還是按“電調服從水調的原則”運行。西部泥沙嚴重河流上的水庫常在汛期敞泄排沙，另外運行水位變幅較大的水庫、有防洪與排沙等運行要求的水庫，能否作為抽水蓄能電站下水庫需慎重研究。同時，利用已建水庫時需對現有水庫大壩建筑物工程等級、防洪標準、安全標準、耐久性等進行復核，若不滿足作為抽水蓄能電站水庫標準時，應研究采取必要的加固改造措施。

(5)利用礦坑、礦洞。利用廢棄礦坑、礦洞進行抽水蓄能電站建設是礦山綜合治理較好的發展思路和方向[12]。河北灤平抽水蓄能電站是國內首個利用礦坑的項目，江蘇句容石碭山抽水蓄能電站規劃結合地下礦脈走向布置大型地下洞室作為下水庫。利用礦坑、礦洞建設抽水蓄能電站外部條件復雜，技術難度較大，還需處理好礦坑(洞)儲水時對周邊地下水環境的影響問題。

(6)利用河湖。利用天然河湖開發抽水蓄能電站進行過探索和工程實踐。例如，1997年竣工投產的西藏羊卓雍湖抽水蓄能電站利用羊卓雍湖和雅魯藏布江約840 m的水頭差，總裝機容量112 MW，是國內海拔最高、水頭最高的抽水蓄能電站，對西藏電網的安全穩定運行起到過重要作用，該電站目前已停止運行。高山封閉湖泊開發利用的環境長期影響需分析研究，經驗教訓還需要進一步總結，應采取審慎態度。

(7)多個水庫組合。抽水蓄能電站因地制宜布置3個或多個水庫組合，可以充分利用地形優勢，相對布局多個站點投資較省，管理方便，也體現出抽水蓄能電站上、下水庫總體布置形式的靈活多樣、不拘一格。例如，甘肅玉門昌馬抽水蓄能電站預可行性研究階段對工程區進行排查，山頂的照壁山、山腰陰思道溝以及疏勒河河道3個庫址間高差基本均為450 m左右，3個水庫接力運行建設方式裝機可以達到2 400 MW；重慶菜籽壩抽水蓄能電站在山頂開挖筑壩形成上水庫，下水庫位于羊圈河河道，羊圈河臨谷也有合適高差和地形，可以形成更低的水庫，也進行過高中低3庫組合接力的研究；另外，正在進行前期工作的山東青州廟子抽水蓄能電站設置2個上水庫，共用1個下水庫。常規上、下水庫建設模式受到地形地質條件限制、高差過大、庫容無法增大而有合適地形時，單個抽水蓄能電站多個水庫建設模式比多個抽水蓄能站點開發在投資、管理等方面有明顯優勢。

3.2 防洪防沙設計

抽水蓄能電站工程等別一般按照裝機容量確定，裝機容量1 200 MW及以上的抽水蓄能電站工程為一等大(1)型，主要建筑物級別為1級，水庫擋水、泄水建筑物的洪水標準可根據電站廠房的級別確定，按200 a一遇設計、1 000 a一遇校核；當庫容>1 000萬m3時，或水庫下游重要防洪對象有特殊要求時，應將水庫校核洪水標準提高為2 000 a一遇。中小型抽水蓄能電站工程根據工程規模等確定。

當水庫流域面積較小、24 h校核洪水流量小并可全部蓄于庫內，對水位影響不大時可不設泄水建筑物。對水位影響大小的標準可以以正常蓄水位確定壩頂高程，不以校核洪水位控制為原則；超過此標準應進行壩體加高和設置泄水建筑物的技術經濟比較。

抽水蓄能電站水庫設置泄水建筑物的功能和目的是汛期下泄洪水，運行期調控上、下庫庫水總量的恒定。為保證任何時刻都具備調控水量的作用兼顧極端情況水庫放空，需設置進口較低的底孔，同時大壩多為當地材料壩，考慮超泄能力多設置表孔，泄水建筑物多為“底孔+表孔”組合布置。

抽水蓄能電站機組具有高水頭、高轉速、大容量的特點，為避免、減輕機組磨損，過機泥沙要求較高[13]。對于洪水經水庫沉淀后過機泥沙含量仍不能滿足機組運行要求時，首先可考慮洪水期間避沙運行方式；若水庫上游有徑流且洪水期含沙量較大，洪水持續時間長，電站避沙運行調度困難，或水庫泥沙淤積可能對蓄能庫容造成較大影響時，應考慮在攔河壩上游設置攔砂壩以形成蓄能專用水庫。抽水蓄能電站專用水庫一般洪水標準為1 000～2 000 a，考慮優化排沙洞規模，可對標準以下洪水不入庫、20 a或50 a等以上標準洪水入庫方案進行技術經濟比較。

下水庫位于河道、上游有防洪標準低的水利水電工程時，可能遇到梯級水庫安全風險問題。例如，福建永泰抽水蓄能電站、重慶栗子灣抽水蓄能電站下水庫上游均存在已建的水庫，其工程等級、防洪標準等遠低于抽水蓄能電站下水庫，需對上游小水庫潰壩風險進行評價。在潰壩風險分析基礎上，抽水蓄能電站采用抗風險能力強的壩型、預報預警應急降低下水庫水位、利用攔沙庫調蓄潰壩洪水，以及改造上游水庫擋水泄水建筑物等工程措施，保證抽水蓄能電站水庫安全。

3.3 庫容設計

根據上、下水庫地形地質條件及水庫水位差，初擬裝機容量和滿發小時計算抽水蓄能電站所需調節庫容。為充分利用地形條件和站點資源，應盡可能提高站點裝機容量和滿發小時數。例如，衢州江山抽水蓄能電站的水庫地形條件較好，預可行性研究階段將利用小時數從6 h提高到10 h。

受抽水蓄能電站制造水平以及定速機組穩定運行限制，水泵工況最大揚程和水輪機工況最小水頭的比值控制嚴格[9]，水庫水位變幅、特征水位均受此到影響。當地形地質條件允許時，可考慮加高大壩抬高水位等方式得到有效調節庫容。當自然地形不滿足庫容條件及要求時，可考慮擴庫開挖，滿足庫容要求的同時解決大壩填筑材料需求，并盡量做到開挖填筑土石方平衡。例如，陜西曹坪抽水蓄能電站上水庫在避讓秦嶺生態保護紅線前提下，為盡量獲取并利用水頭、提高裝機容量，增加壩高后上水庫死庫容達600萬m3以上，結合工程區環保要求，初擬將工程棄渣全部置于上水庫死庫容內。

工程區內無相對較好溝谷地形條件，采用大開挖、高填筑人工改造地形也是可行的方法，但方案技術經濟性需要進行綜合考量。例如，江蘇句容抽水蓄能電站上水庫瀝青混凝土面板堆石壩最大壩高約182 m，庫底最大回填高度超過120 m，取得175 m額定水頭，上水庫工程投資約15億元；遼寧大雅河抽水蓄能電站利用大雅河水庫作為下水庫，上水庫位于大雅河左岸山頂部位，通過開挖山脊、順山脊兩側筑壩形成上水庫，上水庫工程投資約20億元。

3.4 防滲設計

考慮水庫庫容大小、有無徑流補給、工程地質條件、防滲形式的可靠性等因素，抽水蓄能電站庫盆日滲漏量可按不超過總庫容的1/2 000～1/5 000控制[14]，西部地區氣候干燥，蒸發量大降雨量少，損失的水量一般需要補水，宜采用較高的防滲標準；另外，滲水可能對工程區水文地質條件造成變化產生滲透破壞的抽水蓄能電站上水庫一般防滲要求較高。目前常用的上、下庫防滲標準分別為1、3 Lu。當徑流量比蒸發、滲漏損失大時，在不影響水工建筑物滲透穩定的前提下，可以研究對防滲標準進行適當放寬[15]。

當水庫庫周地下水位低于水庫正常蓄水位范圍較大、相對不透水層埋藏深度較大或庫盆發育巖溶等情況時，水庫需采用全庫盆防滲。全庫盆防滲是抽水蓄能電站區別于常規水電站的特點之一，瀝青面板、混凝土面板以及復合防滲組合形式是主流的全庫盆防滲形式。

混凝土面板堆石壩具有技術成熟、施工方便等優點，應用十分廣泛，約60%的抽水蓄能電站的大壩采用此壩型。例如，北京十三陵抽水蓄能電站的上水庫等。但是混凝土面板永久分縫多，施工質量控制難度大，溫度控制要求高，易產生滲漏缺陷。

瀝青混凝土面板適應不均勻沉降能力強，防滲整體性和可靠性較好，施工及維修簡單，浙江天荒坪抽水蓄能電站的上水庫是我國首座采用全庫盆瀝青混凝土防滲的抽水蓄能電站[16-17]，其后建成的河北張河灣抽水蓄能電站、內蒙古呼和浩特抽水蓄能電站、山東沂蒙抽水蓄能電站等一批工程均成功采用了瀝青混凝土全庫盆防滲形式，特別是呼和浩特蓄能電站證明了瀝青混凝土在極端寒冷條件下防滲的可靠性；但瀝青混凝土面板施工攤鋪要求岸坡較緩，狹窄地形條件下會造成開挖量增加較多，影響工程的經濟性。

土工膜防滲適應變形能力強，在國內外水電工程有所應用，但考慮其耐久性、大變幅水位波動適應能力、運行維護等因素，目前我國僅在水庫庫底防滲中得以應用，其與岸坡防滲的連接形式需重點研究。例如，江蘇溧陽抽水蓄能電站、山東泰安抽水蓄能電站、江蘇句容抽水蓄能電站等采用庫底土工膜復合防滲。另外，不同材料的土工膜價格差異較大，技術指標也不同，需根據工程特點研究選用。

有些工程還在水庫庫底采用了黏土鋪蓋防滲。例如，河南寶泉抽水蓄能電站、安徽瑯琊山抽水蓄能電站、江西洪屏抽水蓄能電站等。

西部地區地下水位較低，上、下水庫可能均需全庫盆防滲。例如，寧夏牛首山抽水蓄能電站、內蒙烏海抽水蓄能電站、青海格爾木南山口抽水蓄能電站、甘肅黃羊抽水蓄能電站、甘肅皇城抽水蓄能電站、甘肅玉門昌馬抽水蓄能電站等。

當水庫庫周地下水位高于正常蓄水位、局部低于正常蓄水位時，僅針對壩肩、壩基或庫周進行局部防滲，一般采用帷幕、防滲墻等進行垂直防滲，處理方式與常規水電站相同。

3.5 壩型選擇

抽水蓄能電站水庫的特點是水位變幅大，升降頻繁，水庫大壩設計常采用“以庫定壩、以料定壩”的原則，充分利用庫內天然建筑材料。采用全庫盆防滲的水庫，為保證防滲體整體性，便于施工，壩體防滲形式一般與庫盆防滲形式一致。

國內已建和在建的抽水蓄能電站中采用土石壩壩型約占80%以上，結合庫內料源條件，混凝土面板堆石壩、瀝青心墻堆石壩適用性強，是抽水蓄能電站水庫大壩最為常見的2種壩型。其中，結合工程區黏土料源情況，黏土心墻壩型應用不多，約占5%；混凝土面板堆石壩壩體斷面小侵占庫容小，技術成熟，運行維護方便，應用較多；瀝青心墻堆石壩壩體填筑量大，但對壩料要求相對較低，壩基地質條件和壩料較差時應用較多。

壩址地質條件好、河谷狹窄，泄洪流量較大時，混凝土重力壩的優勢將得到體現。例如，福建周寧抽水蓄能電站、廣東陽江抽水蓄能電站、廣東梅州抽水蓄能電站等。考慮壩體應力、變形對水位頻繁變動的適應性等因素，目前新建抽水蓄能電站的水庫大壩還沒有采用拱壩壩型的實際應用案例。

3.6 補水工程

西北地區降水稀少、氣候干旱，抽水蓄能電站的上、下水庫面臨天然徑流量少、蒸發量大、水量損失較大等問題，相對南方的抽水蓄能電站，水庫初期蓄水和運行期補水相對困難，一般設置專門的補水工程，從工程區附近河流、湖泊抽水至下水庫，水源含沙量大還需設置沉淀池等保證水質滿足電站要求，同時還需要協調考慮水權分配、用水許可等問題。例如，寧夏牛首山抽水蓄能電站、內蒙古烏海抽水蓄能電站等工程都設置了泵站從黃河抽水，青海格爾木南山口抽水蓄能電站從格爾木河取水，這些電站均設置了沉沙池等處理措施。

4 水庫工程施工組織設計

4.1 關鍵線路與進度安排

一般情況下，抽水蓄能電站首臺機組投產發電的關鍵線路為地下廠房洞室群施工→機組安裝→輸水系統充排水與機組有水調試。從廠房頂拱開挖至首臺機組發電的主體工程施工期通常在48～60個月左右，其中開挖支護工期受地質條件差異的影響，變化范圍較大，多在18～36個月。

上、下水庫建設與蓄水過程作為次關鍵線路。受西部地區復雜建設條件、蓄水水源相對缺乏等因素影響，如導流和蓄水規劃、庫盆防滲方案、筑壩料源方案、土石方平衡方案等考慮不周，或者蓄水水源等發生重大調整，則可能遲滯上、下水庫建設和蓄水進程，使得上、下水庫建設與蓄水過程轉變成為關鍵線路。因此，上、下水庫筑壩料源、土石方平衡、中轉場地、導流和蓄水規劃等方面研究論證工作有必要加強。此外，上、下水庫連接道路往往是籌建準備期的關鍵線路項目，加強其方案比選論證工作也十分重要。

4.2 施工導截流及蓄水

導流和蓄水規劃需重點考慮區域和站址水文條件、蓄水水源條件，合理確定導流標準、導流方案、蓄水時機和蓄水規劃等，其中施工期洪水特性、工程防洪度汛要求和導流建筑物布置條件很大程度上決定了上、下水庫導流方案，蓄水水源及其可及性很大程度決定了工程蓄水規劃方案。根據目前實踐經驗，西部地區的上水庫多為半挖半填形成，匯流面積較小，一般以臨時截排和抽排為主，不設置專門的施工導流建筑物，例如，陜西鎮安抽水蓄能電站和新疆阜康抽水蓄能電站。或者，根據需要設置規模較小的導流建筑物，例如，重慶蟠龍抽水蓄能電站。

由于上水庫蓄水較為困難，近年來一般考慮水泵工況啟動。甘肅、青海、陜西等地的不少項目下水庫也面臨蓄水難問題。有的抽水蓄能電站初期蓄水需要2～3 a，需要合理安排好水庫施工及蓄水計劃。

水庫位于山區小支流上的工程，可能存在洪峰流量大，泥石流等地質災害等問題。例如，新疆阜康抽水蓄能電站，除考慮采用導流建筑物與泄洪排沙洞全結合布置解決下水庫大基坑導流問題外，為解決攔河壩干地施工問題，還制定了小基坑導流方案。

另外，利用已有水庫的抽水蓄能電站項目，進/出水口施工方案的可靠性也需要重點研究。

4.3 土石方平衡

筑壩料源需重點考慮工程開挖料的高效合理利用，合理安排開挖填筑進度庫盆開挖料直接上壩。從已有工程實踐看，通過加強現場組織管理，利用壩后壓坡體合理匹配壩料開挖和分區堆存進度，可大幅降低轉存量，優化土石方平衡。近期規劃建設的西部地區一些工程庫址地質條件相對較差，庫盆開挖料無法作為混凝土骨料料源或堆石壩主堆石區料源，為保證料源供應、降低土石方平衡難度，一般需考慮配置專門的石料場和轉存場地，并在實施過程中動態調整優化，盡量避免出現蟠龍、鎮安等抽水蓄能電站建設過程中遇到的壩料質量和儲量偏離預期、土石方平衡調配困難的情況。

采用瀝青混凝土面板、心墻防滲時，所需堿性骨料料源往往面臨方量不大、運距遠等問題，也需提前統籌考慮。

4.4 冬季施工

西部地區冬季低溫嚴寒，抽水蓄能電站的水庫工程建設冬季施工面臨混凝土、瀝青混凝土的保溫、抗凍等問題。呼和浩特抽水蓄能電站、敦化抽水蓄能電站、豐寧抽水蓄能電站、荒溝抽水蓄能電站等項目以及類似地區的常規水電站[18-20]積累了豐富的工程實踐經驗。目前，面板冬季越冬保溫方面總體仍缺乏比較完善有效的措施，普通的保溫被覆蓋措施往往面臨冬季風大導致固定困難且無法同步保濕等窘境，實際保溫效果參差不齊，需面向面板防裂和表面保護的目標需求開展進一步的創新研究和試點示范工作，特別關注現場實際施工技術要求、施工方法和質量控制措施。抗凍方面，總體上不存在制約性的技術問題，但后續規劃建設的項目將面臨更低的極端溫度、更高的凍融循環次數，土工膜材料寒冷條件施工和保護還缺乏實踐經驗，水庫工程冬季施工仍需開展深入的專項研究和論證工作。

5 結 語

在抽水蓄能電站大規模、高質量開發建設形勢要求下，本文系統梳理了抽水蓄能電站的水庫工程設計理念和基本設計方法，對提高抽水蓄能電站項目前期勘測設計質量、促進并推動西部抽水蓄能電站的工程建設有十分重要的意義。

西部抽水蓄能電站工程選址應在考慮電源側、電網側需求的同時，充分考慮工程地形地質條件、水源條件，保護脆弱的生態、避讓環境敏感區域，減少對城市集鎮、人口聚集區等影響，不占或少占基本農田、林地等，科學選址，平衡好開發與保護的關系。

結合西部特有的工程地質問題進行針對性勘察，合理的勘測周期、合適的勘察手段是充分揭示工程地質條件的前提，也是電站建設和運行的基礎。

與常規水電站水庫不同，抽水蓄能電站的上、下水庫要按照系統設計理念，對水頭差、庫容、水位及防滲等進行統籌研究，結合工程建設條件因地制宜，采用靈活多樣的布置方案，充分挖掘、利用好資源條件。平臺地及坡地半挖半填、全庫盆防滲、設置攔沙壩及排沙洞形成專用庫、設置專用補水工程等是西部地區抽水蓄能電站的特點。

西部地區抽水蓄能電站施工組織設計在施工場地和道路布置、施工用水保障、土石方平衡與壩料質量控制、施工進度蓄水安排、冬季施工、環境保護和水土保持等方面都面臨更多的挑戰和難題，需做好施工組織和統籌策劃工作。