水電站樞紐布置就是通過(guò)壅(擋)水建筑物(閘、壩、河床式廠房等)、泄水建筑物、引水系統(tǒng)和發(fā)電廠房、變壓器場(chǎng)和開(kāi)關(guān)站等的合理布局,承擔(dān)水力發(fā)電主要任務(wù)。在多泥沙的河流上,為減少水庫(kù)內(nèi)泥沙淤積,以及防止有害泥沙進(jìn)入水輪機(jī)和堵塞進(jìn)水口,需設(shè)置導(dǎo)、排、攔沙建筑物,比如在靠近發(fā)電進(jìn)水口處設(shè)置沖沙底孔、攔沙坎等。在通航的河流上,設(shè)置過(guò)壩設(shè)施,如船閘、升船機(jī)等。在有洄游魚(yú)類的河流上,設(shè)過(guò)魚(yú)設(shè)施,如魚(yú)道、升魚(yú)機(jī)等。有的工程要求具備供水、灌溉功能,因此需設(shè)置供水、灌溉取水設(shè)施。
水電站樞紐各建筑物布置的合理性決定了電站功能和效益發(fā)揮的好壞。水電樞紐的布置要因地制宜,既要滿足樞紐的各項(xiàng)任務(wù)和功能的要求,又要適合樞紐區(qū)的地形、地質(zhì)、水文、氣象等自然條件,便于施工和導(dǎo)流,有利于節(jié)省投資和縮短工期。
樞紐建筑物布置中首先選擇適宜修建攔河大壩的壩址,其次還要考慮泄水和引水發(fā)電建筑物的位置。一般情況下,大壩壩址希望選擇在河床砂卵礫石等覆蓋層不要太深、兩岸山體雄厚且地形完整、壩址區(qū)滑坡等物理地質(zhì)現(xiàn)象不發(fā)育的河段。我們國(guó)家地域?qū)拸V,江河所在區(qū)域的地質(zhì)背景各不相同、且很復(fù)雜,如在西南、西北地區(qū)較多河流處于高地震區(qū),所以大自然往往給不了我們所希望建壩的理想條件。不同的地形地質(zhì)條件,結(jié)合修筑大壩的料源條件等,可以選擇混凝土壩、土石壩以及混凝土與土石混合壩壩型與之適應(yīng),因此就形成了混凝土壩樞紐、土石壩樞紐和混合壩樞紐的布置。當(dāng)然選擇什么樣樞紐布置,需要通過(guò)地形地質(zhì)條件、樞紐布置條件、施工條件、建設(shè)征地、工程投資等方面綜合比較后,選擇較優(yōu)的布置方案。
不同壩型的樞紐,其泄水、引水發(fā)電建筑物布置可以根據(jù)具體條件有不同的布置方式。比如三峽水電站,壩址區(qū)河谷寬闊,兩岸為低山丘陵、地形低緩,地基巖性以閃云斜長(zhǎng)花崗巖為主,屬半堅(jiān)硬~堅(jiān)硬巖體,壩址區(qū)有寬闊的地形、且?guī)r體堅(jiān)硬,同時(shí)考慮工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)高、洪峰流量較大以及長(zhǎng)江通航要求,需要設(shè)置具有泄流能力大的泄洪設(shè)施以及過(guò)壩通航設(shè)施,由于河谷較寬,還可以將安裝26臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組的發(fā)電廠房布置在河床,因此選擇修建混凝土壩樞紐最為合適。三峽水電站樞紐建筑物布置為水流主流方向的主河床壩段設(shè)置22個(gè)表孔加23個(gè)深孔的泄洪設(shè)施,這樣布置有利于上、下游泄洪水流與河道中水流的銜接,能夠妥善解決下泄水流的消能、防沖、防淤等問(wèn)題,避免對(duì)岸坡和其他建筑物的安全和運(yùn)行造成不利影響;泄洪壩段兩側(cè)分別設(shè)置發(fā)電廠房壩段和非溢流壩段,單線一級(jí)垂直升船機(jī)以及雙線五級(jí)連續(xù)船閘布置在左岸,避開(kāi)了泄洪下泄水流對(duì)發(fā)電或過(guò)壩船只的影響;考慮長(zhǎng)江的泥沙情況,為減少水庫(kù)淤積較大以及泥沙堵塞電站進(jìn)水口和有害泥沙進(jìn)入水輪機(jī),分別在左右岸廠房附近設(shè)置了排沙孔和沖沙孔。其他,如黃河上的小浪底水利水電樞紐,由于河床覆蓋層深厚,適宜布置土石壩樞紐,河床布置了土心墻壩,岸邊布置了泄水建筑物和引水發(fā)電廠房;瀾滄江上的小灣水電站有較優(yōu)的地形地質(zhì)條件,適合布置混凝土拱壩樞紐,因此壩身布置了泄洪設(shè)施,而在岸邊布置了地下廠房;等等……。總之,考慮壩址區(qū)不同的自然條件,可以選擇合適的樞紐布置,來(lái)滿足電站的功能要求。
自我國(guó)第一座水電站石龍壩建成至今已有一百多年的歷史,尤其在上世紀(jì)80年代以來(lái),我國(guó)的水電事業(yè)蓬勃發(fā)展,至今已建成很多的水電站,遍布在祖國(guó)的大江南北,建成的水電站絕大多數(shù)發(fā)揮了巨大的效益。比如三峽水電站自投入運(yùn)行以來(lái),不僅發(fā)揮了巨大的發(fā)電效益,而且將下游荊江河段的防洪標(biāo)準(zhǔn)由目前的約10年一遇提高到100年一遇;改善了長(zhǎng)江特別是重慶至宜昌段的航道條件,對(duì)發(fā)展長(zhǎng)江航運(yùn)事業(yè)發(fā)揮了積極作用;此外,還具有巨大的養(yǎng)殖、旅游等方面的效益,三峽水電站是一座綜合效益顯著的水利水電樞紐。
但在早期興建的水電站中,除了較多地考慮工程技術(shù)問(wèn)題、工程投資和發(fā)電等效益外,對(duì)移民、占地等社會(huì)環(huán)境以及環(huán)境保護(hù)等重視不夠。尤其在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代,政府一聲令下,工程建設(shè)區(qū)居民無(wú)條件搬遷,對(duì)搬遷的移民以及其賴以生存的耕地等幾乎沒(méi)有賠償和補(bǔ)償,建設(shè)征地移民安置問(wèn)題不會(huì)是工程選址的制約問(wèn)題,其造成的大量耕地淹沒(méi)是不可恢復(fù)的。同樣,那時(shí)興建了較多的“引水式”電站,比如岷江上游布置了較多的引水式梯級(jí)電站,造成較長(zhǎng)河段脫水的問(wèn)題,引起了“環(huán)保風(fēng)暴”。這些樞紐布置在目前看來(lái),是一些有缺陷的水電樞紐布置。隨著時(shí)代的進(jìn)步,人們對(duì)社會(huì)環(huán)境和公共環(huán)境意識(shí)的提高,對(duì)土地利用、移民生存環(huán)境以及環(huán)境保護(hù)的要求逐漸提高。水電站建設(shè)者們充分意識(shí)到了這些問(wèn)題和要求,目前水電站建設(shè)中建設(shè)征地移民安置和環(huán)境保護(hù)是選址時(shí)考慮的重要因素,甚至可以一票否決;同時(shí)還加強(qiáng)了改善移民生產(chǎn)生活以及環(huán)境保護(hù)的種種措施,比如選址時(shí)少占用耕地等,對(duì)移民建立起長(zhǎng)效補(bǔ)償機(jī)制,通過(guò)設(shè)置生態(tài)泄水閘或生態(tài)放水孔等泄放生態(tài)流量消除脫水河段,高壩大庫(kù)中設(shè)置分層取水取水口下泄不同溫度的水以利于下游河道魚(yú)類生長(zhǎng),等等……,這些措施得到了有效的實(shí)施。
目前,水電站建設(shè)始終貫徹一個(gè)理念,即建設(shè)可持續(xù)發(fā)展的、環(huán)境友好型的、可再生清潔能源的水電站;同時(shí)建設(shè)一座水電站,帶動(dòng)一方的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。我們堅(jiān)信,水電站建設(shè)者們一定以保護(hù)好我們賴以生存的地球?yàn)榧喝危瑫r(shí)通過(guò)水電站建設(shè)發(fā)揮的效益來(lái)造福于人類。
責(zé)任編輯: 江曉蓓