壩式水電站
Dam Type Hydroelectric Station

在河道上攔河筑壩抬高上游水位,形成較大的上下游水位差,構(gòu)成水電站水頭,這種水能開發(fā)方式稱為壩式開發(fā)。采用壩式開發(fā)的水電站稱為壩式水電站。壩式開發(fā)可用形成的蓄水庫調(diào)節(jié)流量,使得水能利用程度較充分。蓄水庫可同時解決防洪、供水等部門的水利問題。壩式水電站一般建設(shè)在非溢流壩段,常見的是河床式水電站與壩后式水電站。

河床式水電站

河床式水電站大多建造在河流中下游河道底坡平緩的河段上。水電站廠房與壩排成一體,共同阻擋河水,這種壩一般不高,中小水電站水頭為10m左右,主要靠流量大出力,屬低水頭大流量型水電站,圖1是河床式水電站廠房橫剖面圖。

河床式水電站廠房

圖1--河床式水電站廠房橫剖面圖

下面請看河床式水電站廠房橫剖面動畫

河床式水電站廠房橫剖面動畫

河床式水電站水頭低,不會形成大面積水庫,通常建在河流的中下游。河床式水電站樞紐最常見的布置方式是泄水閘(或溢流壩)在河床中部,廠房建在一邊或兩邊。廣西西津水電站是河床式水電站,圖2是該電站照片,左側(cè)是溢流壩攔截河水,右側(cè)是河床式廠房即攔截河水又讓通過的河水推動水輪機(jī)發(fā)電。

西津水電站

圖2 --西津水電站(圖片來自網(wǎng)絡(luò))

西津水電站樞紐總壩長約800m,最大壩高41m,平均落差20m。圖片左側(cè)是土壩重力壩;靠中部是溢流壩,用于宣泄洪水,溢流壩段長112m;右側(cè)是河床式廠房,廠房段長132m,廠房即攔截河水又讓通過的河水推動水輪機(jī)發(fā)電,主廠房長103.5m、寬58.35m、高60.9m,廠房內(nèi)安裝4臺轉(zhuǎn)漿式水輪發(fā)電機(jī)組,總裝機(jī)容量23.44萬kW。

湖北葛洲壩水利樞紐是大型河床式水電站,大壩為混凝土重力壩,全長2595 米,最大壩高5 3 . 8 米,大壩布置從右岸起:大江沖沙閘、一號船閘、大江電站廠房、二江泄水閘、二江電站廠房、二號船閘、三江沖沙閘、三號船閘,葛洲壩水庫總庫容15.8億立方米。圖3是葛洲壩水利樞紐的照片(三江部分太遠(yuǎn)未標(biāo)識)。

葛洲壩水利樞紐

圖3--葛洲壩水利樞紐(圖片來自網(wǎng)絡(luò))

二江泄水閘是主要泄水通道,是敞開式平底泄水閘,有9 個閘段,共2 7 個閘孔。敞開式平底泄水閘的上部沒有阻擋水流的胸墻或檔板,閘通道的底板是平直的,所以泄流能力大,有利于泄洪、沖沙、過木、排污、排冰等。

發(fā)電站采用低水頭軸流式水輪機(jī),大江電站廠房裝有14 臺各為1 2 . 5萬千瓦的水輪發(fā)電機(jī)組;二江電站廠房裝有2 臺17 萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組與5 臺1 2 . 5萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組,葛洲壩電站裝機(jī)總?cè)萘繛? 7 1. 5 萬千瓦。

壩后式水電站

當(dāng)開發(fā)河段允許筑較高的壩蓄水來獲得較大的水頭時,由于上游水壓力較大,水電站廠房本身的結(jié)構(gòu)和重量已不足以維持穩(wěn)定,無法擋水,必須筑建專門的大壩擋水,將廠房布置在壩的下游側(cè),這種布置稱為壩后式水電站,圖4 是壩后式水電站廠房橫剖面圖,在廠房中安裝水輪機(jī)水輪發(fā)電機(jī)

壩后式水電站廠房橫剖面圖

圖4--壩后式水電站廠房橫剖面圖

壩后式水電站常建于河流中或上游的高山峽谷中,可得到中高水頭的落差。

世界上最大的水電站我國的三峽水電站就是壩后式水電站,采用混凝土重力壩。圖5是從下游遠(yuǎn)方眺望三峽水電站的照片,在照片中標(biāo)出了主要壩段的分布:大壩中間部分是泄洪壩段,兩側(cè)是發(fā)電廠房壩段,再兩側(cè)是非溢流壩段

三峽大壩全長2309.47米,中部泄流壩長483米,最大壩高181米,水頭約110米。

三峽水電站大壩圖

圖5--三峽水電站大壩圖(圖片來自網(wǎng)絡(luò))

泄洪壩段的上部有壩頂溢流表孔22個,在壩體下方有深孔泄洪通道23個,表孔溢流通道與深孔泄洪通道間隔分布,圖6左圖是泄洪壩段的剖面示意圖,圖中把表孔溢流通道與深孔泄洪通道在同一張圖相疊表現(xiàn)。

泄洪主要通過深孔泄洪,可有效帶走上游淤積泥沙,在大洪水時進(jìn)行溢流泄洪。

三峽大壩剖面圖

圖6--三峽大壩剖面圖

圖7照片是大壩深孔泄洪狀態(tài)。

三峽大壩泄洪狀態(tài)

圖7--三峽大壩泄洪狀態(tài)(圖片來自網(wǎng)絡(luò))

泄洪壩段的兩側(cè)是發(fā)電廠房壩段,發(fā)電廠房在大壩后方,水輪機(jī)引水管道從壩體穿過向下引入發(fā)電廠房,見圖6左圖。在廠房壩段的下方還設(shè)有若干個沖沙孔

壩后廠房布置

圖8--壩后廠房布置(圖片來自網(wǎng)絡(luò))

左側(cè)廠房安裝14臺70萬千瓦水電機(jī)組,采用混流式水輪機(jī),右側(cè)廠房安裝12臺70萬千瓦水電機(jī)組;在右岸大壩“白石尖”山體內(nèi)的地下廠房有6臺70萬千瓦水電機(jī)組,這樣共有70萬千瓦水電機(jī)組32臺,加上兩臺5萬千瓦電源機(jī)組,三峽電站總裝機(jī)容量達(dá)到2250萬千瓦。

壩式水電站地下廠房

壩后式水電站根據(jù)地形與地質(zhì)情況,采用把發(fā)電廠房建在壩側(cè)的山體內(nèi)的地下廠房,地下廠房由主廠房洞室、主變壓器洞室與引水、供氣等隧洞組成,在山體內(nèi)開鑿而成。

我國的四川省宜賓縣金沙江下游建設(shè)的向家壩水電站采用實體重力壩,最大壩高161米,壩頂長937.5米。水電站除了在靠左岸建設(shè)壩后廠房外,在右岸山體內(nèi)開挖了地下廠房。地下廠房由主廠房洞室與主變壓器洞室組成,4條引水隧洞從上游岸邊連通廠房4臺水輪機(jī),4條尾水隧洞并為2條后通往下游江邊,除此還有進(jìn)廠交通洞、通風(fēng)洞、排水洞、出線洞、母線洞、安全兼施工洞等。

圖9是向家壩水電站的立體布置示意圖,圖左側(cè)山體透明顯示,可看到內(nèi)部的地下廠房(橙色部分)與相關(guān)隧洞水管、主要通道的布置概況。

向家壩水電站立體布置圖

圖9--向家壩水電站立體布置圖(圖片來自網(wǎng)絡(luò))

圖10--是在建的向家壩水電站照片

向家壩水電站

圖10--向家壩水電站(圖片來自網(wǎng)絡(luò))

向家壩水電站的地下廠房與壩后廠房各安裝4臺80萬千瓦的水輪發(fā)電機(jī)組,總裝機(jī)容量640萬千瓦。

許多采用拱壩的水電站,因地形狹窄,廠房只能建在地下,我國二十世紀(jì)建成的最大的水電站二灘水電站就采用地下式廠房。圖6是二灘水電站照片。

二灘水電站

圖11--二灘水電站(圖片來自網(wǎng)絡(luò))

二灘水電站位于雅礱江下游,距離金沙江的匯合口約 40km ,距攀枝花市約40km,壩址處于高山狹谷中。大壩為混凝土雙曲拱壩,壩頂弧長775m,最大壩高240m。廠房在照片右下方山體內(nèi),是地下式廠房,廠房內(nèi)布置6臺單機(jī)容量55萬kW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組。

壩式水電站建庫攔截河水,可通過水庫調(diào)節(jié)流量,使得水能利用程度較充分。同時水庫可解決防洪、供水等水利問題,綜合利用效益高。但是,由于壩的工程量大,而且會帶來庫區(qū)土地、森林、礦藏淹沒損失等環(huán)境問題,同時移民安置也是困難問題,所以壩式水電站是投資大、工期長的大型工程。

 
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