水电科普：水电站的枢纽布置-北极星水力发电网

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水电站枢纽布置就是通过壅（挡）水建筑物（闸、坝、河床式厂房等）、泄水建筑物、引水系统和发电厂房、变压器场和开关站等的合理布局，承担水力发电主要任务。在多泥沙的河流上，为减少水库内泥沙淤积，以及防止有害泥沙进入水轮机和堵塞进水口，需设置导、排、拦沙建筑物，比如在靠近发电进水口处设置冲沙底孔、拦沙坎等。在通航的河流上，设置过坝设施，如船闸、升船机等。在有洄游鱼类的河流上，设过鱼设施，如鱼道、升鱼机等。有的工程要求具备供水、灌溉功能，因此需设置供水、灌溉取水设施。

水电站枢纽各建筑物布置的合理性决定了电站功能和效益发挥的好坏。水电枢纽的布置要因地制宜，既要满足枢纽的各项任务和功能的要求，又要适合枢纽区的地形、地质、水文、气象等自然条件，便于施工和导流，有利于节省投资和缩短工期。

枢纽建筑物布置中首先选择适宜修建拦河大坝的坝址，其次还要考虑泄水和引水发电建筑物的位置。一般情况下，大坝坝址希望选择在河床砂卵砾石等覆盖层不要太深、两岸山体雄厚且地形完整、坝址区滑坡等物理地质现象不发育的河段。我们国家地域宽广，江河所在区域的地质背景各不相同、且很复杂，如在西南、西北地区较多河流处于高地震区，所以大自然往往给不了我们所希望建坝的理想条件。不同的地形地质条件，结合修筑大坝的料源条件等，可以选择混凝土坝、土石坝以及混凝土与土石混合坝坝型与之适应，因此就形成了混凝土坝枢纽、土石坝枢纽和混合坝枢纽的布置。当然选择什么样枢纽布置，需要通过地形地质条件、枢纽布置条件、施工条件、建设征地、工程投资等方面综合比较后，选择较优的布置方案。

不同坝型的枢纽，其泄水、引水发电建筑物布置可以根据具体条件有不同的布置方式。比如三峡水电站，坝址区河谷宽阔，两岸为低山丘陵、地形低缓，地基岩性以闪云斜长花岗岩为主，属半坚硬~坚硬岩体，坝址区有宽阔的地形、且岩体坚硬，同时考虑工程的防洪标准高、洪峰流量较大以及长江通航要求，需要设置具有泄流能力大的泄洪设施以及过坝通航设施，由于河谷较宽，还可以将安装26台水轮发电机组的发电厂房布置在河床，因此选择修建混凝土坝枢纽最为合适。三峡水电站枢纽建筑物布置为水流主流方向的主河床坝段设置22个表孔加23个深孔的泄洪设施，这样布置有利于上、下游泄洪水流与河道中水流的衔接，能够妥善解决下泄水流的消能、防冲、防淤等问题，避免对岸坡和其他建筑物的安全和运行造成不利影响；泄洪坝段两侧分别设置发电厂房坝段和非溢流坝段，单线一级垂直升船机以及双线五级连续船闸布置在左岸，避开了泄洪下泄水流对发电或过坝船只的影响；考虑长江的泥沙情况，为减少水库淤积较大以及泥沙堵塞电站进水口和有害泥沙进入水轮机，分别在左右岸厂房附近设置了排沙孔和冲沙孔。其他，如黄河上的小浪底水利水电枢纽，由于河床覆盖层深厚，适宜布置土石坝枢纽，河床布置了土心墙坝，岸边布置了泄水建筑物和引水发电厂房；澜沧江上的小湾水电站有较优的地形地质条件，适合布置混凝土拱坝枢纽，因此坝身布置了泄洪设施，而在岸边布置了地下厂房；等等……。总之，考虑坝址区不同的自然条件，可以选择合适的枢纽布置，来满足电站的功能要求。

自我国第一座水电站石龙坝建成至今已有一百多年的历史，尤其在上世纪80年代以来，我国的水电事业蓬勃发展，至今已建成很多的水电站，遍布在祖国的大江南北，建成的水电站绝大多数发挥了巨大的效益。比如三峡水电站自投入运行以来，不仅发挥了巨大的发电效益，而且将下游荆江河段的防洪标准由目前的约10年一遇提高到100年一遇；改善了长江特别是重庆至宜昌段的航道条件，对发展长江航运事业发挥了积极作用；此外，还具有巨大的养殖、旅游等方面的效益，三峡水电站是一座综合效益显著的水利水电枢纽。

但在早期兴建的水电站中，除了较多地考虑工程技术问题、工程投资和发电等效益外，对移民、占地等社会环境以及环境保护等重视不够。尤其在计划经济时代，政府一声令下，工程建设区居民无条件搬迁，对搬迁的移民以及其赖以生存的耕地等几乎没有赔偿和补偿，建设征地移民安置问题不会是工程选址的制约问题，其造成的大量耕地淹没是不可恢复的。同样，那时兴建了较多的“引水式”电站，比如岷江上游布置了较多的引水式梯级电站，造成较长河段脱水的问题，引起了“环保风暴”。这些枢纽布置在目前看来，是一些有缺陷的水电枢纽布置。随着时代的进步，人们对社会环境和公共环境意识的提高，对土地利用、移民生存环境以及环境保护的要求逐渐提高。水电站建设者们充分意识到了这些问题和要求，目前水电站建设中建设征地移民安置和环境保护是选址时考虑的重要因素，甚至可以一票否决；同时还加强了改善移民生产生活以及环境保护的种种措施，比如选址时少占用耕地等，对移民建立起长效补偿机制，通过设置生态泄水闸或生态放水孔等泄放生态流量消除脱水河段，高坝大库中设置分层取水取水口下泄不同温度的水以利于下游河道鱼类生长，等等……，这些措施得到了有效的实施。

目前，水电站建设始终贯彻一个理念，即建设可持续发展的、环境友好型的、可再生清洁能源的水电站；同时建设一座水电站，带动一方的经济发展。我们坚信，水电站建设者们一定以保护好我们赖以生存的地球为己任，同时通过水电站建设发挥的效益来造福于人类。

（水电顾问集团苏丽群/供稿）

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