吉林省和龍抽水蓄能電站上水庫庫址比選

陳全寶，徐唯強，劉震震

（中水東北勘測設計研究有限責任公司，吉林 長春 130021）

1 工程概況

吉林省和龍抽水蓄能電站位于吉林省延邊朝鮮族自治州和龍市西城鎮中鄉村附近，電站裝機容量1 800 MW，單機容量300 MW。站址區屬圖們江水系，上水庫位于華集溝南分水嶺外側古洞河支岔，流域面積為0.95 km2，正常蓄水位1 144.00 m，死水位1 112.00 m，調節庫容1 526×104m3；下水庫位于華集溝主河道上、三十三號溝下游處，流域面積為50.60 km2，正常蓄水位592.00 m，死水位568.00 m，調節庫容1 759×104m3。電站額定水頭532 m，上下水庫之間的直線距離為3 930 m，距高比為7.2。

根據上水庫庫址附近的地形、地質條件，初步擬定兩個上水庫庫址，分別為上水庫北支溝和上水庫南支溝，兩庫址壩軸線相距約900.00 m。兩處庫址庫盆均為天然庫盆，均三面環山，山體雄厚。

2 地形地質條件

2.1 上水庫北支溝庫址方案

上水庫位于華集溝南分水嶺外側古洞河支岔北支洞頂部，為一南、北、東三面環山的洼地，由一條近南北向和一條東西向的小沖溝組成，庫區呈“蝴蝶”形。正常蓄水位高程1 144.00 m，庫周岸坡地形較緩，地形坡度一般為10°～15°。北庫岸埡口最窄處正常蓄水位高程為258.00 m。

上水庫庫區林木茂盛，植被發育，未見基巖露頭，地表被殘破積物覆蓋。鉆探揭露庫區基巖為灰黑色角閃片麻巖和灰白色花崗片麻巖，巖質堅硬，巖體較完整。覆蓋層主要為坡殘積的碎石混合土和粉土質礫等。未見大的區域斷裂通過，鉆孔揭露20 條斷層，規模均較小，構造形式以節理裂隙為主。

2.2 上水庫南支溝庫址方案

上水庫位于華集溝南分水嶺外側古洞河支岔南支溝頂部，為一南、北、東三面環山的洼地處，由一條南北向和一條近東西向的小沖溝組成，庫區呈近似半圓形。

上水庫庫區林木茂盛，植被發育，亦未見基巖露頭，地表被殘破積物覆蓋。庫區基巖為灰黑色角閃片麻巖和灰白色花崗片麻巖，巖質堅硬，巖體較完整。覆蓋層主要為碎石混合土和粉土質礫等。未見大的區域斷裂通過，構造形式以節理裂隙為主。

3 庫址比選方案樞紐布置

3.1 上水庫北支溝庫址方案

1）上水庫

2）輸水系統

輸水系統由引水系統和尾水系統組成，引水系統總長1 056.80 m，尾水系統總長3 186.32 m，距高比為7.2。引水系統建筑物包括上水庫進/出水口、引水主洞、引水岔管和引水支洞，尾水系統建筑物包括尾水支洞、尾水岔管、尾水調壓室、尾水主洞和下水庫進/出水口。

3）廠房發電系統

地下廠房距上水庫進/出水口閘門井水平距離為410.00 m，埋深590.00 m。初擬地下廠房縱軸線為N73°W。

廠區建筑物主要由地下廠房、主變洞、尾閘洞、母線洞、交通洞、通風洞、排風兼出線洞（井）、排水廊道和地面GIS 開關站等組成。

4）下水庫

下水庫擋水建筑物采用混凝土面板堆石壩，壩頂高程600.00 m，壩頂寬8.00 m，最大壩高63.64 m，壩頂長325.03 m。壩體上游壩坡坡比為1∶1.4，下游壩坡坡比為1∶1.6，下游壩坡分別在高程580.00 ，560.00 和540.00 m 處設置馬道，馬道寬3.00 m。大壩從上游向下游分為墊層區、過渡層區、主堆石區和下游次堆石區，壩體下游壩坡設40 cm 厚干砌石護坡，其中，堆石料來源于洞挖料和下水庫進出水口開挖料。在下水庫左岸設置溢洪道和泄洪放空洞。

3.2 上水庫南支溝庫址方案

1）上水庫

人參免煎顆粒（批號6172536）、鉤藤免煎顆粒（批號6283546），均購自廣東一方制藥有限公司，采用中藥指紋圖譜建立質控標準，人參的成人每日用藥生藥量為5 g，合人參免煎顆粒1 g；鉤藤的成人每日用藥量生藥量是10 g，合鉤藤免檢顆粒0.5 g?？ㄍ衅绽ㄒ幐?5 mg/片，北京京豐制藥集團，批號160607）。

上水庫主壩采用混凝土面板堆石壩，壩頂高程1 148.00 m，壩頂寬8.00 m，最大壩高90.11 m，壩頂長921.87 m。壩體上游壩坡坡比為1∶1.4，下游壩坡坡比為1∶1.6，下游壩坡分別在高程1 128.00，1 108.00，1 088.00，1 068.00 和1 048.00 m 處設置馬道，馬道寬3.00 m。大壩從上游向下游分為墊層區、過渡層區、主堆石區和下游次堆石區，壩體下游壩坡設40 cm 厚干砌石護坡，其中，堆石料來源于庫盆和上水庫進出水口開挖料。在面板迎水面高程1 080.00 m 以下設石渣黏土鋪蓋區，黏土料和石渣的水平寬度均為3.00 m，坡度分別為1∶1.4和1∶2.0。

上水庫副壩修建于庫區南側埡口處，采用混凝土心墻堆石壩。副壩壩頂高程1 148.00 m，壩頂寬8.00 m，最大壩高9.50 m，壩頂長297.18 m。壩體上、下游坡比均為1∶2。

2）輸水系統

輸水系統由引水系統和尾水系統組成，引水系統總長1 463.11 m，尾水系統總長3 298.89 m。距高比為8.1。引水系統建筑物包括上水庫進/出水口、引水主洞、引水岔管和引水支洞，尾水系統建筑物包括尾水支洞、尾水岔管、尾水調壓室、尾水主洞和下水庫進/出水口。

3）廠房發電系統

地下廠房距上水庫進/出水口閘門井水平距離為1 046.00 m，埋深577.00 m。初擬地下廠房縱軸線為N73°W，輸水線路正進斜出廠房，斜出角度為74°。

4）下水庫

下水庫布置同北支溝庫址方案。

4 上水庫庫址比選

從方案布置看，兩方案的下水庫相同，上水庫樞紐格局基本相同，均采用庫內料場開挖筑壩方式。

從上水庫擋水建筑物分析：擋水建筑物均為混凝土面板堆石壩，南支溝庫址方案上水庫壩軸線略長，壩體填筑量比北支溝庫址多51 萬m3，庫內料場開挖較北支溝庫址多26 萬m3。南支溝庫址方案在庫區南側存在局部低矮埡口，需在埡口修建副壩擋水。因此，從上水庫擋水建筑物布置、工程量和技術難度分析，上水庫北支溝庫址方案優于上水庫南支溝庫址方案。

從輸水系統分析：兩方案的主要差別在于上水庫進/出水口位置及輸水隧洞布置不同。兩方案輸水隧洞結構形式、襯砌斷面形式、斷面尺寸等均相同，上水庫北支溝庫址輸水洞線總長度較上水庫南支溝庫址短約590.00 m。因此，輸水系統布置方面，上水庫北支溝庫址庫址優。

從廠房發電系統分析：根據地形地質條件，綜合考慮樞紐總體布置，在滿足附屬洞室坡度要求的基礎上，洞線長度基本相當。因此，廠房系統布置方面，兩庫址基本相近。

綜合比較，上水庫北支溝庫址方案在上水庫地質地形條件、樞紐布置、工程總體投資方面均優于上水庫南支溝庫址方案，其中輸水系統長度起決定作用；上水庫北支溝庫址方案工程靜態投資比上水庫南支溝庫址方案節省11 081 萬元，經濟指標較優。因此，推薦上水庫北支溝庫址方案。

5 結語

在抽水蓄能電站工程建設中，工程方案的設計要充分考慮多方面因素，制定多個可行性方案，然后對各種方案進行對比分析，選出最佳的工程設計方案，以期實現抽水蓄能電站工程建設效益的最大化。本文結合吉林省和龍抽水蓄能電站工程實際情況，對上水庫庫址進行了詳細的對比分析，最終確定了上水庫北支溝庫址方案。工程建成后對吉林省電力調峰調頻和吉林電網穩定均起到積極作用。因此，吉林和龍抽水蓄能電站選址是合理可行的，也為同類工程提供參考經驗。