本期帶你了解壩式水電站！

 水電站，是能將水能轉(zhuǎn)換為電能的綜合工程設(shè)施 。一般包括由擋水、泄水建筑物形成的水庫和水電站引水系統(tǒng)、發(fā)電廠房、機(jī)電設(shè)備等。水庫的高水位水經(jīng)引水系統(tǒng)流入廠房推動水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)出電能，再經(jīng)升壓變壓器、開關(guān)站和輸電線路輸入電網(wǎng)。

壩式水電站    

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10米左右，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。    

圖1 河床式水電站廠房橫剖面圖
   
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。    

圖2 西津水電站
西津水電站樞紐總壩長約800米，最大壩高41米，平均落差20米。圖片左側(cè)是土壩與重力壩；靠中部是溢流壩，用于宣泄洪水，溢流壩段長112米；右側(cè)是河床式廠房，廠房段長132米，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103.5米、寬58.35米、高60.9米，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23.44萬千瓦。

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，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）。
  

圖3 葛洲壩水利樞紐
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27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12.5萬千瓦的水輪發(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12.5萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組，葛洲壩電站裝機(jī)總?cè)萘繛?71.5 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)與水輪發(fā)電機(jī)。    

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。
   

圖5--三峽水電站大壩圖

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。
   

圖6--三峽大壩剖面圖
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。    

圖8--壩后廠房布置
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(shí)體重力壩，最大壩高162米，壩頂長909.26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。
   

圖9--向家壩水電站立體布置圖

圖10--向家壩水電站
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11是二灘水電站照片。
   

圖11--二灘水電站
二灘水電站位于雅礱江下游，距攀枝花市約46千米，壩址處于高山狹谷中。大壩為混凝土雙曲拱壩，壩頂弧長775米，最大壩高240米。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55萬千瓦的混流式水輪發(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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