水电站全套课件

其他類型廠房

前面所述水電站廠房的佈置設計主要是引水式地面廠房為例，其佈置基本原理對其他型式的廠房也適用，本節主要說明其他類型廠房佈置上的一些特點。

第一節壩後式、溢流式、壩內式廠房

一、壩後式廠房佈置在非溢流壩後、與壩體銜接的廠房。壩址河谷較寬，河谷中佈置溢流壩外還需佈置非溢流壩時，通常採用這種廠房。廠壩連接方式（1）廠壩連接處設縱向沉降伸縮縫將廠壩結構分開。廠壩各自獨立承受荷載和保持穩定，結構受力比較明確。壓力鋼管穿過縱縫處應設置伸縮節。（2）廠壩連接處不設縱向沉降伸縮縫，廠房下部結構通常與壩體連接成整體，廠壩共同保持整體穩定。壩體的變位會影響廠房，壩體承受的荷載一部分要傳給廠房承擔，連接處需要傳遞較大的推力和剪力，因而廠壩連接段的結構強度應足夠。佈置特點廠房上部與壩體之間的空間較大，主變與副廠房往往可佈置於此，開關站有時也以高架型式佈置在壩的下游面上。二、溢流式廠房

廠房佈置在溢流壩後，洪水通過廠房頂下泄。溢流式廠房適用於中、高水頭的水電站，壩址河谷狹窄、洪水流量大，河谷只夠佈置溢流壩，採用壩後式廠房會引起大量土石方開挖，這時可以採用溢流式廠房。溢流式廠房佈置緊湊，由於廠房通常佈置在河床中央，洩洪時下游水流條件較好。新安江水電站(一)溢流式廠房佈置特點廠房頂洩洪，溢流式廠房通常是全封閉的，一般不設窗戶。上游被大壩所擋，因此需要人工照明、通風和防潮等措施。中央控制室、發電機層和各主要通道的照明最為重要，必須全天照明，以便運行人員監視和巡迴檢查以及處理緊急事故；通風機室一般佈置在廠房的兩端，便於進風和排風。溢流式廠房的廠壩之間往往留有較大的空間，常將副廠房佈置在廠壩之間，可節省投資。但由於廠壩之間陰暗潮濕，空氣不好，設計時要進行必要的裝飾，使副廠房具有較好的通風、照明和防潮功能，為運行人員和機電設備提供良好的工作條件。

尾水準臺在洩洪時受到較大的吸力，而且在洩洪開始和終了時受到水舌的衝擊，所以尾水準臺上不宜設副廠房。溢流式廠房的安裝間結合進廠交通條件，一般設於主廠房的一端或兩端，很少設於中間。安裝間大門設計要考慮洩洪時防止濺水或地面水進入廠房發電機層，防止水滲入安裝間下麵的房間，必要時設置臨時防洪設施。為了減小溢流頂板的跨度，主廠房內除佈置主機及必要的附屬設備並留有主通道外，儘量不佈置輔助設備和電氣設備，後者宜佈置在廠壩之間。由於溢流廠房頂承受巨大的水重、頂板自重及水準推力(來自大壩及溢流時)，廠房排架通常由整片很厚的鋼筋混凝土箱形結構組成，而不另設柱子。新安江水電站橫剖面(二)溢流式廠房廠壩之間的下部連接型式(1)廠壩分開。在廠壩之間設永久性沉降伸縮縫。鋼管通過廠壩之間必須設伸縮節，以適應地基不均勻沉陷。(2)廠壩整體連接。廠壩之間不設永久縫，施工縫進行回填灌漿，並有騎縫鋼筋相連，使廠房底板與壩體連成整體，廠壩之間不設伸縮節。(3)廠壩縫面接觸式連接。這種連接方式介於廠壩分開和整體連接之間。

在廠壩之間留施工縫，待混凝土達到穩定溫度後再進行接觸灌漿，縫面不放插筋，不做鍵槽。這種縫面能傳遞水準推力，不能傳遞很大彎矩和剪力。

厂坝之间的连接方式主要取决于地质条件，地基条件好可采用整体连接方式，地基条件差的宜采取分开布置。三、壩內式廠房佈置在壩體空腔內的廠房稱為壩內式廠房壩內式廠房佈置在溢流壩內，洩洪以及洪水期的高尾水位不直接作用於廠房。但壩內空腔削弱了壩體，使壩體應力複雜化。壩內式廠房壩體空腔的大小和形狀對壩體的應力影響很大。空腔的大小和形狀應結合壩型、壩高、廠房佈置的要求，選擇優化斷面。壩內廠房的佈置設計應與大壩剖面形狀的擬定密切配合進行壩內式廠房機組容量的確定、機電設備的選擇和佈置必須與壩內空腔的大小相適應。應採取一定的措施儘量減小主廠房的高度或寬度。壩內式廠房副廠房的佈置要視壩體空腔的大小而定。當廠房空腔寬度較大，副廠房可平行佈置在同一空腔內主廠房的上、下游側。當廠房空腔寬度較小時，可將大部分副廠房佈置在壩外。壩內廠房佈置有需特別注意防滲、防潮、通風、照明問題。壩內空腔周圍需設有隔牆，空腔壁與隔牆間佈置排水溝管，主廠房頂部設有頂棚，上鋪防水層。壩內廠房應有完善的通風、照明系統。第二節河床式廠房大化水電站橫剖面一、裝置立軸軸流式水輪機的河床廠房廠房與擋水建築物一起座落在河床上，成為擋水前沿的一部分，廠、壩在結構上合為一體。河床式廠房佈置和結構計算的特點：

1．廠房即是擋水建築物，廠房上游側設置比較擋水牆來承受上游水壓力，因此必須進行廠房總體穩定分析和計算，包括抗滑穩定、基礎防滲、地基應力等一系列問題。2．河床式水電站的進水口是與廠房的主機室連接成為一個整體結構,進口段的設計即為廠房設計的一部分。3．廠房的上游側一般不設吊車梁，將吊車軌道直接鋪設在由上游擋水牆伸出的帶形牛腿上。另外由於機組容量大，水輪發電機組的尺寸較大，發電機的重量大，廠房橋吊、立柱、吊車梁的負荷也較大。4．由於水電站的水頭低，單機引用流量大，通常採用鋼筋混凝土蝸殼。為了縮短機組段長度，蝸殼包角為135°～225°，常用的為180°；由於引用流量大，尾水管尺寸大，尾水準臺加寬，平臺下麵空間較大，可以佈置很多輔助設備。5．低水頭大容量的水輪機（即軸流轉漿式機組）氣蝕性能較差，要求安裝高程較低，因此基礎開挖很深，水下混凝土方量很大。為了減少方量，尾水管擴散段底板常常上翹。6．河床式電站的水庫容量不大，水庫中流速較大，泥沙、漂浮物均會被帶到廠房前面，要考慮排沙、防淤及排汙措施。泥沙問題處理不當，可能淤死進水通道，加快水輪機磨損。防汙措施不當，也能壓垮攔汙柵，造成停電事故。7．河床式電站落差不大，洪水期落差更小。尾水位高，除出力受阻外，對電站廠房設計也會造成不利的影響。一是進廠道路高，發電機層低，因此安裝間與發電機層不在一個高程上。二是下游牆受到的水壓力也大，幾乎使廠房兩面受壓。二、裝置貫流機組的河床廠房虎跳岩電站廠房(軸伸式機組)水頭低於20m的大中型河床廠房常採用貫流式機組。機組轉輪部分裝置於轉輪室內，發電機部分設於位於水輪機上游的燈泡體內。燈泡體固定於混凝土墩上，有的水電站廠房中燈泡體用輻射佈置的混凝土支承結構固定於流道中，以改善流道中的流態。燈泡體外殼可以拆開以便裝卸發電機，電機轉子直徑不大時可從轉輪室吊出燈泡體，否則需在燈泡體流道上方設專用吊孔吊運發電機。燈泡的首尾部設有通道供運行人員進出和引出母線。通道也可設在燈泡體支撐結構的空腔內。通往廠房上部和下部的水輪機固定支柱，其空腔用以引出各種輔助管道和電纜，尺寸適宜時也可兼作通道。燈泡式貫流機組：發電機裝置在燈泡體內，發電機定子是燈泡體的組成部分，燈泡體的直徑由發電機確定。軸伸式貫流機組：發電機裝置在外部。水頭較小時，與採用立軸軸流機組比較，貫流機組廠房的機組段長度和安裝場尺寸減小，結構簡單，廠基面可以提高，廠房鋼筋混凝土和開挖土石方可減少，施工安裝方便。在水輪機方面，貫流機組的效率高於豎軸軸流機組。由於允許將機組裝得低些也不致引起深開挖，水輪機的氣蝕問題可得以減輕。三、泄流式河床廠房泄流式河床式廠房簡稱泄流式廠房，也稱混合式廠房。其典型的佈置有：泄水道可佈置在蝸殼與尾水管之間，以底孔形式泄水；佈置在蝸殼頂板上(發電機置於井內)，發電機層上部或主機房頂上，以堰流方式泄水；在尾水管之間佈置泄水廊道，或將機組段與泄水道間隔佈置，稱閘墩式廠房。泄水式河床廠房的特點利用廠房機組段佈置泄水道，可以減少泄水閘的長度，有的工程甚至可以完全不建單獨的泄水建築物。在多沙河流上利用廠房的泄水底孔排沙效果顯著。我國某電站進行的現場側驗表明，廠房泄水底孔的單位流量排沙能力為水輪機進水口的7~8倍，排沙量則為8~9倍，底孔排沙時期進入水輪機的泥沙顆粒級配較入庫泥沙細得多，底孔排沙對廠房起到“門前清”的作用，為專門的沖沙閘所不及。河流漂汙問題嚴重和有排冰要求時，利用廠房的溢流堰泄水可順暢地排除廠房前的漂汙和浮冰，防止或減輕汙物，冰塊堆積在進水口前封堵攔汙柵。泄水式河床廠房的特點河床狹窄時採用閘墩式廠房可減少開挖和佔用河岸的場地。從流態來看，採用閘墩式廠房的樞紐，不論在洪水期還是在平枯水期，樞紐上下游河流的水流狀態幾乎與未建樞紐前相同，排沙、排汙和排冰的效果較好。閘墩式廠房的缺點是機組分散，施工和運行不便。泄流式廠房利用泄水道泄水時產生的增差作用，可以部分地恢復水頭，減少受阻出力，增加發電量。但要注意，根據經驗，廠房泄水底孔和水輪機的流量比不宜大於1。第三節地下式廠房

把水電站廠房等主要建築物佈置在山岩洞室之中就是地下廠房目前國外建成的地下水電站約有350座，總裝機容量達40000MW。我國已建成的地下水電站有40餘座，總裝機容量約5000MW。由於開挖機械的不斷改進和施工技術的不斷提高，地下開挖的進度越來越快，造價越來越低，因此近年來國內外地下水電站建設速度加快。溪洛渡水電站地下廠房錦屏二級水電站地下洞室群一、地下廠房的優缺點廠房位置可以選擇地質條件較好的區域，廠房佈置較靈活。河道比較狹窄、洪水流量較大的情況下，採用地下廠房可減少與洩洪建築物的矛盾，並便於施工導流。可以全年施工，不受雨、雪、酷暑、嚴寒的影響。與其它建築物的施工干擾少，有利於快速施工。雪崩、山坡塌方造成的危害小些，人防條件也好。可以降低安裝高程，改善水輪機運行條件。在下遊尾水位變幅很大時，對廠房也無大影響。有可能縮短高壓管道，並可能取消調壓室。採用地下鋼管比露天鋼管要安全些，並可節省鋼材。地下廠房的缺點：地下岩石開挖量很大，增加了工程的開挖費用。通風、防潮、照明條件較差，要有專門措施，否則對設備和管理人員都不利。地質條件較差時，用於支護方面的費用將要增加。二、地下廠房的佈置型式

根據廠房在引水系統中的位置，地下廠房的佈置有首部式、中部式和尾部式三種。1．首部式地下廠房

廠房位於電站引水系統的首部。

特點：

有壓引水隧洞較短，尾水隧洞較長，有可能需要設置尾水調壓室。不設上游調壓室，單元供水，可不設下端閥門。因而可以降低造價。2．尾部式地下廠房特點：具有較長的引水隧洞和較短的尾水隧洞，一般均設有上游調壓室。廠房靠近地表，尾水洞短，廠房的交通、出線及通風等輔助洞室的佈置及施工和運行管理比較方便，因而採用較多。尾部式地下水電站適用水頭範圍較大，最高水頭達1000m以上，目前高水頭電站多採用尾部佈置方式，我國已建成的地下水電站尾部式占70%以上。3．中部式地下廠房廠房位於引水系統的中部同時具有較長的上游引水道和下游尾水道，當引水道和尾水道均為有壓時需要同時建引水調壓室及尾水調壓室。

地下廠房的佈置型式的選擇，要結合水電站水能規劃、當地的地形、地質、交通運輸、出線條件、施工和運行條件，經過技術經濟比較確定。三、地下廠房的洞室組成

主廠房洞室+附屬洞室→洞室群。附屬洞室主要佈置：機電設備、交通運輸、出線、通風道。1．交通運輸洞和安裝間交通運輸洞是地下廠房的主要對外通道。

形式：平洞、豎井。位置：與安裝間位置直接關連，兩者應一起考慮確定。安裝間：主廠房一端、廠房中間機組段之間。2．地下副廠房必須靠近主機的附屬設備集中佈置在緊靠主機房的地下副廠房內。其他可以利用己有洞室分散佈置或放在地面副廠房內。為避免增加主洞室的跨度，地下副廠房往往設於主廠房的一端。機組尺寸不大，圍岩穩定性好時，也可將地下副廠房放在主廠房一側，主副廠房集中佈置在同一主洞室內。3．主閥門洞室水輪機前設有快速閥門時，主閥室可佈置在主廠房內，利用廠房橋吊吊運，以免另開閥門洞和增設專用橋吊。主閥室可佈置靠近廠房上游側的單獨閥門室內。這種佈置有利於減小主廠房洞的跨度，閥門爆破後不致危及主廠房。4．尾水洞、尾水閘門洞、尾水調壓室尾水隧洞比較長時，可採用聯合出水或分組出水方式；尾水隧洞不長時，採用單獨出水，即一機一洞出水。每臺機組一般均應設置尾水閘門井，上部設有尾水閘門洞室，用以吊運和操縱啟閉尾水閘門。尾水隧洞為有壓而長度又較長時，尾水隧洞首部還需建尾水調壓井。5．主變洞、開關洞和出線洞大中型地下水電站，主變一般放在地下主變洞內，以縮短發電機母線長度。需設專門的通風、排煙、防火和防爆措施，洞內設防爆門和防爆隔牆。主變洞應靠近主廠房以便於變壓器的運輸、安裝和維修，減小母線長度。當地面地形陡峻而不宜佈置開關站時，開關站也可佈置在地下洞室內。地下開關站儘量利用廢棄的洞室(如施工支洞、導流洞)或與其它洞室(排風洞)合用，以減少開挖，節省土建投資。地下廠房輸電線由出線洞引出，引出線為母線時即稱母線洞。出線洞可以採用平洞、斜井或豎井。地下廠房內為了敷設電纜和引出母線至主變洞，需要設置相應的電纜和母線支洞。6．通風洞地下廠房通風系統：進風洞、出風洞以及通風機室。通風機雜訊大，通風機室應遠離主、副廠房，一般可放在洞口或單獨的洞室內。通風洞一般應充分利用交通運輸洞、出線洞以及無壓尾水洞，例如利用交通運輸洞或無壓尾水洞進風，利用出線洞出風。四、地下廠房的洞室佈置1．地下廠房的位置選擇岩體完整堅硬、地應力較小，地下水微弱山體內。地下洞室的上覆岩體應有一定的厚度。應儘量避開較大斷層帶、節理裂隙發育區和破碎帶。地表岸坡應該穩定，便於設置洞、井的出口。在地形上應考慮能縮短地下廠房對外連系的洞井線路長度。2．主洞室縱軸線方位選擇洞室縱軸線的方位應考慮：地質構造面和地應力場。縱軸線的走向應儘量與圍岩中存在的主要構造弱面如斷層、節理、裂隙和層面等保持較大的夾角。洞室縱軸線應與水準大主應力方向保持較小的夾角。3．洞室佈置的一般要求洞頂的最小埋藏深度，根據岩體的完整和堅硬程度，可取洞室開挖寬度的1.5～2.0倍。洞室的最小允許間距，與地質條件、洞室規模和施工方法有關，一般不小於相鄰洞室中最大開挖寬度的1.0～1.5倍。洞室相交應儘量保持正交。上下層洞室之間的岩石厚度，不小於洞室開挖寬度的l～2倍。洞室佈置應考慮勘探和施工的需要，盡可能互相結合，減少地下開挖。水電建設與生態

1.人與自然的關係人與自然關係的發展經歷了四個時期—依存、開發、掠奪、和諧。在原始社會生產力水準極低的情況下，人類被動地適應自然，人和自然是一種依存的關係；生產力水準有所提高後，人類開始開發利用自然；隨著科技進步和生產力水準的進一步提高，人類毫無節制地向大自然索取、掠奪，招致了大自然的報復與懲罰；當人類認識到這種掠奪式開發的嚴重危害後，便開始尋求人與自然和諧相處的新境界。2.水電發展的四個階段

我國水電建設從解放初期裝機16.3萬kW，發展到2006年底裝機1.29億kW，儘管在發展進程中曾數度遭遇困難和挫折，但是仍然頑強地發展，從弱到強，由小到大。截止到2006年底，我國已建和在建的大中型水電站工程有220多座，其中裝機100萬kW以上的25座；50萬kW以上的40座，壩高在100m以上的大壩55座，建成總長度超過500km的水工隧洞，裝機10萬kW以上的地下廠房水電站25座。怒江大峽谷溪落渡水電站地下廠房系統在不同的歷史時期，我國水電事業曾受到不同因素的制約，先後經歷了：技術制約階段投資制約階段市場制約階段生態制約階段第一階段：技術制約階段新中國成立初期，我國水電事業受建築材料和技術等因素制約，發展速度緩慢。當時，由於缺乏科學的築壩技術和現代化的建築材料、施工機械，修建大壩主要靠人扛肩挑，機械化水準極低，制約了水電事業的發展。如今技術制約階段早已成為過去，中國目前有能力設計、修建任何類型的大壩。第二階段：投資制約階段築壩技術水準逐步得到提高，隨之而來的是資金的制約。在電力短缺的情況下，國家急需發展火電和水電。為加快電力建設，國家制定了各種優惠政策鼓勵水電發展。譬如採用“兩分錢”政策，每度電附加兩分錢，調動各地的辦電積極性。修建三峽工程，也採用了全國每度電加四厘錢的辦法。這一時期只要能籌集到資金，電站就可以建，反之則難以建設。由於水電建設的投資相對較大，回報週期較長，在相當的一段時間內，我國水電發展主要受著資金的制約。第三階段：市場制約階段改革開放以後，我國經濟實力逐步增強，中央水電投資的增加，極大地緩解了水電建設的資金困難。隨著水電事業的進一步發展，我國電力出現相對富餘的局面，水電面臨新的發展格局，同時也遇到了新的困難——市場成為影響水電發展和電力佈局的主要制約因素。有了市場，電站就可以建；沒有市場，專案就上不了。決定電站建與不建、電力往哪里送，市場是主要的制約因素。如廣東等地對電力的需求就為西南一批水電專案的建設提供了必要的市場。第四階段：生態制約階段近年來，國內外各界對生態和環境的問題日益重視起來。水電事業在走出技術、資金、市場等因素的困擾後，又面臨新的問題，即如何看待水電開發對生態帶來的影響。當前，社會各界圍繞這一問題展開了激烈的討論，如怒江該不該開發水電，都江堰的楊柳湖電站該不該建，等等。有關三峽、三門峽大壩的爭論本質也是這個問題。這些爭論都是大壩與生態問題在實踐層面上引發的，焦點都是生態問題。不同的開發方式對生態環境的影響程度不同種類作用主要環境影響水庫類全年能源生產；瞬間發電容量；提供基荷調節和峰荷服務。水庫淹沒造成自然棲息地變化及社會影響，特別是移民問題；改變河流水文狀態，影響河段沖淤變化，影響水生生物。徑流式提供基荷，調節受限。限制洪水,阻隔河道，影響水生生物。抽水蓄能式發電容量受時段限制，向純用戶供電。上、下水池對自然環境造成的影響。跨流域引水式僅提供能源。減少調出流域的水量；增加調入流域水量，影響深遠。電站升級改造類延長專案運行年限，有時能增加產出。產生的新的影響很小。綜合利用類水力發電及其它水資源利用。主要是水庫帶來的影響、需要評估其他用途帶來的整體影響。隨著經濟社會的快速發展，我國電力緊缺矛盾正在日益加劇，發展水電是解決能源短缺的重要措施。但是修建大壩帶來的生態問題應如何認識並妥善解決，這已成為當前水電事業發展面臨的一個重大挑戰。可以說，修建大壩帶來的生態問題又將成為水電發展新的制約因素。只有把生態問題解決好了，我國的水電事業才能得到進一步的發展。以廣西龍灘電站的建設為例，現在技術、投資、市場等制約因素都已解決，又趕上了西部大開發的機遇，但該工程現在面臨著一個很複雜的問題，即壩高到底多少，修高壩還是低壩？爭論很激烈。從工程效益角度和各項經濟技術指標出發，幾乎所有的水電專家都認為應該修高壩。但是這個方案會增加淹沒區移民人數，而且是在少數民族聚居區，移民問題就成為確定工程建設方案的最重要因素。在今後一個時期，生態問題將成為我國水電建設乃至整個水利事業進一步發展的重要制約因素。生態問題處理好了，水利水電事業的發展可能會更快、更好，如果處理不好，就可能會遭受挫折。前蘇聯的水電發展，有一個時期就曾因生態問題受到社會各界輿論的批評和譴責而陷入低谷。我們要引以為戒，不能重蹈這一覆轍。綜上所述，我國水電事業在發展進程中遇到的各種困難和技術、投資、市場、生態等方面的制約，是在一定歷史階段產生的，與經濟社會發展程度密切相關。當前，我們必須高度重視水電發展中的生態問題，正確認識水電開發與生態的關係，科學評價水電建設可能導致的生態環境問題，用科學發展觀和人與自然和諧相處的理念正確認識並妥善處理現階段遇到的問題，確保我國水電事業快速健康地發展。3.水電建設導致的生態環境問題儘管當前關於水電建設與生態問題的爭論很多，但不少人對水電工程導致的生態問題的認識並不全面或者說並不準確。要正確處理大壩與生態的關係，首先必須冷靜下來，科學地、實事求是地分析大壩可能導致什麼樣的生態環境問題，生態制約的具體表現是什麼，並結合實際對具體問題進行具體分析，區分哪些是主要問題，哪些是一般性問題。水電建設對生態的影響有八個方面。3.1移民問題水庫移民涉及眾多領域，是一項龐大複雜的系統工程，關係到人的生存權和居住權的調整，是當今世界性的難題。在中國，移民問題是大壩建設帶來的生態影響中最值得關注的問題。移民問題值得高度重視。新中國成立以來，我國修建了8萬多座水庫，移民人數達1500多萬，這在世界上任何國家都是沒有的。黨和政府歷來十分重視移民工作，千方百計採取措施解決因移民帶來的各種問題，陸續出臺了一些扶持政策。我國水庫移民工作總體是好的，但是也應該看到其中還存在一些不容忽視的問題。許多移民至今仍未擺脫貧困，生產發展和生活問題沒能得到很好的解決。改革開放後，修建了一批大型電站，國家對移民問題更加重視。三峽工程涉及移民110萬，為妥善解決移民問題，中央制定了開發性移民方針，設立專門機構，成立重慶直轄市，採取了一系列措施，移民工作已初見成效。但是這麼多移民的生產就業仍然是個很大的問題，要引起我們的高度重視。關於修庫建壩中征地移民安置工作的處置方式。大體講，我國移民安置主要有三種方式或者說分三個階段：一是早期較為簡單的移民安置型階段。二是改革開放後的開發性移民安置階段，即讓移民擁有生產手段、生產資料，改消極補償為積極創業，變生活救濟為扶助發展生產。有一種觀點認為，現在應該走向第三階段，走投資型移民的道路。投資性移民是庫區移民以其享有的居住權和土地使用權等作為資本入股，在電站經營中享有一定的股權。也就是說，國家享有資源資產，移民擁有相應的權益資產。目前一些電站從經營收益中提取一定比例用於移民補償，也是資產管理的一種轉換方式。但從長遠看，還是以讓移民擁有一定股權的方式更為合理。中國的特殊國情決定我們能夠妥善解決移民問題。我國的水庫移民有其特殊性。我國有相當一部分水庫是山區水庫，庫區群眾原本生活十分貧困，移民給他們帶來了脫貧的機會，成為擺脫貧困的一個途徑，因此移民工作得到了庫區百姓的支持。世界銀行、亞洲銀行官員到我國的一些庫區考察，瞭解到庫區群眾都願意移民。這一點與國外不同，是中國水庫移民的一大特點。因此，只要扎扎實實地做好工作，我國水庫移民問題是能夠妥善解決的。3.2對泥沙和河道的影響這是目前水電建設與生態問題研究中很少提及的。事實上，泥沙對於河勢、河床、河口和整個河道的影響，從生態角度講，是修建大壩產生的最根本的影響。在河流上建壩，阻斷了天然河道，導致河道的流態發生變化，進而引發整條河流上下游和河口的水文特徵發生改變，這才是建壩帶來的最大生態問題，也是最令人擔憂的問題。比如三門峽水利樞紐，就是因為建壩改變了河道的流態，導致壩址上游河道泥沙淤積。三峽工程建成運用後，對下游河道、江湖關係以及入海口的影響，值得引起高度關注。小浪底調水調沙

河道淤積萬家寨洩洪

3.3對大氣的影響國外輿論在談到大壩與生態問題時，首先談到的最重要的問題就是大壩建設對大氣和氣候的影響。這種觀點的提出是有原因的。在南美洲的阿根廷、巴西、委內瑞拉等國，在北美洲，以及俄羅斯的西伯利亞，一些大型水電站的水庫淹沒了大片森林，水庫蓄水前，又沒有能力大規模砍伐清庫，林木便長期浸泡在水中。樹木生長時吸收二氧化碳，釋放氧氣，有益於生態環境；但經水浸泡腐爛後便會產生一些有害氣體，對大氣造成污染。從世界範圍看，這個問題十分突出。因此，國際上把對大氣的影響看作建壩對生態的影響的首要問題。但是，這個問題在中國並不嚴重。原因有二：一是中國的電站雖然很大，但多屬高山狹穀型水庫，與國外的水庫相比，庫容並不大；二是庫區幾乎沒有大面積的森林。譬如三峽工程是世界上最大的電站，但其庫容要排在三十幾位以後，林木淹沒很少。因此，用對大氣有影響來指責中國的大壩建設，顯然是對中國大壩建設問題缺乏瞭解。3.4水體變化帶來的影響當河流中原本流動的水在水庫裏停滯後便會發生一些變化。首先是對航運的影響，譬如過船閘需要時間，對上、下行航速會帶來影響；水庫水溫有可能升高，水質可能變差，特別是水庫的溝汊中容易發生水污染，如水華現象的出現；水庫蓄水後，隨著水面的擴大，蒸發量的增加，水汽、水霧就會增多，等等。這些都是修壩後水體變化帶來的影響。水葫蘆“侵擾”嘉陵江中段水電站3.5對魚類和生物物種的影響這裏的魚類是特指的，生物物種則泛指動物、植物和微生物。當前社會上極為關注的是大壩建設對洄遊魚類造成的影響。事實上，洄遊魚類由於種類不同，其生存的環境也各不相同，如鱘魚，相當一部分是在北緯45º左右的日本北海道與我國烏蘇裏江、黑龍江和松花江等河、海之間洄遊。而且，並不是每條河流都有洄遊魚類，有一些河道並沒有洄遊魚類。世界各國在建壩中解決魚類洄遊問題通常採取兩種辦法：一種是採取工程措施，建魚梯、魚道；另一種是對洄遊魚類進行人工繁殖。我國葛洲壩工程建設中，在解決中華鱘洄遊問題時選擇了人工繁殖的辦法，事實證明是比較成功的。需要強調的是，在不同的地區、不同的河流上建壩，對魚類和生物物種的影響是不同的，要對具體

的河流進行具體的分析，不能一概而論。魚道照片生態友好的水電站3.6其他影響對文物和景觀的影響。我國是歷史文明古國，文物古跡極多。水庫庫區淹沒後可能對文物和景觀帶來影響，這一問題也需要引起高度重視。地質災害。修建大壩後可能會觸發地震、崩岸、滑坡、消落帶等不良地質災害。(義大利瓦衣昂)潰壩。可能造成潰壩的原因是多方面的，如大壩運行不當，工程品質問題，或遇到超標準的負荷，也有可能是戰爭帶來的人為破壞等。義大利Vaiont拱壩塌岸水庫潰決1975年板橋水庫被洪水衝垮後的慘況2007年4月小海子水庫決堤口以上歸納的大壩對生態的八個方面的影響，是普遍意義上的。對中國而言，在這八個方面的影響當中，要高度重視移民問題和建壩對泥沙與河道的影響問題。特別需要強調的是，在不同的河流、不同的河段、不同的壩址上建壩，可能帶來的生態問題並不相同，一定要根據當地的實際情況，針對具體專案進行具體分析。一個專案帶來的生態問題是什麼，專案該不該上，該怎樣進行控制管理，要作具體分析，而不能一提建壩就指責生態的八大問題，否定一切水電建設。4.水電建設與生態問題的幾點認識4.1水電開發必須關注生態問題。社會輿論對大壩與生態問題的關注是社會進步的表現。生態與環境是當前全社會所共同關注的問題。關注生態，是經濟社會高度發展後人們思想認識的昇華所帶來的必然結果。作為水利水電工作者，我們的一項重要任務就是保護生態，促進人與自然和諧相處。因此，我們應該比以往、也應該比任何人都更加重視生態和環境問題。對社會各界關於大壩和水利水電工程的不同看法，我們應持歡迎態度。但同時，對偏激的、全盤否定大壩的錯誤觀點也決不能苟同。發展是第一位的，是黨執政興國的第一要務，在發展中應牢記新的可持續發展的理念，以科學的發展觀來統領新時期水利水電事業，實現可持續發展。長期以來，水利工作著眼於江河流域的治理開發。現在我們要轉換立場。作為流域機構，要站在河流的立場上，做河流的代言人；要著眼於人類發展的未來，保護生態，保護河流的生命，以水資源的可持續利用支持經濟社會的可持續發展；要把保護生態、保護河流的生命作為工作的制高點，而不能把開發資源作為流域機構工作的制高點。水利工作要立足於生態建設，工作的出發點、落腳點和立場要轉變過來。4.2要正確處理水電建設與生態的關係國際上對大壩建設看法不同，是經濟社會發展不同階段的客觀反映。一般而言，國際上對大壩問題的看法主要有兩種觀點：發達國家不同意修大壩，認為大壩建設將對生態造成影響；發展中國家主張修大壩，認為不修大壩經濟無法發展。我國是發展中國家，我們贊成建壩，並在贊成修大壩的同時提出要十分注意生態問題。國際上的兩種觀點針鋒相對，是有其原因的。當前，大多數發達國家的水電開發率極高，有的國家甚至高達90%以上，水電資源開發已接近飽和，而發展中國家的水電資源開發水準極低，一般在10%左右，按最近水能資源普查結果看，中國水能資源開發也只達到百分之十幾。另外，發達國家的人均能源消耗遠遠高於發展中國家，以美國為例，其人均用電量是中國的十幾倍，水庫攔蓄水資源量的比例遠遠高於我國。因此，發展中國家要進一步發展，要解決電力能源問題，不修大壩是不現實、也是不可能的。我國提出2020年要實現國內生產總值比2000年翻兩番的目標，據測算，屆時國家需電力裝機9.3億kW，其中水電裝機要在當前基礎上增加1.7億kW，達到2.5億kW。這意味著今後平均每年要新增水電裝機1000多萬kW，才能滿足翻兩番的能源需求。大壩還承擔著防洪和水資源配置的任務。在這種情況下，我們必須在高度重視生態問題的同時積極進行大壩建設。4.3一定要認真做好生態環境評估在不同的河流、不同的河段、不同的壩址上建壩，帶來的生態問題是不同的，一定要認真做好生態環境評估報告，具體問題具體分析，不要一概否定建壩。到2020年我國水電裝機需要增加到2.5億kW。那時我國水電能源的開發率基本達到50%。總體開發達到50%以後，速度會慢慢下降。按世界上發達國家情況看，水電開發最終可能達到60%~70%的水準。在今後的20~50年的一段時期內，我國水電開發將迎來一個高峰。我們對水電發展的宏觀形勢要有一個清楚的認識。但在對每一條河、每一座大壩進行規劃設計時，都要十分慎重地對待生態問題，認真做好生態環境評估報告。只有充分重視每一座大壩的生態問題，才能實現水電大發展的宏偉目標。4.4拆除大壩要慎重修大壩要慎重，拆大壩同樣要十分慎重。拆掉大壩也有可能破壞既成的、現實的生態系統，帶來新的生態問題。因此，建大壩要慎重，拆大壩同樣要慎重；建大壩有一整套嚴格的批准程式，拆大壩也同樣需要有一整套嚴格的批准程式。當前應逐步建立大壩報廢退出機制，完善配套法規，嚴格程式管理。4.5對生態問題要更注重在以往的工作中，我們水利水電工作者考慮較多的是如何建大壩和水電站，對生態問題考慮得不夠。現在歷史賦予我們的責任是既要挑起大壩建設的擔子，同樣也要挑起生態保護的擔子。應該認識到，任何水利水電工程，從本質上說都是生態工程。如果在水利水電建設中對生態問題不能正確地對待、科學地處理，很可能會影響到整個國家的經濟社會發展。5.水電建設中的生態保護二十多年來，中國水電建設在環境影響評價、施工期環境保護和移民安置的環境保護工作等方面取得了一定成效和經驗，但還有很多問題亟待解決。水電開發建設必須按可持續發展模式進行，樹立和落實科學發展觀，以人為本，統籌人與自然和諧發展。水電開發中主要的生態保護措施有以下幾個方面：5.1加強水電環保政策研究，建立健全水電環境保護政策和法規為了做好水利水電建設的環境保護工作，保護和改善區域生態環境，水壩等水電水利開發建設與環境保護必須堅持科學規劃、統籌兼顧、驅利避害、合理開發、預防為主、保護優先、防治結合、增殖補償、以人為本的原則。要堅持在保護中開發，在開發中保護。完善落實誰開發誰保護，誰破壞誰恢復，誰使用誰付費等制度，充分運用法律、經濟、行政和技術手段做好水電建設的環境保護工作。根據《全國生態環境保護綱要》的精神和要求，分類規劃和指導，做好水電的環保工作。將有重要保護價值、水力資源不豐富的不適宜開發的區域或流域納入重要生態功能區予以保護，對水力資源重點開發地區實施強制性保護，落實環境保護措施。加強水電和水電環保技術經濟政策研究，改革水電價格和稅收制度，減輕水電負擔，逐步提高環境保護投入的水準，應將環境投資費用納入建設和運營成本，建立重點流域開發保護協調機制和流域水電環境保護基金，促進水電環境保護效果。5.2加強規劃階段水電建設專案的環境管理水電建設規劃不僅要關注資源開發佈局、規模、結構、方式及開發時序等技術經濟開發條件，還要考慮流域和區域的生態保護與生態建設需求，要給生態環境留出必要的河段和水量，河流水電動能經濟規劃要向“綠色”規劃方向發展。梯級電站建設應做好珍稀動植物保護，儘量避開水生生物洄遊、產卵場所及珍稀動植物分佈密集區域和人口稠密地區，嚴格控制阻斷洄遊通道的專案。新的河流水電開發規劃或原有規劃修編時，應按《環境影響評價法》要求開展流域和區域規劃的環境影響評價，協調水電水利開發與生態保護的矛盾，做到資源開發與生態保護的協調持續發展。其他做過的規劃，目前還未修編的，應創造條件，提前開展流域環境影響研究工作，嚴格執行專案環境影響評價與“三同時”制度。有嚴重環境問題，而又無有效對策措施的專案不得建設或緩建；對具有長期累積性、潛在性環境影響的水壩建設專案，應在專案建成營運後進行環境影響的後評價工作。5.3合理開發利用水資源水電建設和運行要充分考慮上下游、左右岸的用水需求。要高度重視流域和水資源平衡，堅持“以水定需”和“確保生態環境用水”的原則，保護流域水體水質，防止土地鹽漬化。水電建設必須配套建設生態環境用水泄水建築物，根據下游水生生物、水環境容量、景觀保護以及取水、航運等需求確定下泄基流，據此制定調度運行方案。5.4做好水電建設中涉及的生物多樣性保護工作對於受影響的珍稀瀕危動植物，要根據其生存的自然環境狀況和分佈情況，採取遷地保護措施。對一些具有洄遊特性的珍稀瀕危和特有水生動物，在工程建設中應按法律規定採取建設洄遊通道、增殖放流、異地建立保護區或保護河段、模擬創造人工生境等措施對其進行保護。在確保上述措施有效性的基礎上，專案方可建設。禁止在自然保護區核心區、緩衝區內建設水電水利工程，對自然保護區、風景名勝區及森林公園等產生影響的工程，應採取必要的生態恢復治理與補償措施。5.5加強移民安置中的環境保護工作移民安置要改變觀念、完善政策、提高標準、創新機制、引入科技、落實管理。要積極解決移民安置遺留問題。應將移民安置工作納入環境管理中，落實移民安置規劃、移民安置專項專案的環境影響評價及環境保護驗收的環境管理制度。要加強移民安置中遷建、複建工程的生態保護與污染防治工作。改變傳統的“移民觀”，做到土地資源、人口和生態環境三者平衡，變簡單後靠移民為在更大區域範圍安置移民，解決移民安置陡坡開墾、毀林開荒問題，使需開墾的土地符合生態保護要求，從而使移民擺脫長期貧困、移而不穩的狀況，真正做到“移得出、穩得住、逐步能致富”。考慮到庫區水質保護的要求，城鎮遷建、企業遷建不僅應達到“原規模、原標準、原功能”的要求，還應按現行的國家產業政策和環保政策落實企業遷建工作。要建設城市生活污水處理和垃圾處理設施及與之配套的設施，其投資應計入遷建補償投資中。工礦企業遷建還應符合國家環境保護政策，落實污染防治措施。水庫水面與消落區的開發利用在滿足工程安全的前提下，還須滿足水土流失控制、野生動植物保護、水質保護等環境保護方面的要求。充分考慮移民安置的社會影響，高度重視少數民族地區的風俗習慣，保護好歷史文物古跡。5.6加強施工準備、籌建和施工過程中的環境保護要將施工前期各階段對生態環境可能產生的影響納入施工管理組成部分，提前編報前期準備籌建工程的環境響報告書，並將此內容納入整個環境影響報告書中。建設單位要將環境保護措施納入工程招投標中，在施工中將環境保護內容納入工程監理中。工程設計和施工中，必須落實環境影響報告書中確定的水生生物保護措施、減緩低溫水設施、生態環境用水泄水建築物等解決運行期環境問題的環保措施。5.7積極開展水壩建設的公眾參與工作水壩建設單位在建設前要徵求受影響人群、單位和專家意見。有關審批部門需組織聽證活動，廣泛聽取公眾的意見，據此進行決策。提高對水電環境影響規律的認識，探索解決水電環境問題的技術和工藝加強運行環境管理制度研究，逐步建立健全水電站運行期水環境保護、水生生物保護和庫區移民環境保護工作監督機制。加強國際交流，引進國外流域管理經驗和先進保護技術，正確看待國內外水電發展之間的差異和關係。5.8小水電建設中的生態保護措施增強生態和環境保護意識，把好審批關。對引水式徑流電站，應計算出維持河道生態環境所需的水量，並採取在攔水堰壩上預留泄水口的措施，在平水期和枯水期也下泄部分流量，保證維持生態環境需水。採取工程措施，減少林地佔用。建造引水式徑流電站，水工設施佔用林地最多，儘量用引水隧洞取代引水明渠。工程爆破施工中，採用多點、小藥量爆破，減少散亂飛石對山林的破壞。在水庫電站機組選型設計時，要根據生態環境和下游居民生產生活需水量，確定適合於低水位高效率運行的機組，以維持下游河道生態環境需水量。5.9生態友好的水電工程設計生態設計要求在工程建設開發的所有階段均考慮到生態環境的因素，從工程專案的整個生命週期上減少對環境的影響，最終引導產生一個具有可持續發展目標的工程專案。壩址選擇時主要考慮的生態環境考慮因素有：對特有動植物棲息地的淹沒、稀有陸生動物的保護、特定文化遺產的保護等。大壩修建所造成的水庫淹沒是不可避免的，有的情況下，通過採取另辟生態保護地的方法，可以對水庫淹沒所造成的生態環境損失進行補償。但是，通過壩址位置和蓄水水位的調整，往往是一種最根本的解決方案，儘管有時會因此而失去一部分經濟上的利益。下麵以土石壩為例說明。儘量採用河灘地的砂卵礫石材料築壩、利用洞室開挖和溢洪道開挖料、在滿足強度要求和防滲標準的情況下，採用其他材料替代粘土心牆材料等。為降低潰壩的風險，壩址和壩型的選擇還要從庫岸穩定的角度進行深入的論證，以使壩址的位置遠離上游庫岸的滑坡體。岸邊式廠房佈置，施工開挖常可能形成高邊坡，由此可能造成大面積的植被破壞，因此，如果地形、地質條件允許，發電廠房可以建成壩後式廠房或地下廠房。進場交通和施工營地的佈置也會對壩址區的生態環境造成一定的影響。在施工道路的選線中應注意避讓動植物的生態走廊，將道路施工中對動植物資源的影響減低到最小，必要時，也可以採用隧洞連接的方式以避免大面積削坡所造成的植被破壞。施工中需注意設置適當的排水通道，保證原有自然環境下的水網系統不被破壞，降低水土流失的危害。在泄水建築的佈置中，下泄水流沖刷和霧化雨對岸坡的影響，是誘發岸坡地質災害的重要原因之一，而對於土石壩而言，洩洪建築物佈置的是否合適，也是關係到大壩安全與否的關鍵問題之一。松花江霧松石漫灘水庫洩洪霧化碧流河水庫洩洪有些工程的心牆料甚至直接取自農田，從而造成了大量的可耕地的毀壞，並由此引起原住民生存狀態的變化，產生相關的社會問題。土壩壩殼堆石料的開採，有可能需要大規模的開山取石，從而造成對植被和動物棲息地的破壞，並進而產生生物多樣性減少的生態問題。因此，在土石壩的斷面設計中，在材料的選取上，應盡可能考慮使用哪些對生態環境影響較小的填築材料。同時，通過對土石材料工程性質的進一步深入研究，盡可能的拓寬築壩材料的使用範圍。為了減輕土石料場開挖對環境的影響，在料場的規劃中，應盡可能選擇位於上游水庫淹沒區內的位置。如果由於地形、地質條件所限，無法按此要求佈置料場，則在料場規劃時，應考慮相應的生態環境恢復措施。對於土石料場開挖所形成的低窪區，也可以考慮通過規劃相應的工程措施使之形成適於具有生態涵養功能的人工濕地。另外，對於料場與壩址之間的運輸公路，也要考慮儘量減少對環境的影響。5.10生態友好的水電工程施工在施工組織設計和實施過程中應按照精細化施工的要求，結合IT技術和GPS技術的應用，實現工程開挖規模和施工填築的準確控制，避免亂采濫挖。對於工程建設承包商，應從施工營地的佈置、施工輔助設施的設立、廢棄物安置、污水處理、施工人員管理等各方面進行生態施工方面的評價與監督。在工程材料的應用上，應考慮到材料運用與自然環境的協調，優先採用綠色環保、生態友好的材料。在修建護坡、擋土建築時，要留有適當的排水通道，最好是利用具孔隙結構、利於植物自然生長或栽植、符合當地水生或兩栖生物生存環境的材料。從保護生物多樣性的角度看，在道路的施工中，還應注意不要阻絕生物物種的自然通道，保護壩址區原有的水網體系。例如，可以通過設立路橋或排水涵管的方式建立這樣的通道。5.11工程建設後的生態恢復作為補償措施，工程建設後的生態恢復工作也是建設生態友好的水電工程專案所必須考慮的問題。對此，首先要對工程建設中所造成的生態環境損失進行明確的分類，在設計和施工階段就要考慮好生態恢復和治理的措施，在工程建設結束後，採取有針對性的措施進行恢復和補償。生態恢復的主要內容有：森林植被的恢復、自然景觀的恢復、魚類人工繁殖場的建設、補償性珍稀動物保護地的建設、污水處理措施的建設、料場挖坑的生態恢復或以此進行人工濕地的再造等。當然，這裏所指的生態恢復，不應僅僅被理解為恢復和補償措施，通過採取適當的措施，還有可能會創造出更加美好的生態環境，例如：利用施工棄渣造地或將開挖後的料場平整成具有開發價值的土地、將料場表層耕植土留存，待施工結束後鋪設到地面進行複耕、對施工區採取必要的水土保持措施、利用水庫水面開發新的景觀和景點等。HodgesVillageDam山美水庫全景

水電站廠房水電站廠房

水電站廠房是將水能轉為電能的綜合工程設施，包括廠房建築、水輪機、發電機、變壓器、開關站等，也是運行人員進行生產和活動的場所。

第一節水電站廠房任務、組成和類型一、水電站廠房的任務將水電站的主要機電設備集中佈置在一起，使其具有良好的運行、管理、安裝、檢修等條件。佈置各種輔助設備，保證機組安全經濟運行，保證發電品質。佈置必要的值班場所，為運行人員提供良好的工作環境。二、水電站廠房的組成從設備佈置和運行要求的空間劃分主廠房。安裝水輪發電機組和各種輔助設備，是水電站廠房的主要組成部分。副廠房。安置各種運行控制和檢修管理設備的房間及運行管理人員工作和生活用房。主變壓器場。水電站發出的電能經主變壓器升壓後，再經輸電線路送給用戶。開關站。一般佈置在戶外，裝設高壓開關、高壓母線和保護設施，高壓輸電線由此將電能輸送給電力用戶。

主廠房、副廠房、主變壓器場和高壓開關站及廠區交通等，一般稱為廠區樞紐。廠區樞紐從設備組成的系統劃分水流系統。水輪機及其進出水設備，包括壓力管道、水輪機前的進水閥、蝸殼、水輪機、尾水管及尾水閘門等。電流系統。即電氣一次回路系統，包括發電機及其引出線、母線、發電機電壓配電設備、主變壓器和高壓開關站等。電氣控制設備系統。即電氣二次回路系統，包括機旁盤、厲磁設備系統、中央控制室、各種控制及操作設備如各種互感器、表計、繼電器、控制電纜、自動及遠動裝置、通迅及調度設備等直流系統。機械控制設備系統。包括水輪機的調速設備，如接力器及操作櫃，事故閥門的控制設備，其他各種閘門、減壓閥、攔汙柵等操作控制設備。輔助設備系統。包括為了安裝、檢修、維護、運行所必須的各種電氣及機械輔助設備，如廠用電系統(廠用變壓器、廠用配電裝置、直流電系統)，油系統、氣系統、水系統，起重設備，各種電氣和機械修理室、試驗室、工具間、通風採暖設備等。水電站廠房組成圖3.從水電站廠房的結構組成劃分水平面上可分為主機室和安裝間。主機室安裝水輪發電機組及輔助設備，安裝間是水電站機電設備卸貨、拆箱、組裝、檢修時使用的場地。垂直面上，以發電機層樓板面為界，分為上部結構和下部結構。上部結構。與工業廠房相似，基本上是板、梁、柱結構系統。下部結構。為大體積混凝土整體結構，主要佈置過流系統，是廠房的基礎。上部結構下部結構下部塊體結構

三、水電站廠房的基本類型

(一)

根據廠房與擋水建築物的相對位置及其結構特徵，可分為三種基本類型

1．壩後式廠房

特徵：廠房位於攔河壩的下游，緊接壩後，在結構上與大壩用永久縫分開，發電用水由壩內高壓管道引入廠房。

壩後式廠房還可以變化為：挑越式廠房、溢流式廠房、壩內式廠房。壩後廠房壩後式廠房示意圖CenterHillLakeandDam挑越式廠房烏江渡水電站壩內式廠房鳳灘水電站廠房移入溢流壩體空腹內。溢流式廠房將廠房頂作為溢洪道，成為壩後溢流式廠房。新安江水電站2．河床廠房廠房位於河床中，成為擋水建築物的一部分葛洲壩水利樞紐

位於湖北省宜昌市，在三峽出口南津關下游2.3km處。混凝土重力壩，最大壩高53.8m，水電站裝機容量2715

MW，保證出力76.8萬kW，多年平均發電量157億kW·h。3．引水式廠房特徵：發電用水來自較長的引水道，廠房遠離擋水建築物，一般位於河岸。如若將廠房建在地下山體內，則稱為地下廠房。清江雪照河水電站

(二)按機組主軸的裝置方式分

立式機組廠房和臥式機組廠房。立式機組廠房臥式機組廠房

(三)按廠房上部結構分：

露天式、半露天式、封閉式廠房。(四)按水電站資源

的性質分：

河川電站(常規水

電站)廠房、潮汐

電站廠房、抽水

蓄能电站厂房。第二節水電站廠房設計所需資料和設計程式一、廠房設計所需資料河流開發方案及建築物等級規劃報告的批文。根據工程規模、建壩高低、電站裝機容量等，確定電站建築物等級和相應的設計標準。此外還應瞭解對廠房的特殊要求。地形資料庫區及取水樞紐1/2000~1/1000的地形圖。壩址軸線處1/200的地形圖。廠區樞紐處1/500的地形圖。廠房所在處1/200的地形圖。若為引水式電站，還應有1/2000~1/1000引水線路帶狀地形圖。工程地質和水文地質資料廠區地質分析報告及圖紙。廠區的地基覆蓋層厚度、下覆基岩深度、土壤及岩石物理力學指標等。地下水活動情況。水文及水能資料站址的多年徑流資料。水庫的調洪方式，包括水庫及大壩的各種水文及下泄流量，壩址及廠址處的水位~流量關係由線，尾水相應的校核、設計及最小的各特徵水位值。廠區所在河流的泥沙資料、河流冰淩資料以及山洪泥石流等資料。電站的裝機容量、機組台數、電站的最大最小和加權平均水頭。電站的運行方式、輸電方向、電壓等級、輸電距離等。施工組織資料瞭解施工單位的施工技術水準，包括施工方法及設備，施工材料的運輸條件，施工工期、施工單價等資料。機組與輔助設備資料主機組及總裝圖(立面和平面)及台數。發電機的尺寸和重量，冷卻方式及通風道尺寸。水輪機型號、直徑和重量，蝸殼和尾水管的型式和尺寸。變壓器的台數、重量和尺寸。機旁盤、各種配電板、發電機引出線接地等裝置圖；油開關等的地腳螺栓基礎圖；調速器；高低壓空氣壓縮機、水泵等尺寸及基礎圖；吊車的規格及技術資料。二、水電站廠房設計程式

我國大中型水電站的設計一般分四個階段：預可行性研究、可行性研究、招標設計、施工詳圖。

預可行性研究：研究基礎：河流規劃和地區電力負荷發展預測研究內容：對擬建電站的建設條件進行研究，近期興建的必要性、技術可行性和經濟合理性。研究要求：對廠房不進行具體設計，只選定電站的規模，初選樞紐佈置和廠房型式，繪出廠房在樞紐中的位置。可行性研究：研究基礎：預可行性研究成果研究內容：通過方案比較選定樞紐的總體佈置及其參數，決定建築物的型式和控制尺寸，選擇施工方案、進度和總佈置，並編制工程投資預算，闡明工程效益。根據選定機組機型、電氣主接線圖及主要機電設備，初步決定廠房的型式、佈置及輪廓尺寸，繪出廠區及廠房佈置圖，進行廠房穩定計算及必要的結構分析，提出廠房工程地質處理措施。招標設計：研究基礎：可行性研究成果。研究內容：對可行性研究中的遺留問題進行必要的修改和補充，落實選定方案工程建設的技術、施工措施等。提出較詳細的工程圖紙和分項工程的工程量，提出施工、製造與安裝的工藝技術要求以及永久設備購置清單。編制招標檔。施工詳圖：研究基礎：招標設計成果研究內容：陸續對各項結構進行細部設計和結構計算，並擬定具體的施工方法，繪出施工詳圖。研究要求：進行廠房每個構件的細部設計和結構計算，最終確定廠房各部分尺寸。對於招標設計中的基本決定，一般不會有重大改變。第三節水輪發電機一、發電機類型及傳力方式1、懸掛式發電機推力軸承位於轉子上方，支承在上機架上。

發電機的傳力方式為：

轉動部分重量(發電機轉子、勵磁機轉子、水輪機轉輪)→推力頭→推力軸承→定子外殼→機座；

固定部分重量(推力軸承、上機架、發電機定子、勵磁機定子)→定子外殼→機座。懸式發電機2、傘式發電機

推力軸承位於轉子下方，設在下機架上發電機的傳力方式為：機組轉動部分的重量→推力頭和推力軸承→下機架→機座。上機架只支撐上導軸承和勵磁機定子。類型：

1.普通傘式：有上下導軸承

2.半傘式:有上導軸承，無下導軸承

3.全傘式:無上導軸承，有下導軸承(1)普通傘式有上下導軸承。傳力方式為：

機組轉動部分的重量→推力頭和推力軸承→下機架→機座。

上機架只支撐上導軸承和勵磁機定子。(2)半傘式有上導軸承，無下導軸承。發電機通常將上機架埋入發電機層地板以下。(3)全傘式無上導軸承，有下導軸承。

機組轉動部分的重量通過推力軸承的支撐結構傳到水輪機頂蓋上，通過頂蓋傳給水輪機座環。二、發電機的勵磁系統作用：向發電機轉子供給形成磁場的直流電源。有直流電機勵磁和可控矽整流勵磁兩種。勵磁系統：勵磁機、勵磁片勵磁機——直流發電機。勵磁方式：直接勵磁系統，用勵磁機(與發電機同軸)產生磁；可控矽整流勵磁，可省去勵磁機，並降低廠房高度。勵磁片——控制設備和自動調整裝置的配電盤。作用是：控制和調整水輪發電機的勵磁電流。每臺發電機一般有3~5塊勵磁片。 三、發電機的支承結構(機座或機墩)

1．機座作用：將發電機支承在預定位置上，並為機組的運行、維護、安裝和檢修創造條件。

2．要求：

具有足夠的強度和剛度，具有良好的抗振性能。3．常見的機座形式(1)圓筒式機座：結構形式為厚壁鋼筋混凝土圓筒，其壁厚在1m以上。優點：剛度較大，抗振、抗扭性能較好。缺點：水輪機直徑較小時，水輪機的安裝、維修、維護不方便(2)框架式機座：由環形梁和立柱組成。優點：混凝土需要量小，水輪機頂蓋處寬敞，設備的安裝、佈置、維修等比較方便。缺點：是抗振、抗扭性能較差，結構剛度小。一般用於中小型機組。(3)塊體機座：適用於大型機組，下部塊體結構除了留有必要的通道意外，全部為混凝土。優點：混凝土的強度和剛度大。缺點：混凝土方量大。(4)鋼機座：由鋼結構組成。優點：發電機與水輪機直接配套，結構緊湊，安裝方便，減少了複雜的鋼筋混凝土工程缺點：消耗鋼材較多，我國尚未採用。(5)平行牆式：適用於大型機組，由平行的鋼筋混凝土牆和橫樑組成。特點：水輪機頂蓋處寬敞，工作方便四、發電機的佈置型式

(1)定子外露式：發電機定子完全露出於發電機層地面以上。缺點：發電機層地板顯得擁擠，同時水輪機層高度小，不便其間佈置夾層。採用較少。(2)上機架埋入式：發電機定子和上機架埋入發電機層樓板下機坑內。發電機層較寬敞，水輪機層高度大,採用較多。適用於單機容量在100MW以上的大型機組。(3)定子埋入式：發電機定子埋入發電機層樓板下機坑內，上機架外露。便於懸式發電機組的推力軸承檢修。適用於單機容量在數十萬MW的大型機組。第四節水電站廠房的輔助設備一、調速系統每臺機組裝設一套調速系統。調速設備組成：調速器櫃、作用筒(接力器)、油壓裝置。三部分之間用管路聯繫。調速器櫃。單機容量不同，機型不同，調速系統也不一樣，調速櫃的外形尺寸變化不大，一般為方形，尺寸為800mm×800mm×1900mm。它以機械的傳動杆和油管與作用筒相聯。調速櫃多佈置在發電機的上游側。作用筒(接力器)。作用筒是個油壓活塞，大中型機組都採用兩個，用來推轉調節環。調節環帶動導水葉來控制水輪機的引用流量，調節機組出力。油壓裝置。由壓力油罐、儲油槽和油泵組成。油罐內油壓為2.5MPa，供推動活塞用。

油壓靠壓縮空氣維持，所以油桶內上部為壓縮空氣。

工作后的油回到储油槽，罐内油量不足时，由油泵将油槽中的油打入罐内。

油泵一般为两台，一台工作，一台备用。二、油系統1．作用及分類

透平油——供給機組軸承的潤滑油和操作用的壓力油，作用：潤滑、散熱及傳遞能量；

絕緣油——供給變壓器、油開關等電氣設備的，作用：絕緣、散熱及滅弧。

注：兩種油的性質不同，應有兩套獨立的油系統，不能相混。2．組成及佈置(1)油庫接受和貯存油地方，油庫設有油罐。透平油的用油設備均在廠內，故透平油庫一般佈置在廠內，只有在油量很大時才在廠外另設存貯新油的油庫。絕緣油用量大的主變壓器和開關站都在廠外，所以絕緣油庫常佈置在廠外主變壓器和開關站附近。注：油庫要特別注意防火，大於100噸時油庫應設在廠外。(2)油處理室設有油泵和濾油機，有時還有油再生裝置。一般設在油庫旁。透平油與絕緣油常合用油處理室。相鄰水電站可合用一套油處理設備。(3)中間排油槽當油庫設於場外時，在廠房下部結構中佈置中間排油槽，以存放各種設備排出來的汙油。(4)補給油箱設在主廠房的吊車梁下。當設備中的油有消耗時，從補給油箱自流補給新油。(5)廢油槽。在每臺機組的最低點設廢油槽，收集漏出的廢油。(6)事故油槽當變壓器、油開關、油庫發生燃燒事故時迅速將油排走，以免事故擴大。油可排入事故油槽中或直接排入下游河道。事故油槽應佈置在便於充油設備排油的位置，並便於滅火。(7)油管油系統各部分的連接管路，常沿水輪機層的一側佈置幹管。水管和油管要避免佈置在電氣設備上方。三、供水系統1．供水系統分類技術供水——冷卻及潤滑。發電機的空氣冷卻器、機組導軸承和推力軸承的油冷卻器、水潤滑導軸承、空氣壓縮機氣缸冷卻器、變壓器的冷卻設備等。耗水量最大的是發電機和變壓器冷卻用水，要求水質清潔、不含對管道和設備有害的化學成分。生活供水——生活用水根據工作人員的多少決定。消防供水——消防用水要求水流能噴射到建築物的最高部位。消防用水可從上游壓力管道、下游尾水渠或生活用水的水塔取水，並且應設置兩個水源。2．供水系統佈置水源：壓力管道、上游水庫、下游水泵、地下水源。組成：水源、供水設備、水處理設備、管網和測量控制元件。佈置：管路應盡可能靠近機組，以縮短管線並減少水頭損失。供水泵房應佈置在水輪機層或以下的洞室內。為保證水質，用水管把水引向過濾設備，經過濾後再分配用水。3．供水方式水泵供水。當水電站的水頭太低(水壓力不夠)或太高(需要減壓設備)時。自流供水。適用於水頭在12~60m之間的水電站，但當水頭大於40m時需要減壓設備。壩後式廠房從水庫引水，引水廠房從壓力水管引水。混合式供水。水電站水頭變化較大時採用，高水頭用自流方式，低水頭時用水泵。四、排水系統1、類型滲漏排水系統排除廠房內的生活用水、技術用水、閥門或建築物及其他設備的滲漏水。發電機冷卻用水等均自流排往下游。不能自流排除的則集中到集水井，再用水泵排到下游。檢修排水系統機組檢修時排空蝸殼和尾水管。首先關閉蝴蝶閥或進水閘門，將蝸殼及尾水管中的水自流經尾水管排往下游。剩餘部分利用檢修排水泵排走。2、排水系統的佈置水泵集中在水泵房內，集水井設在水泵房的下層。集水井通常佈置在安裝間下層、廠房一端、尾水管之間或廠房上游側。集水井的底部高程要足夠低，以便自流集水。每個集水井至少設2臺水泵，一臺工作，一臺備用。一般要求滲漏排水和檢修排水分開設置。3、檢修排水的方式集水井：各尾水管與集水井之間用管道相連，並設閥門控制。尾水管的積水可自流排入集水井。集水廊道：在廠房的最低處沿縱軸向設置一條廊道，尾水管的積水直接排入廊道。廊道的容積較大，排除積水時間短。分段排水：每兩臺機組之間設置集水井和水泵，構成一個檢修排水系統。適用於較小的電站。移動水泵：不設集水井，直接將移動水泵裝在需要檢修的機組處進行排水。適用於較小的電站。五、壓氣系統1．壓氣系統的分類和用途低壓壓縮空氣系統機組制動；調相運行壓水；蝶閥關閉時，將壓縮空氣通入閥上的空氣圍帶，使其膨脹而減少漏水；檢修時清掃設備，供風動工具使用；通向攔汙柵，防凍清汙。額定氣壓為0.5~0.8MPa。 高壓壓縮空氣系統給油壓裝置的壓力油箱充氣，額定氣壓為2.5MPa；配電裝置如空氣斷路器的滅弧和操作的用氣，以及開關和少油斷路器的操作用氣；額定氣壓為2~5MPa。2．壓氣系統的組成及佈置組成：空壓機、儲氣罐、輸氣管、測量控制元件。佈置：廠房內高低壓系統均要設置。空氣壓縮機室一般佈置在水輪機層，安裝間的下麵，其雜訊很大，要遠離中央控制室滿足防火防爆要求。六、水電站廠房的起重設備為了安裝和檢修機組及其輔助設備，廠房內要裝設專門的起重設備。最常見的起重設備是橋式起重機(橋吊)。橋吊由橫跨廠房的橋吊大樑及其上部的小車組成，橋吊大樑可在吊車梁頂上沿主廠房縱向行駛，橋吊大樑上的小車可沿該大樑在廠房橫向移動。起重設備的型式和吊運方式對廠房上部結構和尺寸影響較大，正確選擇起重設備和吊運方式，可減小其寬度或高度。1、橋吊的起重量和台數橋吊的最大起重量取決於所吊運的最重部件。最重部件一般為發電機轉子，懸式發電機的轉子需帶軸吊運，傘式發電機的轉子可帶軸吊運，也可不帶軸。對於低水頭電站，最重部件也可能是帶軸或不帶軸的水輪機轉輪。少數情況下，橋吊的起重量決定於主變壓器(主變需要在廠內檢修時)。橋式起重機有單小車和雙小車兩種。單小車設有主鉤和副鉤，當起重量不大時一般採用一臺雙鉤橋吊；雙小車是在橋吊大樑上設有兩臺可以單獨或聯合運行的小車，每臺小車只有一個起重吊鉤，起重量大於75t時，可採用雙小車橋吊。與單小車相比，雙小車橋吊不僅重量輕、外形尺寸小，而且用平衡梁吊運帶軸轉子時，大軸可以超出主鉤極限位置以上，從而可降低主廠房的高度。當機組較大而且台數多於6臺時，也可考慮採用兩臺吊車。兩臺橋吊可降低廠房高度，運用較靈活。2、橋吊跨度與工作範圍橋吊跨度要與主廠房下部塊體結構的尺寸相適應，使主廠房構架直接座落在下部塊體結構的一期混凝土上。要滿足發電機層及安裝間佈置要求，使主廠房內主要機電設備均在主副鉤工作範圍之內，以便安裝和檢修。儘量採用起重機製造廠家所規定的標準跨度。第五節主廠房的佈置一、發電機層設備佈置發電機層為安放水輪發電機組及輔助設備和儀錶錶盤的場地，也是運行人員巡迴檢查機組、監視儀錶的場所。主要設備有發電機、調速櫃、油壓裝置、機旁盤、勵磁片、蝶閥孔、樓梯、吊物孔等。廠房平面圖發電機層設備佈置機旁盤。與調速器佈置在同一側，靠近廠房上游或下游牆。調速櫃。應與下層的接力器相協調，盡可能靠近機組，並在吊車的工作範圍之內。勵磁片。常佈置在發電機近旁。蝶閥孔。樓梯。每隔一段距離需要設置一個樓梯，一般兩臺機組設置一個。樓梯不應破壞發電機層樓板的梁格系統。吊物孔。發電機層平面設備佈置應考慮在吊車主、副鉤的工作範圍內，以便樓面所有設備都能由廠內吊車起吊。二、水輪機層設備佈置水輪機層是指發電機層以下，蝸殼大塊混凝土以上的這部分空間。在水輪機層一般佈置調速器的接力器、水力機械輔助設備(如油、氣、水管路)、電氣設備(如發電機引出線、中性點引出線、接地、滅磁裝置等)、廠用電的配電設備。水輪機層設備佈置圖調速器的接力器。位於調速器櫃的下方，與水輪機頂蓋連在一起，並佈置在蝸殼最小斷面處。電氣設備的佈置。發電機引出線和中性點側都裝有電流互感器，一般安裝在風罩外壁或機墩外壁上。對發電機引出母線要加裝保護網。油、氣、水管道。一般沿牆敷設或佈置在溝內。要防止油氣水滲漏對電纜造成影響。水輪機層上、下游側應設必要的過道。主要過道寬度不宜小於1.2m~1.6m。水輪機機墩壁上要設進人孔，進人孔寬度一般為1.2m~1.8m，高度不小於1.8m~2.0m。二、蝸殼層的佈置主閥。當引水式電站採用聯合供水或分組供水時，在蝸殼進口前設置一道快速閘門或蝴蝶閥，稱為主閥。主閥可以裝設在廠內也可以裝設在廠外。主閥的上游側要安裝伸縮節，以方便其拆裝。進人孔。在下部塊體結構中要設有通向蝸殼和尾水管的進人孔，並設置通道。一般進人孔的直徑為60cm，進人孔通道尺寸不小於1×1m。在蝸殼層以下的上游側或下游側均設有檢查、排水廊道。集水井位於全廠最低處，除要求能容納運行時的滲漏水，還要擔負機組檢修時的集水、排水任務。排水泵室一般佈置在集水井的上層。電站排水都通向下游尾水渠。四、安裝間(安裝間)的佈置安裝間是廠房主要部件安裝和檢修的場所。主要設備的安裝、檢修、到貨後卸車都要用到橋吊。1．安裝間的位置安裝間一般均佈置在主廠房有對外道路的一端。對外交通通道必須直達安裝間，車輛直接開入安裝間以便利用主廠房內橋吊卸貨。水電站對外交通運輸道路可以是鐵路、公路或水路。對於大中型水電站，由於部件大而重，運輸量又大，所以常建設專用的鐵路線，中小型水電站多採用公路。2．安裝間的高程安裝間的高程主要取決於對外道路的高程及發電機層樓板的高程。安裝間最好與對外道路同高，均高於下游最高水位，以保持洪水期對外交通暢通無阻。安裝間最好也與發電機層同高，以充分利用場地，安裝檢修工作方便。當水電站的下游尾水過高時，發電機層樓板常低於下游最高尾水位，從而也低於對外道路，這時可以有以下幾種方案：

安裝間與對外道路同高，均高於發電機層。安裝間與發電機層同高，均低於下游最高水位。安裝間與發電機層同高，而在安裝間上專門劃出一塊貨車停車卸貨處，此停車處高於安裝間而與對外道路同高。這時安裝間場面不能充分利用，而廠房的高度可能取決於卸貨的要求。3.安裝間的尺寸安裝間與主廠房同寬以便橋吊通行，所以安裝間的尺寸主要是指其長度。安裝間的面積可按一臺機組擴大性檢修的需要確定，一般考慮放置四大部件，即發電機轉子、發電機上機架、水輪機轉輪、水輪機頂蓋。四大部件要佈置在主鉤的工作範圍內，其中發電機轉子應全部置於主鉤起吊範圍內。發電機轉子和水輪機轉輪周圍要留有1～2m的工作場地。缺乏資料時，安裝間長度可取1.25～1.5倍機組段長。多機組電站，安裝間面積可根據需要增大或加設副安裝間。4.

安裝間的佈置安裝間內要安排運貨車的停車位置堆放試重塊或設置試重地錨，以進行橋吊安裝後的靜荷試驗和動荷試驗。安裝間大門尺寸：採用標準軌火車運輸時不應小於4.2m×5.4m，採用載重汽車運輸不小於3.3m×4.5m。發電機轉子放在安裝間上時主軸要穿過地板，地板上在相應位置要設大軸孔，在軸下要設大軸承臺，並預埋底腳螺栓。主變壓器有時也要在安裝間進行大修，這時要考慮主變壓器運入的方式及停放的地點。主變壓器大修時常需吊芯檢修，在安裝間上設尺寸相當的變壓器坑。第六節