枢纽建筑物布置优化方案

呼和浩特抽水蓄能电站位于呼和浩特市东北的大青山山脉中麓哈拉沁沟的下游，距负荷中心呼和浩特市直线距离约20km。电站装机容量1200MW，安装4台300MW单级混流可逆式抽水蓄能机组。电站建成后每天的发电时间约为7h，每天抽水时间约为7h，年发电量为20.075亿kW·h，年抽水用电量为26.767亿kW·h，年发电利用小时数为1673h，抽水利用小时数为2230h。电站在内蒙古西部电力系统中担负调峰、填谷、调频、调相及事故备用的任务。

呼和浩特抽水蓄能电站枢纽主要由上水库、水道系统、地下厂房系统、下水库工程组成，工程等别为Ⅰ等，工程规模为大（1）型。电站下水库位于哈拉沁沟内，其多年平均流量0.726m3/s，多年平均径流量2290万m3。电站主要建筑物按1级建筑物设计，次要建筑物按3级建筑物设计。上水库工程、地下厂房系统洞室工程、下水库拦河坝正常运用洪水标准为200年一遇，非常运用洪水标准为1000年一遇；下水库拦沙坝和泄洪排沙洞的正常运用洪水标准为500年一遇，非常运用洪水标准为2000年一遇。消能防冲正常运用洪水标准为100年一遇。工程场地地震基本烈度为7度。

上水库位于料木山顶峰的东北侧，建筑物主要包括沥青混凝土面板堆石坝、库盆和排水系统。校核洪水位1940.46m，设计洪水位1940.34m，正常蓄水位1940.00m，死水位1903.00m，总库容690.02万m3，调节库容637.73万m3，死库容41.99万m3。库/坝顶高程为1943.00m，顶宽10.0m，库顶轴线长1818.37m，其中坝轴线长1266.37m，库底高程为1900.00m。沥青混凝土面板堆石坝上游坝坡为1∶1.75，下游坝坡为1∶1.6，坝轴线处最大坝高69.85m，迎水面最大坝高43.90m。全库盆采用沥青混凝土面板防渗，防渗面积24.48万m2，其中库底防渗面积为10.11万m2，库岸防渗面积为14.37万m2。库底设置的排水检查廊道长3056.04m（其中库底排水廊道长约2848m）。

水道系统由上水库进/出水口、引水隧洞、引水调压井、高压管道、尾水隧洞和下水库进/出水口组成，长约2293m。引水系统采用一管两机的布置方式，尾水系统采用一洞一机的布置方式，直进直出厂房。上水库设两个岸边侧式进/出水口，中心间距为27.02m，底板高程1886.00m，由进/出水口段、隧洞段和闸门井段组成，进/出水口前沿设前池。引水隧洞布置在上水库西北侧的山体中，1号、2号引水隧洞长分别为438.04m和434.94m，坡度分别为6.787%和6.835%，圆形断面内径均为6.2m，钢筋混凝土衬砌厚0.55m。引水调压井采用阻抗上室式，布置于两条引水隧洞的末端，两调压室中心距离44.0m，为半地下结构，竖井部分位于地下，竖井圆形断面内径9.0m，竖井顶高程1939.00m，底高程1860.50m，下部设直径4.3m的连接段与引水隧洞相连；上室位于地面，断面尺寸为25m×9m×12m（长×宽×高），上室底板高程1940.00m，顶板高程1951.00m。压力管道由压力主管、岔管和支管组成，采用钢板衬砌。两条压力主管平行布置，立面采用地下埋藏式斜井布置。1号压力主管长1092.14m，上斜井与水平面夹角为55°，下斜井与水平面为60°；2号压力主管长1109.10m，上斜井与水平面夹角为60°，下斜井与水平面为55°。均设有中平段，中平段中心高程为1550.00m。压力主管管径由5.4m变至4.6m，钢衬外围回填混凝土厚0.6m。高压岔管分别布置在距厂房上游边墙65.0m处和50.0m处，采用对称“Y”形内加强月牙肋钢岔管，分岔角70°，公切球直径为5.2m，中心高程1280.00m。岔管将每条压力主管分成2条高压支管，高压支管内径为2.0～3.2m，1号和2号高压支管长度均为68.672m、3号和4号高压支管长度均为53.672m，4条高压支管平行布置、垂直进厂。在压力管道中平段和下平段分别布置排水廊道，断面尺寸为2.8m×3.0m，中平段排水廊道长1363.22m，与中部施工支洞相连；下平段排水廊道长856.76m，与厂房上层排水廊道相连。尾水隧洞采用一机一洞的布置方式，设4条尾水隧洞，1～4号尾水隧洞长度分别为377.91m、385.66m、393.42m、401.18m，内径5.0m，由下平段、斜井段和上平段组成，下水库防渗帷幕上游采用钢板衬砌，下游侧防渗帷幕采用钢筋混凝土衬砌。在尾水隧洞上部布置了尾水隧洞排水廊道，与厂房上层排水廊道相接，断面尺寸为2.8m×3.0m，长624.17m。下水库设4个岸边侧式进/出水口，中心间距为22.0m，底板高程1338.00m，由闸门井段、隧洞段和进/出水口段组成，进/出水口末端设前池。(www.xing528.com)

地下厂房系统主要包括主副厂房、安装场、母线洞、主变压器洞（含主变压器副厂房）、主变压器运输洞、低压电缆洞、排水廊道、出线洞、排风洞及排风竖井、通风洞、交通洞等地下建筑物和出线场、地面副厂房和排风楼等地面建筑物。主、副厂房和安装场呈“一”字形布置，开挖尺寸为152.0m×23.5m×50.0m（长×宽×高），机组间距22.0m，安装高程1280.00m。主变压器洞布置在厂房下游46.0m处，开挖尺寸为121.0m×17.0m×33.5m。交通洞布置在安装场左侧，由交通洞引出支洞至主变压器室。通风洞布置在厂房1号通风机室右侧，引出支洞至厂房左端2号通风机室、主变压器室左端及主变压器副厂房右侧的3号通风机室右端墙。出线洞位于主变压器洞下游边墙，经出线平洞、出线斜洞通向地面出线场。地面出线场位于下水库环库公路边，长45.5m、宽33.0m。地面副厂房位于通风洞洞口左侧。

下水库位于哈拉沁沟与大西沟交汇处上游，主要建筑物由拦河坝、拦沙坝及左岸泄洪排沙洞组成。校核洪水位1400.38m，设计洪水位1400.29m，正常蓄水位1400.00m，死水位1355.00m，总库容733.91万m3，调节库容666.10万m3，死库容60.79万m3。拦沙坝和拦河坝均采用碾压混凝土重力坝，坝顶高程为1401.00m，坝顶宽度为6.0m。拦沙坝最大坝高58m，上、下游坝坡均为1∶0.5，坝顶长200.0m；拦河坝最大坝高73m，上游坝坡上部直立，下部为1∶0.1，下游坝坡为1∶0.7，坝顶长236.0m。泄洪排沙洞布置在左岸，为一条直洞，总长552.754m，采用有压短管进口接明流泄洪隧洞的形式。进口设一道7.0m×9.0m的事故门和一道7.0m×8.0m的弧形工作门；洞身断面7.0m×（9.5/8.5）m，采用混凝土衬砌；出口采用反弧鼻坎挑流消能，洞线纵坡为4.14%。出口采用渐扩式连续挑坎挑流消能，在下水库施工期泄洪排沙洞兼做导流洞。呼和浩特抽水蓄能电站枢纽平面布置图如图1.1所示。