地域特色融入的土建工程

小水电的土建工程没有大、中型水利工程的土建工程重要。尽管如此，土建在整个工程投资中所占的比例还是要超过50%，项目进度一般也是由土建工程控制的。因此，减少土建工程的投资、加快施工进度是小水电建设的重要课题。

虽然小水电的投资规模不大，但对广大山区农村的小水电开发者来说，这有限的投资也是一个沉重的负担。由于投资规模小，建筑物规模不大，因此不太可能在诸如地质勘探、道路、水力模型及结构试验等方面花较多的钱，这就必须因地制宜地设计和建造小水电土建工程，以便降低造价。常常可采用的土建工程包括：

1．土坝

由于对地基要求低，能充分利用当地材料，施工面大及施工技术要求低等因素，土坝在当地材料坝中应用最多。现代土力学的发展降低了对土坝筑坝材料的要求，使土坝在小水电挡水建筑物中占有的比例最大。

在小水电发展的初期，由于机组小，坝低，土坝多为均质土坝。稍后的20世纪60年代，小水电的迅速发展使工程越来越大，单质坝之外的其他坝型（如心墙坝、斜墙坝及分区坝等）也得到了发展。以浙江嵊县70m高的南山电站土坝为例，心墙两侧的坝体由沙壤土、砂砾石、堆石筑成。下游堆石体取代了排水棱体的作用，上下游最陡的坡度为1∶1．4，而上下游最缓的坡度分别为1∶3．3和1∶3．7：这种设计方案节省了大量的土建工程量。

2．过流土坝

在中国坝工建设实践中，为了避免在陡坝肩上开挖溢洪道，兴建了一些过流土坝。这种可以挡水，也可以通过坝顶泄洪的坝型，可以减少土建工程量。为了抗冲刷，这些坝的过水面都做了护面。按照材料的不同，护面可分为沙浆护面、浆砌石护面、混凝土护面和沥青护面等。前两种护面价格便宜，因此而被广泛应用，但只适用于低坝。对于高坝，则要采用混凝土护面或沥青护面，以获得更高的抗侵蚀性。

湖南省桃源县的红星斜墙坝是一座20.2m高的过流土坝，该坝有50m长的坝段可以过流，为了抗冲刷，过流坝段铺了30cm厚的混凝土护面，在混凝土下面是干砌石和砂砾石垫层，厚为100cm。坝建成后，过流多次，最大过流深为0. 72m，效果良好。

3．砌石坝

在中国的山区，由于石材比砂土更容易得到，砌石坝的数量.也更多。跟土坝相比，这种坝的体积要小一些，结构也较简单，并在施工期和建成后都可过流。大多数砌石坝都是重力式的，对地形和地质条件的要求也较低。

例如，下源2号坝坐落在江西省铜鼓县，是一座18.5m高的砌石空腹重力坝。坝内空腹6m高、4m宽，拱形部分则为0. 4m厚的素混凝土，起着拱效应的作用，改善了坝体的应力分布条件，整个坝的体积只有实体重力坝的2/3，节约了工程投资。

4．砌石拱坝

这种坝型的体积小，应力分布好，安全系数高，因此，这种坝也是小水电工程中较常采用的几种坝型之一。浙江天台洞坑溪拱坝是砌石拱坝，这座坝建在V形河谷里，但两个坝肩的上部比较平坦。为了适应地形条件，设计在左岸采用了浆砌石重力坝，右岸为土石坝，河床中间部分为双曲砌石拱坝，坝高48m，坝基厚5m，厚高比为0．104，倒悬部分为5．32m，并在块石坝体的上游面做了防渗混凝土护面。为了利用340m的水头，在坝下游修了4座电站，总装机3500kW。(www.xing528.com)

在不同的砌石坝类型中，还有一种是多拱坝。以山东省栖霞县黄羊地多拱砌石坝为例。该坝的最大坝高是30．5m，总库容是200万m3，主河道部分的多拱坝由8个坝墩和4个半圆拱组成。拱内圈的半径为5m，拱圈底厚3．5m，顶厚1．5m。拱圈用双支墩支撑，双支墩的两面都镂空，支墩厚为2．5m，由于坝向下游倾斜，一部分水重可以用来增加坝的稳定性。另外，双支墩镂空减少了支墩的体积，整个坝的体积也因此减少了。

5．碾压混凝土（RCC）坝

建于福建省大田县的中国第一座RCC坝高56．8m、长122．5m。其特点是在坝的温升较高的部分掺入了较多的粉煤灰，在坝体填筑过程中没有分缝。填筑时坝体内部铺厚为56cm，外部铺厚为37cm，碾压后各层分别为50cm和30cm，用振动碾来碾压混凝土。与常规混凝土坝相比，RCC坝每立方米混凝土的水泥用量减少了40%，成本减少了12%，工期也缩短了，并在保证抗压强度不变的前提下，可提高抗压及抗拉弹性模量约20%。同时，采用简单易行的施工技术在经济上也是非常重要的，可以减少建设成本。现已成功地在全国推广应用了这种技术。

6．混凝土面板坝

这种坝由于对基础要求不高，且施工方便，造价较低，避免筑砌石坝那样需要大量的人工和石材，适合现代机械化的施工方法，近年来在水电工程中得到了越来越广泛的应用，目前多用于较大规模的小水电工程。

7．橡胶坝

橡胶坝是移动坝的一种，一般应用在溢洪道上，枯水期用来蓄水，丰水期用来泄水。在比较平坦的渠道中，橡胶坝平常用来抬高水位，汛期坝高降低用来泄洪，防止上游受淹。

小水电在中国有着数量多、分布广的特点。由于历史的原因，径流式电站比例较大，调节性能差，可靠性低。为了提高供电的可靠性，并降低土建部分的费用，橡胶坝得到了研究和推广。橡胶坝由橡胶袋、混凝土基础、充水（气）和泄水（气）系统构成。橡胶坝袋由帆布与氯二烯橡胶和几层丙烯酸纤维帆布及橡胶在高温下压缩而成，并锚固在基础和边墙上，橡胶袋充水（气）后形成一座挡水坝。橡胶坝与一座同等规模的活动闸相比，成本可减少30%～70%。而且，在无闸溢洪道上安装方便，结构简单，并能提高调节能力，增加库容，从而获得更多效益。目前橡胶坝技术在中国得到了很大的发展，坝袋内嵌材料已由过去的帆布发展到尼龙丝网，并进一步发展到不锈钢丝网，坝面橡胶也可以按用户要求做成任何款色，坝的长度方向已可以做到没有接缝，挡水高度也已有很大提高，一些工程已经超过了6m。

8．引水工程

小水电的引水建筑与大型电站相似，但也有些不同之处，如用预应力混凝土管代替压力钢管及采用虹吸式进水口等。在中国早期的小水电建设中，用预应力钢筋混凝土代替压力钢管可节省投资30%以上。以浙江省金华县的西湖电站为例，电站装机仅320kW，但水头有465m，预应力混凝土管的直径0．5m。直径越大，预应力混凝土管越重，运输也就越困难，因此一般不推荐使用大直径预应力混凝土管。目前，一种更轻的压力管道正在研究并已投入使用，如用于小水电的PVC材料引水管路。

9．虹吸式进水口

虹吸式进水口在中小型水电工程中被广泛应用，特别在青海、浙江和新疆的小型水电工程中使用更为普遍。100个农村电气化县建设中总结和推广了虹吸式进水口技术，并不断在设计、建设和运行过程中对其进行改进。与其他形式的进水口相比，虹吸式进水口有一系列的优点，包括可以将闸门、启闭机以及水轮机进水蝶阀省掉，并因此可以节约20%～30%的投资；可以快速安全地切断水流；运行可靠、运行费用省；此外虹吸式进水口可有效地减小水轮机转速的上升及岔管中的水击压力。因此现在已经有不少小水电站采用了这项新技术。