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(shí)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。
一、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10m左右,主要靠流量大出力,屬低水頭大流量型水電站。
河床式水電站水頭低,不會(huì)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。
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,最大壩高53 . 8 米,大壩布置從右岸起:大江沖沙閘、一號(hào)船閘、大江電站廠房、二江泄水閘、二江電站廠房、二號(hào)船閘、三江沖沙閘、三號(hào)船閘,葛洲壩水庫總庫容15.8億立方米。
二、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(shí),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。
典型的壩后式水電站是三峽水電站。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。
泄洪壩段的上部有壩頂溢流表孔22個(gè),在壩體下方有深孔泄洪通道23個(gè),表孔溢流通道與深孔泄洪通道間隔分布。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(shí)進(jìn)行溢流泄洪。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。在廠房壩段的下方還設(shè)有若干個(gè)沖沙孔。
左側(cè)廠房安裝14臺(tái)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(tái)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(tái)70萬千瓦水電機(jī)組,這樣共有70萬千瓦水電機(jī)組32臺(tái),加上兩臺(tái)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。
三、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。
向家壩水電站就是采用的壩后式水電站和地下廠房相結(jié)合的形式。向家壩水電站采用實(shí)體重力壩,最大壩高161米,壩頂長937.5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(tái)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。
向家壩水電站的地下廠房與壩后廠房各安裝4臺(tái)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。
二灘水電站位于雅礱江下游,距離金沙江的匯合口約 40km ,距攀枝花市約40km,壩址處于高山狹谷中。大壩為混凝土雙曲拱壩,壩頂弧長775m,最大壩高240m。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(tái)單機(jī)容量55萬kW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(shí)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(huì)帶來庫區(qū)土地、森林、礦藏淹沒損失等環(huán)境問題,同時(shí)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。