常規(guī)水電站是通過截斷高山峽谷中的河流筑壩抬高水位進行發(fā)電，抽水蓄能電站是利用山上的上水庫和山下的下水庫之間的水頭落差來發(fā)電，可見，水電站必然是依山傍水而建。那么，如何利用好大山這個天然資源的空間呢，這里面大有學問。
當河道寬度不夠時，岸邊的山體巖性較好并且有足夠空間時，引水發(fā)電系統的引水隧洞、主廠房、主變室、調壓室、尾水隧洞及部分泄洪隧洞等就布置在山體里。抽水蓄能電站的引水發(fā)電系統完全布置在上下水庫之間的山體內。地下廠房主洞室的位置選擇，主要根據地形、地質條件以及圍巖的地質構造與地應力等情況，并考慮引水洞及尾水洞的布置，經方案比較后確定。
地下廠房洞室群采用主廠房、主變室、尾水調壓室三大洞室平行布置，發(fā)電引出線、對外交通、通風等依靠隧洞、豎井或斜井與外部聯系。地下廠房的防滲和防潮也很重要，尤其位于庫邊或地下水豐富的地下廠房，一般采用堵、排、隔等工程措施，使廠內有良好的運行環(huán)境。
利用山體地下空間布置引水發(fā)電系統等洞室有很多好處，如廠房位置不受河谷寬窄限制，與水電樞紐的其他建筑物布置干擾小?？梢猿浞掷脦r體作用，簡化廠房外圍結構。地下廠房等洞室可以全年施工，受洪水和惡劣氣候影響小。地面開挖量小，受崩塌、滑坡等影響小，有利于環(huán)境保護和交通安全。地下洞室的開挖料用于筑壩料，減少地面料場的規(guī)模和對環(huán)境的影響。地下地震加速度隨深度漸減，抗震性能好。
1897年，瑞士建造了世界上第一座地下水電站—費納雅茨電站，該電站廠房局部埋入地下，內裝3臺培爾頓式水輪機，水頭500米。國外已建的最大地下廠房在日本，神流川和葛野川抽水蓄能電站地下廠房，開挖跨度達34米。已建最長發(fā)電隧洞在冰島，卡拉努卡爾水電站的引水隧洞，長40公里，2008年建成。已建水頭最高的水電站是2011年完建的蘇巴姑水電站，水頭1175米。
我國水工技術發(fā)展方向是深埋長大地下洞室群成洞技術。超大規(guī)模地下洞室群建設面臨著圍巖高地應力影響及對策、長大深埋隧洞建設、高外水壓力、復雜地質條件下的巨型地下洞室建設等技術挑戰(zhàn)。國內已建跨度的最大地下廠房是三峽地下廠房，開挖跨度達32.6米，在建最大的是向家壩地下廠房，開挖跨度達33.4米。最長的引水隧洞是1994年完建的太平驛水電站的引水隧洞，長30.6公里。錦屏二級水電站是通過"截彎取直"的辦法，在最大埋深達到2525米的地下，施工中經歷了高地應力及巖爆、超高壓大流量巖溶地下水等地質問題，橫穿跨越錦屏山修建長達17公里的隧洞，把150公里大河灣西端的水引到東端，利用310米的世界級高水頭，修建裝機達480萬千瓦的水力發(fā)電站。
（水電顧問集團 吳毅瑾/供稿）
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