1 概述

抽水蓄能电站是利用电力系统的低谷电能转换为峰荷电能的水电站，需要具备上、下两个水库。在有条件的地方应充分利用已建水库或天然湖泊作为上、下水库。如无已建水库或无可利用的天然湖泊，或经过论证利用已建水库或天然湖泊不经济，则可选择合适的地形建造水库[1]。

河南五岳抽水蓄能电站位于河南省信阳市光山县殷棚乡境内，装机容量1 000 MW，枢纽工程主要由上水库、输水系统、地下厂房及地面开关站、下水库等组成。

上水库选择在牢山寨北坡顶部的天然“V”型沟谷内，通过筑坝及扩库开挖形成库盆，正常运行时水位变幅36 m，调节库容946万m3，无泄水建筑物。牢山寨的东侧为已建成的五岳水库，该水库位于淮河一级支流寨河主干青龙河上游，控制流域面积102 km2，总库容1.22亿m3，为大（2）型多年调节水库，其开发任务以防洪、灌溉为主，兼顾水产养殖。工程于1966年9月开工，1970年1月竣工，最近一次除险加固工程于2010年12月完工。

利用已建水库或天然湖泊作为下水库，既有有利的一面，也有处理相关问题复杂的一面，应做全面的经济比较和利弊分析，并在此基础上进行决策[2]。利用五岳水库作为抽水蓄能电站的下水库，可以节省一个水库的建设费用，这是显而易见的事情。但五岳水库承担了防洪、灌溉等综合任务，利用该水库作为电站下水库，需要协调解决下游防洪、农业灌溉等方面的问题。

河南五岳抽水蓄能电站下水库库址选择主要围绕是否利用五岳水库及五岳水库的利用方式进行研究，包括全部利用、部分利用和新建下水库等方案。

2 方案设计

2.1 全部利用方案

将输水系统布置于牢山寨顶峰与五岳水库西支沟库尾之间的地段，上下水库进/出水口水平距离约1 845.0 m，距高比为7.7。为防止五岳水库泥沙进入机组，在下水库进/出水口下游设置沉沙池，沉沙池后接进出水渠，进出水渠轴线顺五岳水库库尾西支沟地形呈“S”型展布，总长度2 684.1 m，根据地质条件分为石渠和土渠两部分。五岳抽水蓄能电站建成后，存在发电流量与五岳水库天然洪水过程叠加的可能性，导致洪水增大。为满足下游防洪要求，经专题研究，电站建成后需调整五岳水库的汛期调度运行方式，同时需要对五岳水库主坝及副坝坝顶进行适当加高。

2.2 部分利用方案

结合五岳水库库区特点，在水库西库岔1号和4号冲沟下游侧修建大坝，充分利用西侧库岔区域，形成抽水蓄能电站相对独立且具有一定调节性能的下水库。根据电站调节库容要求设定下水库正常蓄水位94.50 m，死水位89.184 m（与五岳水库正常蓄水位相同），调节库容1 002万m3。采用“河床挡水建筑物+右岸泄洪建筑物”的枢纽布置方案。河床挡水建筑物利用下水库开挖石料筑坝，大坝坝轴线布置为直线，总长350.5 m，坝体采用高喷+帷幕的防渗型式。利用右岸局部低矮山包开挖布置泄洪建筑物，泄洪建筑物采用“自由溢流坝+泄洪闸孔”联合泄洪的设计方案，泄洪建筑物规模以控制正常运用工况下尽量不抬高五岳水库水位为原则，尽量减少水库淹没范围，泄洪建筑物总长度222 m，其中自由溢流坝段长度159.0 m，泄洪闸孔坝段63.0 m。

2.3 新建下水库方案

通过对牢山寨周边地形地质条件及社会经济条件的调查研究，上水库东南侧约1.7 km、五岳水库西支沟库尾上游约700 m的土楼村～杨树湾～甘洼之间的洼地，天然地形高度约100 m，可通过高挖低填方式筑坝成库。挖填平衡量约270万m3，对应的库底开挖高程为95.5 m。死水位97.0 m，正常蓄水位109 m，该方案开挖坡底线所围地面面积为83.9万m2，库周长4.6 km，其中大坝长4.2 km，平均坝高约18 m，最大坝高约32 m，纯开挖库周0.4 km，水库调节库容约1 000万m3。大坝采用土工膜斜墙堆渣坝，迎水面坡比1∶3.0，背水面坡比1∶2.5，库底无防渗，库周采用土工膜+帷幕灌浆防渗。

3 方案比较

1）3个方案所对应的上水库布置基本无差异，同时工程建设地质条件、施工组织设计均不构成方案成立的控制因素。

2）全部利用方案在水源条件方面有明显优势，较低的地理位置使其获得较高的发电水头，在同等装机规模的前提下，上水库所需库容较小，土建投资较省。

3）新建下水库方案会涉及较多的建设征地与移民安置，同时对环境的影响也较另外两个方案更大。

4）从对五岳水库影响角度分析，三种库址方式均不存在制约因素，新建方案除初期蓄水期间及运行期补水时，对五岳水库入库水量有较小影响外，基本无其他影响。部分利用方案在运行期间下水库相对独立，调度运行受五岳水库的影响较小。全部利用方案占用五岳水库兴利库容约9.3%，对灌溉供水功能影响很小；考虑机组发电流量后，调洪水位有所抬高，但对大坝防洪安全及下游防洪基本没有影响；蓄能电站建成后新增淹没土地较少。总体来讲，全部利用方案对五岳水库综合效益的发挥影响很小。

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