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在國家能源局《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》戰(zhàn)略部署下，河南省鞏義市后寺河抽水蓄能電站主體工程于2025年1月正式進(jìn)入全面建設(shè)階段。作為國家"十四五"規(guī)劃重點(diǎn)實(shí)施項(xiàng)目和河南省首個千萬千瓦級抽水蓄能項(xiàng)目，該工程總投資86.14億元，總裝機(jī)容量120萬千瓦，設(shè)計(jì)年發(fā)電量13.64億千瓦時，計(jì)劃2030年6月實(shí)現(xiàn)全部機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，建成后將承擔(dān)河南電網(wǎng)40%以上的調(diào)峰容量需求，為華中地區(qū)新能源消納提供核心調(diào)節(jié)能力。
工程規(guī)劃與技術(shù)體系創(chuàng)新
電站選址于鞏義市北山口鎮(zhèn)后寺河流域，距鄭州市主城區(qū)50公里，地處北緯34°46'、東經(jīng)113°01'的嵩山余脈丘陵地帶，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，年均降水量632毫米。樞紐工程由上水庫、下水庫、輸水發(fā)電系統(tǒng)及地面開關(guān)站組成，其中上水庫位于青龍溝溝源，采用混凝土面板堆石壩結(jié)構(gòu)，壩軸線長487米，最大壩高142米，壩頂寬10米，正常蓄水位855米，死水位820米，調(diào)節(jié)庫容761萬立方米；下水庫壩址位于佛灣附近，主壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高69米，壩頂長度894米，正常蓄水位388米，死水位355米，調(diào)節(jié)庫容773萬立方米，形成453米的額定發(fā)電水頭，水能利用率達(dá)82.7%。
輸水系統(tǒng)工程采用"兩洞四機(jī)"布置方案，高壓管道水平長度2023米，內(nèi)徑5.2米，最大承受水頭735米，管材選用NK-HITEN610U2高強(qiáng)度鋼板，屈服強(qiáng)度≥610MPa，抗拉強(qiáng)度≥710MPa，壁厚從38mm漸變至52mm。壓力鋼管焊接采用埋弧自動焊工藝，焊縫經(jīng)100%超聲波探傷和磁粉檢測，環(huán)縫錯邊量≤1.6mm，縱縫直線度偏差≤2mm/10m。調(diào)壓室采用阻抗式結(jié)構(gòu)，直徑16米，高度72米，設(shè)置三道環(huán)形加強(qiáng)肋板，鋼板厚度從底部40mm漸變?yōu)轫敳?5mm。
機(jī)組配置4臺單機(jī)容量30萬千瓦的立軸單級混流式水泵水輪機(jī)組，轉(zhuǎn)輪直徑4.75米，采用ZG06Cr13Ni4Mo不銹鋼整體鑄造，葉片型線經(jīng)五軸數(shù)控機(jī)床精密加工，型線誤差≤0.05mm。額定轉(zhuǎn)速375r/min，飛逸轉(zhuǎn)速600r/min，發(fā)電工況效率達(dá)92.1%，抽水工況效率89.5%。發(fā)電電動機(jī)采用全空冷結(jié)構(gòu)，定子鐵芯外徑8.5米，采用0.35mm厚50W270優(yōu)質(zhì)硅鋼片疊裝，疊壓系數(shù)≥96%。轉(zhuǎn)子磁極采用銅銀合金繞組，單個磁極重量3.2噸，掛裝高程誤差不超過±1mm。調(diào)速系統(tǒng)集成PID控制算法和模糊邏輯補(bǔ)償，主配壓閥直徑300mm，接力器行程1.2米，調(diào)節(jié)精度達(dá)±0.05Hz，可在120秒內(nèi)完成空載至滿負(fù)荷轉(zhuǎn)換。
地質(zhì)處理與智能建造
工程區(qū)域穿越F12、F23、F31三條Ⅱ類斷層及五條Ⅲ類斷層，最大斷層破碎帶寬18米，巖體完整性系數(shù)BQ值在280-350之間。施工團(tuán)隊(duì)采用三維地質(zhì)建模技術(shù)，建立包含12個地質(zhì)層、56條構(gòu)造線的數(shù)字孿生模型，運(yùn)用TSP203超前地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)掌子面前方50米范圍內(nèi)的地質(zhì)精準(zhǔn)預(yù)測，預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率達(dá)92%。主廠房軸線經(jīng)優(yōu)化調(diào)整為N15°E方向，與最大主應(yīng)力方向形成15°夾角，圍巖變形量控制在3.2mm以內(nèi)，較原設(shè)計(jì)方案降低42%。
在F23斷層處理中，創(chuàng)新應(yīng)用"超前管棚+徑向注漿"復(fù)合支護(hù)技術(shù)，采用Φ108×8mm無縫鋼管，環(huán)向間距40cm，縱向搭接長度3米，注漿壓力1.5-2.0MPa，使用水泥-水玻璃雙液漿，水灰比0.8:1，漿液擴(kuò)散半徑達(dá)2.8米，堵水率≥90%。地下廠房洞室群開挖總量135萬立方米，主廠房尺寸168m×25m×55m，采用"九層分塊"開挖法，每層高度8-10米，運(yùn)用電子雷管微差起爆技術(shù)，單段最大藥量限制在90kg，爆破振動速度嚴(yán)格限制在5cm/s以內(nèi)，半孔率保持92%以上，超挖量控制在15cm以內(nèi)。
智能建造體系集成BIM+GIS三維協(xié)同平臺，部署1500個物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測點(diǎn)，實(shí)時采集施工數(shù)據(jù)?；炷辽a(chǎn)系統(tǒng)配置2座HZS240型智能拌和樓，骨料預(yù)冷采用液氮噴射技術(shù)，將夏季出機(jī)口溫度控制在12℃以下，膠凝材料用量優(yōu)化至268kg/m³。溫控防裂實(shí)施"雙90%"標(biāo)準(zhǔn)：內(nèi)部最高溫度≤55℃，內(nèi)外溫差≤20℃，埋設(shè)分布式光纖測溫系統(tǒng)，監(jiān)測點(diǎn)間距0.5米，實(shí)現(xiàn)240小時連續(xù)溫度監(jiān)控。運(yùn)輸系統(tǒng)部署12臺無人駕駛礦卡，依托5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)厘米級定位，運(yùn)輸效率提升38%，燃油消耗降低22%，月均運(yùn)輸量達(dá)12萬噸。
生態(tài)環(huán)境綜合防護(hù)體系
工程建設(shè)嚴(yán)格執(zhí)行生態(tài)保護(hù)紅線制度，劃定500米生態(tài)退縮區(qū)，施工揚(yáng)塵控制TSP日均濃度≤0.3mg/m³，PM2.5濃度≤35μg/m³。創(chuàng)新實(shí)施"表土剝離-集中存放-生態(tài)修復(fù)"模式，累計(jì)剝離表土46萬立方米，建設(shè)23.6公頃珍稀植物遷地保護(hù)園，成功移植國家二級保護(hù)植物紫斑牡丹124株、太行花86叢，移植成活率達(dá)96.3%。水土保持工程布設(shè)漿砌石排水溝42.6公里、沉沙池58座，實(shí)施邊坡綠化19.3萬平方米，采用三維植被網(wǎng)噴播技術(shù)，草種配比黑麥草:高羊茅:紫花苜蓿=5:3:2，植被恢復(fù)率98.5%。
施工廢水處理系統(tǒng)采用"旋流沉淀+氣浮+MBR膜"三級工藝，設(shè)計(jì)處理能力2000m³/d，出水CODcr≤30mg/L、SS≤20mg/L，回用率85%。生態(tài)流量保障系統(tǒng)設(shè)置直徑1.2米的生態(tài)流量管，施工期下泄流量不低于0.85m³/s，配套建設(shè)魚類增殖站，年增殖放流黃河鯉魚苗15萬尾，魚苗體長合格率≥95%，成活率超過85%?？諝赓|(zhì)量控制配置18臺霧炮機(jī)和3套車輛自動沖洗裝置，施工道路硬化率100%，裸土覆蓋率≥95%。
經(jīng)濟(jì)社會帶動效應(yīng)分析
工程建設(shè)期直接投資86.14億元，其中機(jī)電設(shè)備購置費(fèi)占比28.7%（24.7億元），建筑工程費(fèi)占比41.2%（35.5億元），金屬結(jié)構(gòu)安裝費(fèi)占比12.3%（10.6億元）。施工高峰期將直接提供4500個就業(yè)崗位，其中技術(shù)工種占比65%，包括焊工、爆破工、機(jī)械操作手等12個專業(yè)工種，預(yù)計(jì)為當(dāng)?shù)鼐用駝?chuàng)造勞務(wù)收入4.8億元/年。配套產(chǎn)業(yè)帶動水泥消耗85萬噸、鋼材12萬噸，激活運(yùn)輸車輛320臺，形成年產(chǎn)值7.2億元的建材物流產(chǎn)業(yè)集群。移民安置工程妥善搬遷137戶428人，建設(shè)移民新村住宅2.7萬平方米，戶均建筑面積198平方米，配套建設(shè)社區(qū)衛(wèi)生站、文化活動中心和雙語幼兒園。
產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，規(guī)劃建設(shè)500畝紅棗-苜蓿間作經(jīng)濟(jì)林，采用滴灌系統(tǒng)和水肥一體化設(shè)施，節(jié)水效率提升40%；建設(shè)年出欄1萬頭的標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖場，采用"企業(yè)+合作社+農(nóng)戶"運(yùn)營模式，預(yù)計(jì)戶均年增收4.5萬元。文物保護(hù)工程對施工區(qū)內(nèi)的3處清代民居實(shí)施整體平移，采用液壓同步頂升技術(shù)，移動距離128米，沉降誤差控制在±2mm以內(nèi)，木構(gòu)架應(yīng)力監(jiān)測值≤8MPa，平移工程耗資2300萬元。
工程進(jìn)度與質(zhì)量控制體系
項(xiàng)目總工期72個月，分籌建期（24個月）、主體施工期（42個月）、調(diào)試運(yùn)行期（6個月）三個階段推進(jìn)。當(dāng)前已完成施工供電系統(tǒng)建設(shè)，建成35kV變電站2座，架設(shè)輸電線路23.6公里，供電容量達(dá)25MVA；進(jìn)場道路工程貫通路基58萬立方米，澆筑混凝土路面12.6萬平方米，最大縱坡控制在8%，彎道最小半徑45米，滿足550噸變壓器運(yùn)輸要求；通風(fēng)兼安全洞、進(jìn)廠交通洞開挖支護(hù)完成82%，頂拱噴混凝土厚度15cm，錨桿支護(hù)密度3根/m²。
質(zhì)量管理實(shí)施"四級驗(yàn)收"制度，設(shè)立98個質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)。壓力鋼管縱縫焊接一次合格率99.2%，環(huán)縫焊接合格率98.7%，蝸殼安裝同心度偏差≤1.5mm。混凝土工程應(yīng)用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)控制模板安裝，垂直度偏差≤1/1000，結(jié)構(gòu)尺寸誤差±5mm，抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差≤3.5MPa。機(jī)組安裝采用激光跟蹤測量技術(shù)，座環(huán)水平度≤0.05mm/m，轉(zhuǎn)子圓度偏差≤0.4mm，定子鐵芯疊壓系數(shù)達(dá)98.6%。金屬結(jié)構(gòu)防腐涂層厚度檢測1500點(diǎn)，平均厚度≥420μm，附著力測試達(dá)8MPa，鹽霧試驗(yàn)通過4000小時檢測。
安全管控與應(yīng)急管理體系
項(xiàng)目構(gòu)建"雙重預(yù)防機(jī)制"，辨識重大風(fēng)險(xiǎn)源27項(xiàng)，其中地下工程突水突泥風(fēng)險(xiǎn)等級評定為Ⅱ級。配備C6鉆機(jī)、RPD-180C型超前鉆探設(shè)備12臺，執(zhí)行"有疑必探、先探后掘"原則，超前鉆孔深度保持開挖進(jìn)尺3倍以上。建立三維水文地質(zhì)模型，布設(shè)滲壓計(jì)86支，實(shí)時監(jiān)測地下水位變化，預(yù)警響應(yīng)時間縮短至15分鐘。在F31斷層帶施工中，采用"超前小導(dǎo)管+雙液注漿"技術(shù)，注漿壓力2.5MPa，水泥-水玻璃漿液配比1:0.6，堵水率達(dá)92%以上，月涌水量從1200m³降至90m³。
應(yīng)急管理體系配置大功率排水系統(tǒng)，總排水能力3000m³/h，設(shè)置逃生通道38處，儲備應(yīng)急物資1200萬元，包括快速支護(hù)材料、生命探測儀、應(yīng)急通信設(shè)備等12類物資。開展塌方、涌水等專項(xiàng)應(yīng)急演練每季度不少于1次，演練場景覆蓋率100%。洞室施工配備應(yīng)急氧艙3套，實(shí)現(xiàn)15分鐘緊急救援響應(yīng)，創(chuàng)下連續(xù)安全生產(chǎn)890天的紀(jì)錄。智慧安全培訓(xùn)中心配置VR事故模擬系統(tǒng)，累計(jì)培訓(xùn)1.2萬人次，違章作業(yè)率下降至0.3‰，隱患整改率100%。
當(dāng)前工程已完成地下廠房系統(tǒng)頂拱開挖支護(hù)1.2萬立方米，上下水庫壩基處理完成土石方開挖85萬立方米，關(guān)鍵線路施工進(jìn)度符合總工期控制目標(biāo)?；炷辽a(chǎn)系統(tǒng)單日最大澆筑量突破4500立方米，鋼材加工中心月均產(chǎn)能達(dá)4500噸，物資儲備滿足6個月連續(xù)施工需求。工程指揮部建立進(jìn)度預(yù)警機(jī)制，對56個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)實(shí)施動態(tài)管控，確保2030年6月全部機(jī)組投產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。項(xiàng)目建成后將形成120萬千瓦的調(diào)節(jié)能力，每年可支撐210萬千瓦新能源并網(wǎng)消納，為中原城市群能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型提供核心支撐。
