1　高悬水库防渗体系关键技术研究

1.1　技术背景

我国电力来源水电、火电、核电、风电等几大板块组成，自20世纪80年代，我国电网规模不断扩大，广东、华北和华东等以火电为主的电网，由于受地区水力资源的限制，电网缺少经济的调峰手段，电网调峰矛盾日益突出，缺电局面由电量缺乏转变为调峰容量也缺乏，因此修建抽水蓄能电站解决火电为主电网的调峰问题逐步形成共识。抽水蓄能电站作为我国电源结构中一种新型电源，以其调峰填谷的独特运行特性，在电力系统中发挥着调节负荷、促进电力系统节能和维护电网安全稳定运行的功能。

为加快我国能源结构调整和东部地区经济发展，国家正大力推进西电东送项目，即通过集约化开发、建设西部地区大煤电、大水电、大核电、大型可再生能源基地，将其所产电能通过1000kV交流和±800kV直流构成的特高压电网，送往电力需求缺口较大的东部地区。特高压交流输电系统的无功平衡和电压控制问题比超高压交流输电系统更为突出。利用大型抽水蓄能电站的有功功率、无功功率双向、平稳、快捷的调节特性，承担特高压电力网的无功平衡和改善无功调节特性，对电力系统可起到非常重要的无功/电压动态支撑作用，是一项比较安全又经济的技术措施。

1991年装机容量270MW的潘家口混合式抽水蓄能电站首先投入运行，目前我国已建抽水蓄能电站26座，装机容量2034.5万kW，占电力总装机容量的1.8%。全国在建及核准抽水蓄能电站12座，装机容量1544万kW，迎来了抽水蓄能建设的高峰期，近几年完建和在建的抽水蓄能电站工程及防渗型式见表1.1－1。

表1.1－1　完建和在建的抽水蓄能电站工程及防渗型式

续表

抽水蓄能电站土建部分一般由上水库、下水库、引水发电系统三大部分组成，对于上、下水库的布置，一般希望两者之间在天然地形上存在较大的落差，这样可以在相同的抽水发电流量下，获得更高的削峰填谷效益。针对抽水蓄能电站的这种特点，工程选址大多选择在山区平原交界地带等地形变化剧烈的区域，在地势较高的区域，如山头建设上水库，在地势较低的区域建设下水库，也有工程利用已有水库作为下水库，在已有水库的地方寻找山头建设上水库。上水库用于蓄水，上、下水库间通过引（抽）水发电系统联系起来，以获得较大的水头差，从而得到更高的调峰容量效益。

一般来讲，良好的抽水蓄能电站站址的典型特征之一即为：上、下水库之间存在较大的水头落差，如河南宝泉抽水蓄能电站上、下水库水头差为531.9m，河南回龙抽水蓄能电站上、下水库水头差为400m。枢纽的布置特点决定了上、下水库的地形、地貌特点，因此，在蓄能电站中上水库外侧多临深切河谷或平原。从工程地质和水文地质角度分析，由于工程区地形变化剧烈，多存在大的地质构造，断层、冲沟等地质缺陷较发育，库区周边多不能形成天然的隔水层，存在库水外渗的地形、地质条件。上述工程特点和自然条件决定了上水库作为高悬水库，其基础渗流场分析的复杂性，是其他常规工程中没有的。

抽水蓄能电站上水库的水自下库抽入，库盆有效蓄水量是影响电站正常运行和电站发挥其预期效益的重要因素，因此，上水库防渗设计中对库水渗漏量较其他常规拦、蓄水库有较为明确、严格的要求，有其特殊性。

其次，较常规电站相比，抽水蓄能电站的运行水头变幅较大，如河南宝泉抽水蓄能电站上水库水位日最大变幅达到4.5m/h。抽水蓄能电站特殊的运行方式对上水库防渗结构设计研究也提出了较高的要求。

综上分析，抽水蓄能电站上水库基础渗流场分析有高水头、大落差、严格的渗控标准等特点，这些因素在常规的电站中是没有的，因此，需要开展专项研究，为类似工程的设计和建设提供相应的技术支撑。