涉县固新西山抽水蓄能电站可行性研究报告——下库调整至清漳河谷底方案本报告在原西山抽水蓄能电站方案（上库崖豁—圪老圈，下库固新西山—昭义村沟谷）基础上，将下库位置调整至清漳河谷底，具体位于固新村与昭义村交接处的清漳河干流河谷段。调整后，上库维持正常蓄水位1055m不变，下库正常蓄水位受清漳河河床高程控制，初拟约435~440m，最大毛水头由原方案的510m提升至约620m，额定水头约590m，距高比进一步优化。本方案的核心技术挑战不在水头或地形，而在于下库与清漳河的行洪、泥沙、防渗及生态流量关系。清漳河多年平均流量17.77m³/s，历史最大洪峰流量达5660m³/s，干旱季节断流，汛期夹带泥沙。下库置于河谷后，必须按抽水蓄能下库防洪标准（200年一遇设计、1000年一遇校核）设防，同时协调河道行洪断面、设置沉沙排沙设施，并采用旁侧库或半地下防渗库盆方案避免与河道渗流场的直接冲突。装机容量维持1500MW（4×375MW），年发电量因水头提升可增至约26.1亿kWh。静态投资因下库防渗和防洪工程量增加，估算约72~75亿元，单位千瓦投资约4800~5000元/kW。结论：河谷下库方案在水头指标上具有吸引力，但防洪与防渗的工程代价和审批复杂度显著上升。建议将本方案与原沟谷下库方案进行同等深度的技术经济比选后，再确定推荐方案。原西山方案下库位于固新西山与昭义村之间的沟谷，正常蓄水位575m，调节库容约470万m³。该库址成库条件较好，但水头被压缩在510m。将下库下移至清漳河谷底，最直接的驱动力是争取约110m的额外水头，使额定水头从约485m提升至约590m，进入高水头抽蓄电站的优选区间。清漳河在固新—昭义段的河谷形态为V字形，河床平均宽430m，两岸为台阶方山。这一地形意味着：河谷本身具备形成旁侧库盆的空间基础——即在下库库盆与主河道之间设置防洪堤或隔水墙，使库盆“贴河而不占河”，而非将整个河道断面作为调节库容。这是河谷型下库能够成立的前提。但必须清醒认识到：清漳河不是一条可以轻易“借用”的河流。最大洪峰5660m³/s与多年平均17.77m³/s之间的巨大悬殊，决定了下库的防洪设计和施工导流方案将占据本方案技术论证的核心位置。清漳河涉县段多年平均流量17.77m³/s，最大洪峰流量5660m³/s（1963年），最小流量0.11m³/s，干旱季节常出现断流。涉县境内清漳河非县城段防洪标准目前已提高至20年一遇，行洪流量由500m³/s提升至3000m³/s量级。· 设计洪水：抽蓄下库挡水建筑物需按200年一遇设计、1000年一遇校核。清漳河现有20年一遇的河道治理标准与之存在显著差距，下库自身防洪体系必须独立设防，不能依赖河道堤防。· 施工导流：导流洞或明渠需按枯水期10~20年一遇标准设计，汛期施工窗口极为有限。· 生态流量：下库运行不得截断清漳河生态基流，需设置专用生态放水管或保证旁侧过流通道。清漳河“含沙量小”是相对浊漳河而言的总体特征，但汛期夹带泥沙、易造成河床改道的记载表明，汛期瞬时含沙量不可忽视。抽水蓄能电站下库进/出水口为双向水流，泥沙淤积会直接侵蚀有效调节库容并磨损机组。按《抽水蓄能电站泥沙设计导则》（NB/T 11671—2024），需开展入库泥沙计算和防沙排沙设计。本方案拟在引水渠首设置沉沙池+冲沙闸，并在库尾设置拦沙坎，汛期高含沙水流经旁侧排沙通道直接回归河道，不进入调节库盆。运行期按每5~8年进行一次库盆清淤维护。下库采用 “河道左侧（或右侧）旁侧库盆” 布置。在固新—昭义交接处的清漳河一岸，利用河漫滩及低阶地开挖形成调节库盆，库盆与主河道之间保留或新建防洪隔堤。主河道行洪断面维持现状或适当拓宽，抽蓄运行水体不直接参与河道行洪，从而在技术上解开“蓄能库盆”与“行洪通道”的冲突。正常蓄水位438m的选取需满足两个约束：其一，高于清漳河20年一遇洪水位一定安全超高；其二，使最大毛水头控制在620m以内，避免机组制造难度跳跃式上升。河谷底部为石英砂卵石及夹带沙，透水性强，且与清漳河存在水力联系。库盆防渗是本方案成败的关键。· 水平防渗：库底及岸坡铺设2.0mm HDPE土工膜，下设黏土垫层和反滤层。中东抽蓄下库全库盆2mm土工膜防渗的实践可作为技术参照。· 垂直防渗：沿库盆周边及临河侧设置混凝土防渗墙，深度进入相对隔水层或弱透水层不小于5m，截断库盆与河道之间的渗流通道。· 临河侧加强：防洪隔堤本身兼作防渗体，堤基采用帷幕灌浆封闭。防洪隔堤 隔离库盆与河道行洪断面 200年一遇设计，1000年一遇校核冲沙闸/排沙通道 汛期高含沙水流回归河道 与河道防洪标准协调上库仍位于崖豁与圪老圈之间的山间洼地，正常蓄水位1055m，死水位1025m，调节库容约440万m³，混凝土面板堆石坝最大坝高约42m，全库盆防渗方案维持原设计。下库正常蓄水位 575m 约438m 降低137m上库进/出水口至下库进/出水口的水平距离需根据下库实际布置微调。若下库旁侧库盆位于固新—昭义交接处靠近河道一侧，输水系统水平距离预计约2.3~2.6km。按额定水头590m计，距高比约3.9~4.4，优于原方案的约4.5，处于我国抽蓄电站距高比分布的优良区间（2~7）。装机容量维持1500MW（4×375MW）。水头提升带来的直接效益是单位水体能量密度增加，在相同调节库容下年发电量可提升：清漳河河谷底部为石英砂卵石及夹带沙，厚度和分布需通过钻探查明。下伏基岩推测为寒武系—奥陶系碳酸盐岩。主要岩土问题包括：· 砂卵石层渗漏：渗透系数大，是全库盆防渗和垂直防渗墙设计的地质依据；· 基坑开挖涌水：河谷地下水位受河水补给，开挖至河床以下时涌水量可观，需降水或截水措施；· 防洪隔堤基础：砂卵石地基上的堤防需进行抗渗稳定和液化判别。引水隧洞需穿越西山山体，围岩以寒武系页岩、灰岩互层为主，类别Ⅲ~Ⅳ类，原方案已论证。下库进/出水口位于河谷砂卵石层中，需采用桩基+防渗刺墙处理，确保进水口稳定和防渗连续。下库施工紧邻清漳河，基坑开挖需在河道旁侧进行，导流是第一位的控制性工程。初步考虑：· 枯水期导流：利用枯水期（11月~次年5月）清漳河流量小甚至断流的特点，在围堰保护下完成库盆开挖和防渗墙施工；· 汛期基坑过水：若在一个枯水期内无法完成，可设计可过水围堰，汛期允许基坑充水，汛后复工，但会显著拉长工期；· 导流标准：围堰按枯水期10年一遇流量设计，并设置应急撤离预案。因下库防洪、防渗和导流工程量增加，总工期由原方案的约42个月延长至约48~54个月。项目 原方案（亿元） 本方案估算（亿元） 变化原因下库工程 8.5 14.0~16.0 全库盆防渗、防渗墙、防洪隔堤、沉沙排沙施工导流 计入施工辅助 +2.0~2.5 围堰、导流建筑物输水系统 10.2 9.5~10.0 水平距离略减，但高水头段钢管要求提高机电设备 24.5 25.0~26.0 600m级机组制造难度上升单位千瓦投资约4800~5000元/kW，较原方案的约4387元/kW上升约10~14%。投资增加的同时，水头提升带来年发电量增加约11.5%，单位电量的容量成本被摊薄。在抽蓄两部制电价框架下（容量电价按经营期资本金IRR 6.5%核定），投资上升会推高容量电价需求。本方案的经济可行性，取决于容量电价疏导机制能否覆盖增加的投资，而非电量收益本身。防洪安全 决定性 旁侧库盆方案能否在200年一遇洪水下保证自身安全且不抬高下游水位？防渗可靠性 决定性 砂卵石层中垂直防渗墙的深度、连续性和长期可靠性是否经过验证？泥沙淤积 高 沉沙排沙系统在汛期高含沙条件下的实际效率？清淤成本是否计入全生命周期？生态流量与河道功能 高 旁侧库盆是否影响清漳河生态基流和河势稳定？需水利部门出具规划同意书。施工导流可行性 高 枯水期窗口是否足够完成防渗墙和库盆开挖？可过水围堰方案的工期和投资代价？与河道管理范围线的关系 中高 下库建筑物是否侵占河道管理范围？需按防洪评价批复执行。下库调整至清漳河谷底，在技术上是一个“水头收益明确、工程代价同样明确”的方案。 最大毛水头提升至约620m，距高比优化至约4，年发电量增加约11.5%，这些都是积极因素。但河谷砂卵石地基的全库盆防渗、200年一遇以上标准的防洪体系、以及紧邻河道的施工导流，使下库从原方案的“相对常规”变为“高度复杂”。静态投资增加约10~14%，工期延长约6~12个月。本方案不宜简单地视为原方案的“优化版”，而应作为与原沟谷下库方案进行严格比选的独立方案。 其成立的前提是：防洪评价和水利规划同意书能够获批，全库盆防渗方案在砂卵石地基上的可靠性和全生命周期成本得到充分论证。（1）立即开展下库河谷段1:500地形测量和地质钻探，重点查明砂卵石层厚度、渗透性、基岩埋深及与河水的补排关系。（2）委托开展清漳河固新—昭义段防洪专题论证，明确旁侧库盆方案对河道行洪、河势和生态流量的影响，同步启动水工程建设规划同意书申报。（3）进行全库盆防渗方案比选：土工膜方案、混凝土面板方案、塑性混凝土防渗墙方案在砂卵石地基上的技术经济比较。（4）保持原沟谷下库方案作为并行比选方案，在预可研阶段完成两方案在投资、工期、风险、审批可行性四个维度的综合评分，再确定推荐方案。（5）机组选型需按600m级高水头条件开展专题咨询，确认375MW级可逆式水泵水轮机的制造可行性、效率和空化性能。本报告为科研阶段成果。下库位置变更涉及河道管理、防洪安全等重大外部约束，所有结论以详细勘察、防洪评价批复和水利规划同意书为准。
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