俣野川抽水蓄能电站位于日本本州岛中国山脉东北部，地跨鸟取县和冈山县，是一座纯抽水蓄能电站。

俣野川抽水蓄能电站

自然特性

枢纽布置

工程施工

工程特点

俣野川抽水蓄能电站

Matanogawa Pumped-storage Plant

电站上水库土用坝建在冈山县新庄村、旭川水系(Asahigawa)上游土用河上，坝高86.7m，坝型为心墙堆石坝。下水库俣野川坝建在鸟取县江府町，日野川水系支流俣野河上，坝高69.3m，坝型为混凝土重力坝。上、下水库用长约6km的引水道连接，总落差529.1m，最大有效水头489m。发电最大引水量300m/s，水泵抽水最大扬程568.8m。电站装机容量120万kW。安装4台单机30万kW的立轴可逆混流式水泵水轮机，发电运行7h/d。1978年10月开始准备，1980年3月动工，第一台机组于1986年投产发电，预计于1999年工程将全部建成。

自然特性

上水库坝址区地层主要由中生代末期的凝灰岩及侵入的花岗斑岩和玢岩岩脉组成。坝址区属于弱地震带。地表以下20～30m深度内岩石风化破碎。破碎带宽度在50cm以下，带内充填物为半固结状，但闭合良好。河床部位覆盖层15m。

下水库坝区地形呈"V"形峡谷，地质条件优越。坝区地层由古生代三群变质岩类的结晶片岩和花岗闪长岩组成。岩性致密坚硬。右岸有10多条宽约20cm顺河向破碎带，倾角近于垂直，河床部位有数米厚的堆积层。

电站厂房地层以花岗岩为主，局部有闪绿玢岩和类花岗岩侵入。其上游侧为角页岩，尾水侧为类花岗岩。厂房顶拱有小范围角页岩分布，厂区内有破碎带且与厂房大致正交，其中一条宽1～2m的破碎带内夹有30cm的粘土夹层。

上水库控制流域面积1.8km，最高水位775.4m，最低水位740.5m，有效库容670万m。

下水库控制流域面积48.9km，最高水位264.4m，最低水位218.0m，工作水深28.4m，有效库容670万m。

枢纽布置

电站由上水库、进水口、引水隧洞、上游调压室、高压管道、地下厂房、尾水调压室、尾水隧洞、出水口和下水库等建筑物组成。

上水库土用坝：位于土用河上，坝顶长480.0m，坝顶宽10m，上游坝坡1∶2.6，下游坝坡1∶2.2，坝体体积270万m。侧槽自由式溢洪道设在上库坝右岸，进口宽38m。

下水库俣野川坝：位于俣野河上，坝顶长185.0m，坝体积17.6万m。大坝上部(高程240.3m)设置2个溢流孔，泄流能力为2×450m/s，由弧形闸门控制；坝下部设置1个泄流底孔，泄流能力200m/s，由弧形闸门控制，在205.0m处，设置有2条泄水管，#1管直径1.3m，泄流量9m/s，?#2管直径1.5m，泄流量30m/s。

上游进水口：进水口为倾斜式常规有压进水口，总长242m。进水口段前沿宽30m(四孔)，高11.2m，之后渐变为直径7.8m的圆形段，进水口段长44.47m，隧洞段长183.5m。进水口顶部设防涡格栅，入口流速小于1m/s。

引水隧洞：引水隧洞长3.35km，为圆形断面，内径7.8m，纵坡为8.3‰，最大流速6.2m/s，引用流量300m/s。采用钢筋混凝土衬砌，衬砌厚0.7m。

上游调压室：调压室为圆筒阻抗式，其主体部位内径20m，高112m，阻抗孔口内衬为钢板，内径4.4m，高22.2m。

压力管道：压力管道采用全埋型。由2根主管和4根支管组成，其间用球形岔管相联。主管内径5m；支管内径为3～2.2m。竖井段内径4.2m，高度440m。每条压力管道由上部水平段、倾角48°的斜井段、中部水平段、竖井段和下部水平段组成，全长约1km。在紧接调压室下游设置钢管阀室。

尾水隧洞：设有2条圆形断面压力尾水隧洞，内径5m，衬砌厚度0.6m，?#1、?#2洞长度分别为1048m和1052m，发电流速5.67m/s。4条尾水支洞，内径4.2m，衬砌厚度0.7m，平均长度90.7m。4条支洞合并为2条主洞。

尾水调压室：尾调室位于主洞与支洞的交叉点上，内设闸门，其形式与上游调压室相同，亦为阻抗式。调压室井体位于地下，其顶部设闸门室、卷扬机室。尾调室由上段圆筒形竖井(内径15m，高72m)、下段椭圆形竖井(长径14.4m，短径6m，高29.5m)、底部阻抗孔(闸门槽孔，宽4.8m，高4.2m，长806m)三部分组成。

出水口：由隧洞段和渐变段组成。隧洞段长59.5m，宽5m，高5.8m，城门形。渐变段为矩形扩散段，长23.5m，宽度由5m变至19m，高度由5.8m变至9.5m。出水口处用隔墩分成4孔，顶部设置防涡格栅。尾水隧洞与出水口段连接处设有闸门井，断面为椭圆形，长径7.2m、短径3.5m、高58.5m。工作门为平板门，宽5m，高5.8m。在闸门井的混凝土衬砌层内设置直径800mm的通气孔兼作人孔用。

地下厂房：厂房埋深约350m，离下水库约900m，厂房开挖尺寸为：长155.5m，宽23.5m，高46m。安装4台机组和2台主变压器，机组间距41m。安装厂设在中部，主变室设在两台机组之间的水轮机层。阀门室布置在蜗壳进口处。

机电设备：水泵水轮机，发电工况时，最大出力30.9万kW，最大水头529.1m，额定水头489m，最小水头453.3m，引用流量75m/s。转轮直径4.9m，转速400r/min，比转速83m-kV；抽水工况时，最大功率31.6万kW，最高扬程568.8m，抽水流量55m/s，水泵比转速28m-m/s，吸出高度-63m。发电-电动机采用密封循环空冷式、半伞式结构。发电工况时，最大容量30.9万kVA，额定电压13.2kV，频率60Hz。抽水工况时，最大输入功率31.6万kW。

工程施工

进水口隧洞开挖采用上半断面先挖，后扩挖下半断面。引水隧洞的施工，岩石较好的洞段采用全断面开挖，其余洞段采用上半断面先挖，下半断面扩挖。

压力管道竖井深达440m，内径4.2m，开挖直径6.2m，是日本最大的竖井。采用开挖、衬砌交替进行。竖井井体开挖，上半部采用由上而下全断面开挖，下半部用Alimak机向上开挖导井，再由上向下扩大。

厂房开挖：石方约15.7万m，混凝土衬砌浇筑约5.16万m。1980年8月开工，1981年10月竣工，工期14个月。拱顶开挖时，先挖6.3m×7m的导洞，同时在两侧拱肩结合拱顶形状开

挖边侧导洞，并进行喷锚，然后向中央进行顶拱扩挖和衬砌。在洞室主体扩挖中，采用小台阶法(高度3m)分层开挖，为防止岩壁受损伤，各层中部先挖，靠近边墙处后挖，并采用光面爆破。

工程特点

(1)电站引水系统横跨两条水系，长达6km，是日本最长的地下引水系统。由于水头较高(设计水头825m，HD为3465m)，地下围岩地质较差，压力钢管设计时考虑由钢管承受全部内水压力，压力钢管厚度为26～59mm，球形岔钢管厚度达83mm，采用了高强度HT-80级钢材制造，是日本规模最大的压力钢管。

(2)电站厂房深埋地下350m，拱顶断面为蘑菇形，减少了拱肩嵌入的深度，从而降低了边墙松弛应力。将4台机组、2台主压器和安装间紧凑地布置在一起，显然是经济的。

(3)安装间布置在厂房内机组水轮机层，并保留其下部岩体作为支撑，提高了结构强度。这种布置低压母线最短，高边墙水平位移可减少30%，围岩松弛深度减少20%。在日本抽水蓄能电站中，几乎都以这种布置作为典型。