秘鲁圣玛利亚水电站
枢纽布置设计
李道元
(上海勘测设计研究院，上海200434)
【摘要】利用开发河段形成大拐弯的有利条件，裁弯取直集中河流落差进行混合式开发是圣玛利亚水电站工
程的特点。紧密结合水电站枢纽布置所涉及的工程要素，介绍了圣玛利亚水电站枢纽布置设计情况，
针对高坝大库、复杂地质条件、河床深厚覆盖层、大埋深长距离引水隧洞、大容量冲击式水轮机等
问题，阐述了该工程枢纽布置设计的特点和难点。
【关键词】圣玛利亚水电站；枢纽布置；设计；工程特点；秘鲁
IDOl编码】10．3969／j．issn．1008—1305．2014．03．018
【中图分类号】TV61 【文献标识码】B 【文章编号】1008—1305(2014)03—0049—03
1 工程概况
秘鲁圣玛利亚(Santa Maria)水电站位于秘
鲁中部，距首都利马约650km，坝址位于阿亚库乔
(Ayacucho)地区潘巴斯(Pampas)河上， 电站厂
房位于库斯科(Cusco)地区阿普里马克(Apurimac)
河左岸Lechemayo村附近。工程区属安地斯山脉中
高山区，交通条件较差，与工程区最近的城市为阿
亚库乔市，阿亚库乔至工程区的道路多为山区泥结
石路面，其中厂址区有公路通过，库坝区则无交通
道路。
潘巴斯河为阿普里马克河的一级支流， 由西北
流向东南，于帕凯帕塔注入阿普里马克河，阿普里
马克河由南向北流，汇入亚马孙河后流入大西洋。
因此，该两条河在此处形成了一个大拐弯，集中了
约800m的天然落差。
电站采用混合式开发，最大坝高137m，引水线
路全长30km， 由28km长的隧洞和2km长的压力钢
管组成。整个工程由首部枢纽、引水系统和地面厂
房等三大部分组成。大坝建成后，电站正常蓄水位
1675 m，相应水库总库容为5．15亿m ，有效库容
为4．0亿m。，为季调节水库。电站总装机容量750MW，
安装4台单机容量为187．5 MW的冲击式水轮发电
机组，年发电量48．16亿kW·h，年利用小时数6420h。
首部枢纽由沥青混凝土心墙堆石坝、左岸溢洪
道、泄水底孔(兼导流洞)组成；引水系统由左岸
进水口、引水隧洞、调压室、阀门室和压力管道组
成；厂区枢纽由地面厂房和地面开关站等建筑物组
成。输电线路电压等级为500kV，从升压站接至新
建的Mantaro-Caraveli-Montalvo输电线路，总
长约120km，最后送至秘鲁国家电网。
2 工程建设条件
2．1水文、泥沙
圣玛利亚水电站位于安第斯山脉的东部，秘鲁
的中心。水库流域由Torobamba河流域和潘帕斯河
流域两条河流组成，河源和坝区均属高山峡谷地形，
作者简介：李道元(1963年一)，男，高级工程师。
·49 ·
水利技术监督 2014年第3期
植被较差，为干旱少雨地区，河床自然坡降约7‰ ，
坝址以上集水面积25000km2，径流主要来源于降雨，
坝址多年平均流量为120m ／s。
分别对水电站(阿普里马克河)和水库(潘帕
斯河)两个位置的洪水进行调查，计算最大可能洪
水(MPF)流量为5000m ／s。
水库坝址附近没有泥沙长期监测资料，据2008
年4月实测潘帕斯河在雨季的含沙量为0．21kg／m 。
2．2地形地质条件
工程区位于秘鲁中部的安地斯山脉，东部为亚
马逊平原，西部为太平洋。安地斯山脉呈Nw—SE向
展布， 山脊高程3000~4500m，沟谷高程700～
1600m，属中高山区地貌。工程区西部干旱少雨，
植被稀疏，河流侵蚀作用强烈，山地风化剥蚀、水
土流失严重，为典型的侵蚀、剥蚀山地。东部则气
候相对温湿，降雨量大，植被茂密，为侵蚀、堆积
地貌。
秘鲁位于环太平洋地震带，南美洲主要的构造
格架为安地斯山脉和秘鲁一智利海沟，为全球强震
区之一，也是地球上高频率地震发生区。南美洲板
块运动向太平洋逆冲形成了安地斯山脉，板块从大
西洋东北部以每年2~3cm的速度向太平洋发展，
并沿着南美洲海岸与纳斯卡板块相撞，纳斯卡板块
在南美洲板块推动下以每年5～10am的速度向西发
展。工程区外围地震烈度一般在Ⅵ度，接近工程区
一带达到Ⅶ度，地震加速度为0．15g~O．25g，相应
的地震基本烈度为Ⅶ～Ⅷ 。工程区板块活动强烈，
区域构造稳定性较差。
坝址区基岩为二叠系晚期安山岩及斑岩，岩质
中硬，强风化厚度一般3～5m，下部弱～微风化岩
体属弱～微透水性。河床覆盖层由卵砾石组成，最
大厚度l 1 lm，在覆盖层中上部约40m深度发育一层
软粘土层，厚度3～15m，覆盖层下部含承压水，说
明两岸地下水位高于河水位，粘土层具有一定的封
闭性。
引水隧洞沿线穿越的地层岩性有：古生代晚期
的火山岩、沉积岩、深成侵入的花岗岩及早古生代
的板岩。
厂址区位于阿普里马克河的左岸岸边，地面高
程720~740m，覆盖层厚度10~27m，由粉质壤土、
砂卵砾石层组成，下部基岩为板岩。
近坝料源初查储量基本满足要求，砂卵砾石储
量约950万m。，防渗土料较为匮乏，混凝土骨料可
于坝址附近河谷开采，可满足工程需要。
· 50 ·
3 枢纽布置
圣玛利亚水电站工程由首部枢纽、引水
