築壩抬高水頭,集中調節天然水流,用以生產電力的水電站。其主要特點是攔河壩和水電站廠房集中佈置於很短的同一河段中,電站的水頭基本上全部由壩抬高水位獲得。

  分類 按照水電站主要建築物攔河壩與水電站廠房的相對位置,可分為壩後式和河床式兩大類。①壩後式水電站:廠房佈置在壩體下遊側,並通過壩體引水發電,廠房本身不承受上遊水壓力的水電站。壩後式水電站廠房在樞紐總體佈置中的位置,可以根據壩址區區的地形、地質、壩的形式等條件選定。其中,壩型對廠房的佈置常起決定性的作用。一般的壩後式水電站廠房建在混凝土壩的壩趾附近(圖1、圖2);如混凝土的壩體足夠大,可以將廠房佈置在壩內空腔中,稱為壩內式水電站;當擋水壩為支墩壩或連拱壩時,還可將廠房佈置在支墩間;如河谷較窄而水電站的機組較多,溢流建築物與廠房的佈置有矛盾時,將廠房佈置在溢流壩的下遊,溢流水舌流經廠房頂或從廠房上空挑越至下遊河床,稱溢流式水電站。②河床式水電站:水電站廠房和壩、溢洪道等建築物均建造在河床中,廠房本身承受上遊水壓力,起擋水作用,成為水庫擋水建築物的一部分(圖3),從而節省水電站擋水建築物的總造價,適用於水頭低於30~40m,用低壩開發的壩式水電站。有時,為瞭泄洪、排沙的需要,將廠房的機組佈置在溢洪道中加寬瞭的閘墩內;有時,在機組蝸殼的上部或下部設排沙、泄洪的泄水底孔,並利用泄水底孔的射流降低尾水位、增加電站水頭和機組出力(圖4)。

  上述壩式水電站各類形式的名稱常與相應的廠房分類名稱相似,例如壩後式水電站(壩後式廠房)、壩內式水電站(壩內式廠房)、溢流式水電站(溢流式廠房)、河床式水電站(河床式廠房)等(見水電站廠房)。

  適用條件 壩式水電站適於河道坡度較緩、有築壩建庫條件的河段。其中,壩後式水電站的壩上遊有較大容量的蓄水庫可以調節流量,有利於加大電站的裝機容量,能適應電力系統的調峰要求,水能的利用較充分,綜合利用的效益也高,常可既發揮防洪作用,又滿足其他興利要求。其缺點是水庫有淹沒損失和城鄉居民搬遷安置的困難,故高壩大庫的壩後式水電站僅適於建造在高山峽谷、淹沒較小的地區。河床式水電站隻建有低壩,水庫容量和調節能力均較小,主要依靠河流的天然流量發電,所以又稱徑流式水電站。由於棄水較多,水能利用受到較大限制,綜合效益相對較小,但淹沒損失和移民安置的困難也較小,適於建造在平原或丘陵地區,河道坡度較緩,而抬高水位會顯著增加兩岸城鄉淹沒損失的河段上。

  現狀與展望 世界上已建的大型壩後式水電站,如巴西與巴拉圭的伊泰普水電站,裝機容量達1260萬kW;美國的大古力水電站、蘇聯的薩揚舒申斯克水電站,裝機容量都在600萬kW以上。已建的大型河床式水電站,如蘇聯的伏爾加格勒水電站,裝機容量230萬kW。

  中國已建成有多種壩型、各種佈置形式的壩式水電站。其中,常規的壩後式水電站如豐滿水電站、東江水電站、龍羊峽水電站;壩內式水電站如上猶江、鳳灘等水電站;溢流式水電站如新安江水電站、烏江渡水電站(廠房頂挑流式)。已建成的河床式水電站如葛洲壩水利樞紐、富春江、西津、青銅峽等水電站。

  中國在開發豐富的水力資源時,壩式水電站的前景將有以下三方面:①盡先在長江、黃河、紅水河等河流的幹支流上遊、人口稀少、淹沒損失較小的高山峽谷河段上興建高壩大庫的壩式水電站和壩-引水混合式水電站;②在江河中、下遊及沿海人口稠密的河口附近,在適當條件下興建低水頭、大流量的壩式水電站;③對20世紀50年代前後修建的壩式水電站進行改建、擴建,以增大其發電能力。