第一节 水电工程概论
一、水力发电
水能资源由太阳能转变而来，是以位能、压能和动能等形式存在于水体中的能量资源，亦称水力资源。广义的水能资源包括河流落差水能、海洋潮沙水能、波浪水能、盐差能和深海温差能。狭义的水能资源指河流落差水能资源。水在自然界周而复始地循环，从这种意义上来说，水能资源是一种取之不尽、用之不绝的能源。水能相对于石油、煤炭等不可再生的化石能源，具有不可比拟的优势。
水力发电就是利用蓄藏在江河、湖泊、海洋的水能发电。现阶段，主要是利用大坝拦蓄水流，形成水库，抬高水位，依靠落差产生的位能发电。水力发电不消耗水量，清洁没有污染，运行成本低，是优先考虑发展的能源。
河川径流从地势高的地方流向低处，在两河段断面之间产生落差，从而具有一定的势能。水流流动有流速，即具有一定的动能。在自然条件下，河段间的水能消耗于水流摩擦中，大部分转化为热能。要利用这些水能资源发电，需要将天然河流中分散状态下的水能集中起来加以利用。水电站的功能是将这些水的机械能转变为电能。
某段河流的水能蕴藏量取决于河道流量Q和水位落差H。如图1-1所示，1—1断面和2—2断面之间的水能蕴藏量为
其单位时间内的功率为
式中：V为水体体积；γ为水的容重，γ=9.8kN/m3；Q为河道流量；H为两过水断面之间的落差。
在水能向电能的转换过程中存在着各种损耗（η）。这些损耗包括：水流通道内的漏水造成的流量损失，水轮发电机组的机械传动和旋转时摩擦产生的机械能损失，发电机和变压器的铜损、铁损等。
图1-1 水能蕴藏量计算图
实际发电功率为
式中：A为综合效率，包括水力效率（由漏水等产生），机械传动效率（由机械摩擦产生），发电效率、变电效率（由变压器特性决定），配电效率。在大中型水电站中A≈8，小型水电站中A≈6.5～7.5。
从上式中可见，流量和落差是水力发电的两个主要因素。因此，水电站在水库高水位下运行发电可以用较少的水量发出更多的电。同样，在流量较大的河道上，较小的落差也能发出较多的电。
二、水电工程类型
水电工程亦称水力发电工程，是指以发电为主兼顾防洪、灌溉、养殖等多种综合功能的基本建设工程。其类型一般有坝后式水电站、河床式水电站、引水式水电站和潮汐水电站、抽水蓄能电站等。前三者称为常规水电站，在水力发电工程中居多。其特点分述如下。
1.坝后式水电站
坝后式水电站的水头由坝集中。当厂房紧靠坝体布置在坝体的下游时，称为坝后式水电站。如河谷较窄而水电站的机组较多，泄洪建筑物与厂房的布置有矛盾，有时把厂房置于泄洪建筑物之下而构成厂房顶溢流式水电站。如坝体足够大，厂房尺寸相对较小，河道狭窄，泄洪量大时，也可将厂房置于坝内而构成坝内式水电站。
当挡水坝为轻型坝时，水电站厂房的位置及布置可因坝型的不同而异，变化较多。当采用当地材料坝时，厂房可布置在坝下游，引水道从坝基穿过；也可在河滩边建引水隧洞而将厂房布置在下游河滩上。
2.河床式水电站
河床式水电站的特点是水电站水头较低，厂房本身也起挡水的作用，厂房也是挡水建筑物之一。泄水闸常布置在河床中部，厂房位于岸边。厂房与泄水闸之间在上下游都应有导流墙隔开，并要有足够的长度，以免泄洪时影响发电。
河床式水电站常位于河流的中下游，洪水流量较大，泄水闸泄水前沿较长，电站的机组台数往往较多，厂房较长，为了解决布置上的矛盾，有时采用闸墩式或泄水式等特殊型式的厂房，如青铜峡水电站。这种布置方式在泄洪时还可能增加落差，提高效益。
3.引水式水电站
引水式水电站的特点是引水道较长，水电站的水头全部或相当大的一部分由引水道所集中。按照引水道的型式可将引水式水电站分为有压引水式水电站和无压引水式水电站两种。有压引水式水电站的引水道全部采用有压引水建筑物，如有压隧洞及管道。无压引水式水电站的引水道则采用渠道或无压隧洞，在无压引水道和压力水管的连接处设压力池，有时还有日调节池。
引水式水电站的建筑物可分为以下3个部分：
（1）首部枢纽，包括拦河坝（闸）、泄水建筑物及水电站进水建筑物等。
（2）引水建筑物，包括引水道、调压室（井）及压力管道等。
（3）厂房枢纽，包括厂房、变电及配电建筑物、尾水建筑物等。
4.抽水蓄能电站
抽水蓄能电站是利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站，又称为蓄能式水电站。它可将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，还适于调频、调相，稳定电力系统的周波和电压，且宜为事故备用，还可提高系统中火电站和核电站的效率。
我国抽水蓄能电站的建设起步较晚，但由于后发效应，起点却较高，近年建设的几座大型抽水蓄能电站技术已处于世界先进水平。例如，广州一期、二期抽水蓄能电站总装机容量2400MW，为世界上最大的抽水蓄能电站；天荒坪与广州抽水蓄能电站机组单机容量300MW，额定转速500r/min，额定水头分别为526m和500m，已达到单级可逆式水泵水轮机世界先进水平；西龙池抽水蓄能电站单级可逆式水泵水轮机组最大扬程704m，仅次于日本葛野川和神流川抽水蓄能电站机组。十三陵抽水蓄能电站上水库成功采用了全库钢筋混凝土防渗衬砌，渗漏量很小，也处于世界领先水平。天荒坪、张河湾和西龙池抽水蓄能电站采用现代沥青混凝土面板技术全库盆防渗，处于世界先进水平。
三、水工建筑物特点与分类
水工建筑物是为了达到防洪、发电、灌溉、供水、航运等目的，用以控制和支配水流的建筑物。
（一）水工建筑物的特点
水工建筑物是具有某些特殊性质的建筑物，与其他建筑物相比有以下显著特点：
（1）受自然条件约束。自然条件包括地形、地质、水文、气象、当地材料、对外交通等。一般来说，同样的坝高情况下，河道越窄，坝体方量越小，投资就越省。但是，在狭窄河道处，枢纽布置和工程施工相对困难。水工建筑物的基础地质情况对大坝安全至关重要。在地质条件好、岩石坚硬的地方，适合建高坝，且投资省，反之，则需要大量的资金用于地基处理。坝址当地的材料情况，往往是决定拦河大坝坝型的重要因素。水文更是决定工程规模和工程效益的重要条件。没有任何两个水电工程枢纽的自然条件是完全一样的，所以，只能根据具体的自然条件区别对待。
（2）受水的影响大。水工建筑物挡水后，上下游产生水位差，使建筑物要承受巨大的水推力。建筑物必须能够抵抗这个推力作用，安全稳定地工作。上下游水位差在建筑物和地基内产生渗流，渗流作用在不同的建筑物中导致扬压力、渗漏、渗透变形等不利情况发生。
大坝泄水时，高速水流对建筑物产生动水压力，可能对下游河床产生冲刷，危及建筑物安全。下泄水流还可能使建筑物发生气蚀、振动、雾化等不利影响。在多泥沙河流上，挟沙水流对建筑物的边壁还有磨蚀作用。
施工过程中，要给予河水一条安全妥善的通道。洪水对施工的压力很大，如导流、截流等建筑物的施工，稍有不慎错失时机就会耽搁一年工期。
（3）施工复杂。修建在江河上的水工建筑物拦断河流，施工期必须采取合适的导流措施，选择适当的时机对大江截流。水工建筑物的施工场面大，对施工场地布置和施工道路都有一定要求。在有的河流上还要求施工期间不断航，增加了施工难度。
水工建筑物的工程量巨大，工期长，一般需要几年甚至十几年，需要系统地统筹布置。有的工程为了尽早获得投资收益，不等工程全部建成即将部分机组提前投入发电，使施工组织更加复杂。
（4）失事后果严重。大型蓄水工程失事后可能对下游产生严重影响。特别是挡水建筑物的破坏，可能造成下游毁灭性的损失，因此水电工程建设必须严格遵守建设程序，特别是挡水建筑物、泄水建筑物等确保工程安全的水工建筑物，需要较高的设计安全系数，以确保其安全。例如，一等水工建筑物的设计洪水重现期T=500～1000年，其挡水建筑物的稳定安全系数K=3.0。
（二）水工建筑物的分类
1.按作用分类
（1）挡水建筑物，指用来拦截江河、挡水蓄水、抬高水位、形成水库的建筑物，如各种坝、闸、堤防等。
在水电工程中，坝主要是指垂直于水流方向，拦挡水流的建筑物。按筑坝材料，坝可分为当地材料坝（土石坝）、混凝土坝、砌石坝、橡胶坝等；按坝的构造特征，坝可分为重力坝、拱坝、支墩坝及其他；按是否坝顶溢流，坝可分为非溢流坝和溢流坝；按坝的高度可分为高坝（大于100m）、中坝（30～100m）和低坝（小于30m）。
拦河闸是一种低水头水工建筑物，常用于平原地区的取水、航运等工程中。拦河闸主要依靠闸门挡水。平时闸门关闭，维持上游河道水位，以便于航运保持足够水深和取水水头。洪水来时，开闸泄水，将洪水迅速排向下游，避免造成上游淹没。
（2）泄水建筑物，指用于宣泄水库、渠道、前池等建筑物中多余的水量，以保证大坝安全的建筑物，如溢流坝、岸边溢洪道、泄洪隧洞、泄水闸等。在水电工程中，泄水建筑物是必不可少的。同时，泄水建筑物必须有足够的泄流能力。
（3）取水、输水建筑物，指为了达到兴利目的，需要把水从水源（水库、河道、湖泊等）取出，并输送到用水部门的建筑物。取水建筑物有取水闸、隧洞进水塔等，取水闸又称为渠首。输水建筑物有渠道、隧洞、涵管等。平水建筑物有调压室、压力前池等，用于平稳引水建筑物中流量及压力的变化，保证输水建筑物和发电建筑物的安全运行。
（4）水电站建筑物，指用于专门用途的发、变和配电建筑物，如水电站厂房、变电站等。
（5）其他建筑物，指用于与枢纽相应的配套建筑物，如过坝建筑物、防沙冲沙建筑物、导水建筑物等；用于船只、鱼类、木材过坝的船闸、升船机、鱼道、绕道、过木道；用于整治河道的丁坝、顺坝等。
但是，应当指出的是，有些水工建筑物的功能并非单一，难以严格区分其类型。如各种溢流坝既是挡水建筑物，又是泄水建筑物；水闸既能挡水，又可泄水，有时还作为灌溉渠首或供水工程的取水建筑物，等等。
2.按使用时间长短分类
（1）永久性建筑物，指枢纽工程运行期间长期使用的建筑物。永久性建筑物按其重要性又分为以下几类：
1）主要建筑物，指建筑物一旦失事后，将造成下游毁灭性灾害，或严重影响工程效益的建筑物，如拦河大坝、泄水建筑物、水电站厂房、灌溉工程的主干渠等建筑物。
2）次要建筑物，指建筑物失事后不会形成严重灾害和效益损失，或易于恢复的建筑物，如下游导流墙，以防洪、灌溉为主的水电站厂房，灌溉支渠等建筑物。
（2）临时性建筑物，指枢纽工程在建设期间使用的建筑物，往往在工程建成后拆除或废弃，如导流隧洞、围堰等。
四、水电工程枢纽布置实例
枢纽布置是研究枢纽中各个水工建筑物之间的相互位置。广义的枢纽布置包括坝址选择、坝型选择和枢纽布置。坝址选择、坝型选择和枢纽布置三者之间是相互联系的。不同的坝址适用于不同的坝型，因而具有不同的枢纽布置。由于水文、地质、地形条件的各不相同，水电枢纽工程中水工建筑物组成的不同，每个枢纽的布置也是各有特点。
枢纽布置没有固定模式，一般按以下布置原则和要求：
（1）在一个枢纽中，为各兴利部门修建的水工建筑物有其不同的要求，枢纽布置的任务是将它们有机地组合在一起，共同完成各自的任务。当不同水工建筑物在布置上有矛盾时，应就重避轻，趋利避害。如在狭窄河谷，采用坝后式水电站可能发生厂房与泄水建筑物争河床的问题。枢纽布置时，可以将泄水建筑物布置在河床中央，满足下泄水流要求，以确保大坝安全。这时，水电站厂房靠岸边布置，适当增加开挖工程量，也可以将水电站厂房布置成地下式厂房或厂房顶挑流等。
（2）在满足建筑物稳定和强度的前提下，使工程总造价和年运转费最省。
（3）枢纽布置应考虑建筑材料、施工导流、施工方法、施工工期等因素的影响。
（4）尽可能使枢纽在尚未完全建成的情况下，使部分建筑物提前发挥效益，如提前发电。
以下介绍几种不同型式的水电工程枢纽。
1.三峡水利枢纽
长江是中国第一大河，全长6300余km，流域面积180km2，多年平均年径流量约9600亿m3，河流长度和多年平均年径流量均居世界第三位。三峡水利枢纽位于长江西陵峡中段，坝址在湖北宜昌三斗坪，距已建的葛洲坝水利枢纽40km处。坝址处河谷开阔，基础为坚硬完整的花岗岩，具有修建混凝土高坝的优越地形、地质和施工条件。
三峡水利枢纽是具有防洪、发电、航运等巨大综合利用效益的大型工程，主要由拦河大坝、水电站厂房、通航建筑物等三大部分组成，如图1-2所示。水库正常蓄水位175.00m，总库容393亿m3，防洪库容221.5亿m3，可使荆江大堤的防洪能力由10年一遇提高到100年一遇。
拦河大坝为混凝土实体重力坝。大坝轴线长度2309.47m，坝顶高程185.00m，最大坝高181m。泄洪坝段居河床中部，两侧为厂房坝段和非溢流坝段。
泄水建筑物有22个表孔、23个深孔、3个泄洪排漂孔和7个排沙孔，最大泄流量102500m3/s。泄洪表孔和泄洪深孔相间布置，组成泄洪坝段，布置在河床中部偏右岸的位置。泄洪排漂孔布置在泄洪坝段的两侧。
三峡水电站为坝后式厂房，分置于溢洪坝段两侧坝后，左侧厂房全长643.6m，右侧厂房全长584.2m。电站共安装32台700MW水轮发电机组，其中左岸14台，右岸12台，地下6台，另外还有2台5万kW的电源机组，总装机容量22500MW，年发电约1000亿kW·h，为世界第一大装机规模水电站。主要供电华中、华东地区，部分送到重庆市。永久通航建筑物设于左岸，包括双线5级连续梯级船闸及单线单级垂直升船机。每级船闸闸室的有效尺寸为280m×34m×5m，可通过万吨级船队。垂直升船机的承船厢有效尺寸为120m×18m×3.5m，一次可通过3000t级船舶。施工期另设单线单级临时船闸配合右岸导流明渠满足施工期通航要求，闸室的有效尺寸为240m×24m×4m。通航建筑物年单向通过能力为5000万t，工程建成后可改善航道约660km，经水库调蓄后，宜昌下游枯水期最小流量从3000m3/s提高到5000m3/s。洪水期万吨级船队可由汉口直达重庆。
图1-2 三峡水利枢纽平面总布置图
水库移民涉及湖北省和重庆市的19个县（市），根据1991—1992年调查，主要淹没实物指标为：淹没区人口84.41万人，淹没耕地和柑橘地2.45万hm2。大量移民资金的投入对这个地区来说，是一个新的发展机遇。
三峡工程主体建筑物主要工程量为：土石方开挖10282.9万m3，土石方填筑3197.9万m3，混凝土2793.5万m3，金属结构安装256500t。
三峡工程枢纽建筑物分三期施工，总工期为17年。1993年开始施工。1997年12月8日大江截流，开始二期工程施工。2002年5月2日二期上游围堰爆破拆除，二期工程开始挡水。2002年11月6日长江右岸导流明渠成功截流。2003年4月10日临时船闸停止过船。2003年6月1日0时正式下闸蓄水。2003年6月16日永久船闸船队首次通航。2003年6月24日首台机组（2号机组）并网试运行发电。2003年7月18日三期右岸厂房主体工程开始浇筑混凝土，2006年5月20日三峡大坝全线到达185.00m高程，主体工程混凝土浇筑完毕。2006年6月6日16时三峡工程三期横向围堰爆破成功，三峡大坝全线挡水。2009年枢纽工程完建。
2.二滩水电站
二滩水电站位于金沙江最大的支流雅砻江下游，距交汇河口23km，在四川省西部的攀枝花市境内。二滩水电站是雅砻江干流规划建设的21个梯级电站中的第一个工程，以发电为主，是20世纪我国建成发电的最大水电站。
二滩水电站的水库正常蓄水位为1200.00m，发电最低运行水位为1155.00m，总库容58亿m3，有效库容33.7亿m3，属季调节水库，控制流域面积11.64万km2。
二滩拱坝地处峡谷，两岸临江，坡高300～400m，左岸谷坡25°～45°，处于川滇南北向构造带中段西部相对稳定的共和断块上，断块内部不存在发震构造。坝区地震基本烈度为4度。坝基由二叠系玄武岩和后期侵入的正长岩以及因侵入而形成的变质玄武岩发达地区等组成，岩体完整性好，坝区无大的断层分布，小断层、破碎带以中高度垂直或斜交河床分布，一般延伸短小，连贯性差。
二滩主体工程包括混凝土双曲拱坝、地下厂房系统、泄水建筑物、过木机道等，如图1-3所示。
拱坝为抛物线双曲拱坝，坝高240m，是我国20世纪建成的最高拱坝枢纽。拱圈最大中心角91.5°，坝顶高程1205.00m，拱冠处坝顶宽度11m，底部宽度55.74m，拱端最大宽度58.51m，设计相对厚度A值为0.072。抛物线型双曲拱坝使接近岸坡的曲率减小而趋于扁平化，加大拱推力与岸坡的夹角，增加坝肩稳定，使应力分布均匀，减小拱坝断面。纵向采用高次曲线，加大纵向曲率，上游面倒悬度控制在0.18。左右半拱采用不同曲率半径，以适应两岸的不对称地形。
图1-3 二滩水电站枢纽平面总布置图
泄水建筑物包括坝顶溢流表孔、中孔、放空底孔和右岸泄洪洞，最大泄洪流量23900m3/s。坝体分三层开孔，7个溢流表孔，高11.5m，宽11m，设计及校核泄流量分别为6260m3/s、9500m3/s。6个泄洪中孔，高6m，宽5m，设计及校核泄流量分别为6930m3/s、6950m3/s；4个放空底孔，高5m，宽3m。两条右岸泄洪洞为短进水口龙抬头明流洞，分别长922.0m、1269.0m，13m×13.5m圆拱直墙形断面。设计和校核工况的两洞总泄洪流量分别为7400m3/s、7600m3/s。
地下厂房系统布置在雅砻江左岸，包括厂房进水口、压力管道、地下厂房、主变室及交通洞、母线洞、通风洞、尾水调压室、尾水隧洞、500kV开关站和第一副厂房等建筑物。电站安装6台单机容量为550MW的水轮发电机组，总装机容量为3300MW，年发电量为170亿kW·h，保证出力为1000MW，年利用小时为5162h。二滩水电站的主体工程地上土石方开挖800万m3，地下石方开挖370万m3，混凝土及钢筋混凝土浇筑650万m3，金属结构安装4.8万t。
3.瀑布沟水电站
瀑布沟水电站位于长江流域岷江水系的大渡河中游，是大渡河梯级开发中的骨干电站。地处四川省西部汉源和甘洛两县境内，电站下游9km处有成昆铁路汉源火车站，该工程利用铁路部门原有设施在此设转运站，该站距成都东站276km。对外交通较为方便。
瀑布沟水电站大坝为碎石土心墙堆石坝，坝体填筑材料种类由内至外分别为防渗土料、反滤料、过渡料和堆石料，其设计工程量分别为385.18万m3、229万m3、372.38万m3、1295.59万m3。最大坝高186m，最大底宽约780m，坝顶宽14m，如图1-4所示。
左岸地下厂房系统包括进水口、引水隧洞及压力管道、主副厂房、主变室、尾闸室、尾水隧洞、排风排烟井、电缆电梯井及开关站等建筑物。厂房装机共6台，单机容量550MW，总装机容量3300MW。厂房开挖尺寸为297.25m×32.4m×68.1m（长×宽×高），主变室尺寸为250.3m×18.3m×25.775m（长×宽×高），尾闸室尺寸为178.87m×17.4m×55.6m（长×宽×高）。引水隧洞6条，开挖直径10.5m，总长约2724m；尾水隧洞2条，城门洞形断面尺寸为21.6m×25.8m（宽×高），总长1763m。
左岸岸边开敞式溢洪道位于左坝肩上方，总长约625m。左岸泄洪洞全长2081.091m，其中进口段长52m，出口段长43m，洞身段长1986.091m。泄洪洞补气洞为斜井，长约289.739m，最大开挖断面尺寸为5.5m×6m（宽×高）。右岸放空洞采用深式有压长管进口接无压隧洞，全长1114.422m，由进水口、有压段、工作闸门室段及无压段、出口段5个部分组成。
瀑布沟水电站水库正常蓄水位850.00m，总库容50.64亿m3，有效库容38.82亿m3，电站装机容量3300MW（6×550MW），保证出力926MW，年利用小时4420h，年发电量145.8亿kW·h。
4.金窝水电站
金窝水电站位于四川省雅安市石棉县境内的大渡河中游右岸的一级支流——田湾河中段界碑石—喇嘛沟河段上，是田湾河水力资源梯级开发（两库四级）中的第三级，为引水式电站。拟建坝址位于界碑石下游约600m河段，紧邻仁宗海水库电站厂房，厂址位于喇嘛沟口上游田湾河左岸的宋家坪台地上，紧邻大发水电站坝址。
图1-4 瀑布沟水电站枢纽平面总布置图
金窝水电站主要由首部枢纽、引水系统、地面厂房系统等建筑物组成，如图1-5所示。
首部枢纽由底格栏栅坝、引水渠、沉砾池、汇水池、倒虹吸管及调节池等建筑物组成。底格栏栅坝布置于河床主河道，坝顶长35m，其中溢流坝段长15m，取水坝段长20m，底宽8m，坝高5.50m，坝顶高程为2322.00m。沉砾池长30.00m，宽3.00m，调节池平面形状呈长条形，长度约250m，最大宽度约51m，池顶高程为2316.50m，池底高程上游端为2309.60m，下游端为2308.33m，池底纵坡为0.6%，池底板上游段厚度由3.7m渐变至0.8m，下游段厚度为0.8m。
引水建筑物由电站进水闸、引水隧洞、跨沟管桥、调压室、压力管道等组成。进水闸布置在调节池下游末端，闸室长度为12.0m，闸顶高程为2316.00m，闸孔尺寸为4.70m×4.70m，闸室段底板高程为2297.00m，闸后接引水隧洞。
引水隧洞沿田湾河左岸布置，进水口位于调节池下游端，隧洞全长7568.245m，在八望沟处采用绕沟方式，隧洞最浅埋深62m，过高家沟段采用跨沟管桥方案过沟。引水隧洞断面为平底马蹄形，内径为4.7m，最大开挖尺寸为6.0m×6.0m，采用混凝土衬砌与喷混凝土相结合的方式。管桥为钢筋混凝土拱桥，净跨度36m，矢高9.0m。桥面以上管道为圆形钢管，内径4.5m，长约70m，钢管采用16MnR钢材。钢管按明管设计，设有镇墩、支墩及支撑环，支撑环间距8.00m，为适应明钢管的变形，在钢管中间段设一波纹管补偿器，长约2m。为防止渗漏，在管桥钢管两端设置阻渗环。
调压室位于田湾河左岸山坡比较雄厚的山体内，为埋藏式，采用只设上室的水室式。上室长70.00m，断面宽7.50m，边墙高5.00m；边墙、底板采用钢筋混凝土衬砌，厚度为0.50m；顶拱采用锚喷支护。调压室井身为圆形断面，内径7.50m，井壁采用混凝土衬砌，衬砌厚度0.60m，井高85.313m。上室末端接调压室通风洞，通风洞长85m，断面尺寸为2m×2m，采用钢筋混凝土衬砌。
压力管道置于田湾河左岸山坡内，为埋藏式。压力管道上平段0+030.00处设置一事故检修蝶阀室，蝶阀室尺寸为15.00m×6.50m，蝶阀室交通洞开挖断面为城门洞形，其尺寸为891m×4.5m×4.5m（长×宽×高）。由于上、下平段高差达560.0m，为施工方便，在斜管中部2080.00m和1840.00m高程设置两条中平段。
地面厂房系统由主厂房、副厂房、主变及开关站、尾水廊道、尾水涵洞、进厂公路及回车场等组成。主厂房总长63.52m，总宽24m，其中主机间长42.00m，安装间长21.50m。主厂房内安装两台水轮发电机，总装机容量240MW（2×120MW）。
5.桐柏抽水蓄能电站
桐柏抽水蓄能电站位于浙江省天台县栖霞乡百丈村，距天台县城7km，是一座日调节纯抽水蓄能电站，装机容量为1200MW（4×300MW），承担华东电网调峰、填谷、调频调相、紧急事故备用的重要作用，平均年发电量为21.18亿kW·h，平均年抽水耗电量为8.13亿kW·h。电站枢纽由上水库（原小桐柏电站水库改建而成）、下水库、输水系统、地下厂房洞室群和开关站等建筑物组成，是华东地区利用世界银行贷款建设的一座大型抽水蓄能电站工程。电站枢纽平面布置如图1-6所示。
图1-5 金窝水电站枢纽平面总布置图
图1-6 铜柏抽水蓄能电站枢纽平面总布置图
上水库（改建后）总库容1231.63万m3，主要包括主坝、副坝、溢洪道、库盆处理、上库引水改建等工程项目。
下水库总库容1289.73万m3，主要包括主坝、副坝、坝身溢洪道、导流泄放洞、库盆处理等工程项目。主坝采用混凝土面板堆石坝，坝高68.25m，坝顶长424m。导流泄放洞长523.78m，洞身洞径4.8m，由叠梁拦沙坎、进水渠、洞身段事故检修门、工作门、出口消能工等几部分组成。
输水系统采用一洞二机斜井尾部布置型式，总长1266.23～1277.84m，主要包括上库进出水口、引水隧洞（2条主管φ9m、4条支管φ5.5～φ3.1m）、尾水隧洞（4条φ7m）、下库进出水口等工程项目。
地下厂房洞室群包括主副厂房、主变洞、母线洞、主变运输洞、交通电缆道、进厂交通洞、500kV出线洞、排风交通电缆洞及排风交通竖井、排水廊道等工程项目。主副厂房洞长182.7m、宽24.5m、最大洞高56m。主变洞长162.3m、宽18m、高19.8～26m。母线洞共4条，每条长38m，其中长10.5m段的断面为6.5m×7.3m，其余断面为8.2m×9m。进厂交通洞长570.5m，断面尺寸为8.5m×8.5m。500kV出线洞长337.2m，断面尺寸为4.5m×5.7m，坡度30%。排风交通电缆洞利用主厂房顶拱施工支洞改建而成，长295m。500kV开关站选用GIS设备布置，高程154.00m，平面尺寸为153.5m×37m。出线场中部布置GIS开关室。继保楼布置于开关站北侧。中控楼位于下库主坝下游业主营地内。
2005年12月底第1台机组投产发电，2006年12月4日机组全部投产发电。