洛河槐沟水电站工程项目可行性研究报告

第一章综合说明11前言槐沟河水电站工程位于陕西省白水县北部的门公乡槐沟河村，是白水县洛河规划中的一座梯级电站。上游衔接规划的张家船水电站，其尾水和已建的王莽寨水电站衔接。坝址以上控制流域面积21246KM2，占全流域面积的79，是继王莽寨水电站之后洛河梯级开发中装机容量大、条件优越，便于近期实施的水电站之一。12气象、水文特征121流域概况洛河为渭河左岸的一级支流，发源于陕西省定边县白于山南麓，流经我省的吴旗、志丹、甘泉、富县、洛川、黄陵、白水、蒲城、澄城，于大荔县东南注入渭河；干流全长680KM，流域面积26905KM2，河道平均比降15，流域呈羽毛形。坝址位于白水县槐沟河村东北约1KM的河道转弯处，厂房位于铁桥下游约300M，距五峰水电站173KM。坝址以上控制流域面积21246KM2，占全流域面积的79，占注氵状头水文站控制流域面积25154KM2的845。洛河干流分别在王家村、三眼桥附近进出白水县境，县境内河道落差175M，河长595KM，比降29。流域地貌系由陕北黄土高原和渭北黄土台塬组成，流域植被较差，水土流失严重。122气象特征流域多年平均降水量在400650MM范围，由北向南递增，降水量年际变化大，年内分布不均，79月降水量约占年降水量的50左右。多年平均水面蒸发量为10001100MM。多年平均气温在114，由北向南递增，绝对最高气温394，绝对最低气温167。冬季盛西北风，夏季多东南风，年平均风速34M/S，实测最大风速为25M/S，据白水县气象站统计，初霜10月下旬，终霜3月下旬，无霜期211天。土壤冰冻以122月最为严重，最大冻土层厚度为069M。河流封冻时间11月下旬2月上旬，解冻时间为2月中旬到3月上旬。123水文特征槐沟河水电站坝址处无水文测站，而在其上下游分别有1952年建站的交口水文站和1933年建的氵状头水文站。由于洛河径流主要来源于交口以下的中游地区，且槐沟河又与状头同属于一个水文气候区，其降水、径流、暴雨洪水等特性相一致，所以采用状头水文站作为槐沟河水文计算的参证站。氵状头水文站在19331998年66年实测资料中，最大年径流量为2015亿M3（1964年），最小年径流量为4383亿M3（1936年），最大与最小值之比为46，多年平均径流量为877亿M3。按面积法换算到槐沟河水电站断面，多年平均径流量为726亿M3，相应平均流量为235M3/S。槐沟河水电站为4级建筑物，其洪水标准及洪峰流量为大坝设计洪水30年一遇，相应洪峰流量Q5400M3/S校核洪水200年一遇，相应洪峰流量Q10600M3/S厂房设计洪水20年一遇，相应洪峰流量Q4380M3/S校核洪水100年一遇，相应洪峰流量Q8610M3/S124泥沙洛河为多沙河流，水沙关系基本是水大沙大。据氵状头站实测泥沙资料统计，最大年输沙量为22000万T（1966年），最小年输沙量为1400万T（1939年），多年平均悬移质输沙量为8524万T，汛期为7848万T，占年输沙量92，最大含沙量可达1340KG/M3（1945年9月26日），平均含沙量971KG/M3。13工程地质槐沟河水电站为小型电站，地处于鄂尔多斯台向斜南缘边部，南与渭河地堑北部相邻，为一缓倾单斜构造区，无深大断裂通过，第四纪以来属缓慢上升区，历史上未发现大于4级地震，根据中国地震烈度区划图，地震基本烈度为度区。槐沟河水库库容小，回水高程低库区无村庄及重要矿产。仅有零星耕地。基本无淹没、浸没问题。水库两岸无大的滑坡崩塌体及泥石流冲沟，岸边再造及固体径流来源亦无较大影响。为充分利用设计水头及隧洞引水线路的尽量减短，坝址在河湾转弯地段。坝址处河床基岩坚硬裸露，岩石弱风化较浅，开挖深度不大。左岸坝肩较陡，岩石坚硬，左岸有河谷阶地为基座阶地，上覆黄土及砂砾石应挖除。坝基坝肩无断层，不会产生大的坝基及坝肩的渗漏问题。基坑开挖中应挖除弱风化带。本工程引水隧洞通过地段为紫红色长石石细砂岩，该岩层之上为泥质粉砂岩及泥岩，局部可见砂岩中夹泥砂砾岩透镜体。隧洞穿过地段为基本稳定岩体，虽洞线与岩层夹角仅4020，但属单斜构造，断裂不甚发育，虽有基岩裂隙水，但水量不丰，工程地质条件沿属简单。隧洞进出口洞脸边坡开挖较陡，应注意施工安全，如需锚固时应及时锚固处理。压力前池地段基岩较坚硬，考虑到与引水钢管边坡相接，应及时进行防渗及衬砌砼处理，以免漏水。厂房地基地质条件较简单，因结构需要，开挖深度较大，应注意施工边坡的稳定性，并预先准备数量足够的排水措施。尾水渠地段基岩以上有第四系松散堆积层，开挖后应及时砼衬砌。14工程任务和规模槐沟河水电站工程位于白水县境内洛河干流上，该段河流（王家河狄家河）长409KM，可开发量为165MW，规划为五级开发五峰、张家船、槐沟河、王莽寨、狄家河等。已开发了王莽寨水电站，装机容量216MW，在建的五峰和待开发的狄家河、槐沟河等电站是开发条件均较优越的电源点。本工程为无调节的径流式低坝引水式电站。工程建成后，接入本地电网，可以为电网吸收年电量3400万KWH。电站设计引用流量为27M3/S，相应下游水位5446M。正常尾水位5438M。本电站设计装机容量为6600KW，年发电量为3400万KWH利用小时数大于5000H。15工程选址、工程总布置及主要建筑物151工程布置选择本工程是继五峰水电站下游规划的张家船水电站之后的又一个梯级电站。为获得最大的发电水头，首部枢纽采用溢流坝顶加4M橡胶坝的方案。设计原则是正常情况时，满足梯级电站的运行要求；校核情况时，橡胶放水塌落后泄洪，库区回水不影响库区内西延铁路的安全。在现场踏勘时曾初步选定了两个坝址、一个厂址上坝址位于西延铁路槐沟河隧洞下游200M处；下坝址位于槐沟河村上游1KM处洛河河道转弯出口处；距上坝址约51KM；厂址位于西延铁路与马家船隧洞下游约200M处，在下游王莽寨水电站库尾以上。据此拟定了两个方案作出比较（1）上坝址方案在上坝址处建坝，引水发电系统主要包括上无压隧洞（长约990M）；跨河渡槽（长约115M），下无压隧洞（长约1140M）。（2）下坝址方案在下坝址处建坝，引水发电系统主要包括无压隧洞（长约8561M），引水明渠109M。两方案比较，由于坝上移，按洛河河道平均比降15计算，河床升高H510015765M；拦河坝工程量减小；同时，由于库区淤积回水的影响随距离的减少而减小，经估算，上坝址处溢流坝顶高程可比下坝址处溢流坝顶高程提高约1M。但是，上坝址方案的引水系统远较下坝址方案复杂，引水线路长，水头损失加大；输水建筑物多，造价大幅度增高；同时所需的地形地质勘探工作量也大幅度增加。下坝址方案引水系统简单，线路短，总体工程量较上坝址方案减小很多。经技术经济综合比较，本阶段选定下坝址方案为推荐方案。152推荐方案的各主要建筑物布置本电站为低坝引水式无调节电站，根据防洪标准GB5020194，本工程为小型四等，主要建筑物级别为四级，次要建筑物和临时建筑物级别为五级。挡水坝设计洪水标准30年一遇，相应洪峰流量5400M3/S；校核洪水标准200年一遇，相应洪峰流量10600M3/S。厂房设计洪水标准20年一遇，相应洪水流量4380M3/S；校核洪水标准100年一遇，相应洪水流量8610M3/S。（2）拦河坝由河床溢流坝段和右岸副坝组成，河床溢流坝段为浆砌石实用堰，溢流坝顶高程570M。最大坝高155M，坝顶长145M；溢流坝顶部布置3孔泄洪闸和橡胶坝，顶高程574M。采用面流消能，坝下游采用干砌石防护，宽度为145M，长度为25M。右岸副坝为浆砌石重力墙后回填土的组合坝，设计为非溢流坝，坝顶高程5825M，坝长90M。（3）冲砂槽与引水渠道在进口部分结合布置在左岸，排沙闸位于引水口下游侧，闸门孔口尺寸为4M4M（宽高）。（4）发电引水系统布置于左岸，由无压隧洞、明渠、压力前池和压力管道几个部分组成。引水口底板高程5705M，设置拦污栅和工作闸门各一道，孔口尺寸为4M4M（宽高）。无压引水隧洞为城门洞形，净断面尺寸4M5M，比降1/2000，长8561M，设计引用流量291M3/S。引水明渠长109M，断面为矩形，尺寸4M55M，比降1/1500。压力前池长40M，宽20M，深13M，池内正常水位57359M；在池左侧边墙处设置有宽10M的溢流侧堰，堰顶高程为5736M；池底部设置有两根DN800MM的冲砂（放空）管。压力管道布置为单机单管供水，采用承压墙内现浇钢筋砼管形式，管径18M，管内流速381M/S，单管长321M。（5）电站厂房布置在左岸，为岸边地面明厂房。副厂房位于压力管道进口承压墙后背坡，布置在主厂房上游侧，安装间布置在主厂房右端。主厂房长3182M，宽102M，其中安装间长884M，高96M，主机间长2298M，高142M。主机房内安装3台HLA551CLJ120型水轮发电机组，单机容量为2200KW。安装高程545M，单机引用流量906M3/S。副厂房设计总长3182M，安装间高程55365M，发电机层高程54945M，分两层布置，顶层地坪与安装间相同，宽69M，高56M，底层地坪与机房相同，宽42M，高42M。16机电及金属结构161主要机电设备的选型和布置根据电站的装机容量，水头范围以及电站在系统中的地位和运行方式，选定了3台混流式水轮发电机组水轮机HLA551CLJ1203台Q设291M3/SHMAX2899MHMIN2777MHP2838M发电机SF220016/26003台调速器YDT18003台电动双钩桥式起重机16/32T1台162接入系统方式及主接线方案根据白水县电网的现状及规划情况，并应业主的要求，电站拟35KV一回出线接入系统，变压器容量为SF1010000/35。通过技术经济比较确定本电站采用发电机机端接成单母线接线，设两台三相双线图变压器分别开质为35KV和10KV两级电压，35KV出线回，10KV出线一回的主接线方式。163金属结构选型和布置溢流坝段堰顶设1563M泄洪闸3孔。左岸冲沙闸处设置1孔4M4M冲沙孔，采用平板闸门。引水隧洞进水口设置拦污栅1道，在拦污栅下游侧设置平板工作闸门1道；在压力前池电站进水口设置拦污栅1道共3套，快速闸门3套；设置D800MM闸阀冲沙。在尾水管出口设置尾水门槽3孔，共用平板尾水闸门2套。17施工槐沟河水电站位于陕西省白水县门公乡槐沟河村境内的洛河干流上。电站坝址距白水县城30KM。其中，白水县城到门公乡长225KM，为已有的三（四）级沥青公路，门公乡到槐沟河村长9KM（4KM为四级沥青路面，5KM为可供小型拖拉机通行的盘沟小道），为已有的乡村小路。贺苏坝址临时施工道路已开通。槐沟河村距坝址1KM，为人行小道。西（安）延（安）铁路从村旁经过。电站对外交通便利。槐沟河水电站为径流引水式发电工程。电站主要建筑物由浆砌石拦河大坝（最大坝高21M），引水隧洞（长8561M，横断面尺寸45M），引水明渠长109M，断面尺寸445M）压力前池、引水管道和厂房等组成。电站装机容量6600KW（3台单机容量为2200KW的混流式机组），主要工程量是土方明挖2542M3，石方明挖36914M3，石方洞挖26930M3，砼35604M3，钢筋、钢材840T，浆砌石61029M3，氯丁胶146T。171施工导流结合大坝、厂房等主要建筑物的布置特点，并考虑到地形、地质、水文等因素的影响，大坝施工期采用明渠导流方式，厂房施工期采用原河床导流方式。172施工交通及施工总布置施工交通对外交通主要工程量有槐沟河村至门公乡5KM长的盘山道拓宽。贺苏槐沟河临时道路整修，槐沟河村至坝址、厂址约3KM长四级公路，另外还包括一座长约400的钢筋砼板桥（设计标准为汽20挂80）。场内交通包括2KM长施工临时道路和坝区一座长约40M的临时桥梁。施工总布置坝区拌合系统设于坝下游右岸的滩地上，由3台12M3的强制式拌合机，500M2的散装水泥库和成品料堆组成，厂区拌合系统位于厂房下游的左岸滩地上，由2台12M3强制式拌合机，300M2的散装水泥库和成品料堆组成。173施工总进度本工程施工总工期24个月，其中，施工准备期8个月，主体工程施工期14个月。发电收尾期2个月。施工准备期从第1年1月正式开工至第1年9月初主河床截流。该期内主要施工项目有导流明渠、右副坝、引水洞开挖，厂区开挖及基础砼。汛期停工。主体工程施工期从第1年9月初到第2年12月底第1台机组发电。该期内主要施工项目有溢流坝段，引水洞衬砌及灌浆，厂房及前池主体砼，金属结构安装，压力钢管及第1台机组安装等。汛期大坝停工。18水库淹没处理、工程永久地和环境影响评价181水库淹没处理及工程永久占地根据业主提供的资料，在库区内相应回水高程以下无居民和耕地，且在水库正常蓄水位选择中充分考虑了西延铁路的防洪问题，使铁路具有200年一遇的防洪标准，因此水库不存在移民安置、土地赔偿、铁路淹没等问题。182环境影响评价本电站开发任务单一，兴建该电站对环境的有利影表现在发电站的发电效益和对库区气候的改善等方面；其不利影响表现在施工期“三废”排放及施工占地影响。通过地方政府和施工承包方采取相应安置和防护措施后，上述影响是可以消除的。因此，从环境影响角度年，没有制约本工程开发的重大环境问题，兴建本电站是可行的。19工程投资估算191编制依据陕西省计委陕计项目20001045号文件陕西省水利水电工程设计概算编制办法及费用标准以及陕西省水利水电建筑工程预算定额等（以下简称“2000编制办法”及“定额”）。192主要技术经济指标该工程总投资6000万元，固定资产建设投资5475万元，预备费450万元，工程总工期2年，建设期还贷利息75万元。110经济评价根据投资估算，槐沟河水电站总投资6000万元，固定资产投资为5925万元。计算期采用20年，其中建设期2年，生产期18年，在还贷期上网电价按028元/KWH计算，还清贷款后的年发电利润为6253万元。电站还款资金包括利润和折旧费等，未分配利润可全部都用于还款；这样，电站投入运行后的第8年可还清固定资产贷本息，满足还贷要求，另处，本工程仅在建设期的负债率较高，但随着机组投入运行，资产负债率很快下降。在还清建设费用贷款本息后，资产负债率很低，并呈逐年下降趋势，计算期末趋于零。说明本项目的财务上风险小，偿还债务能力较强。总之，按资金筹集货款年利率576及9年偿还期（含建设期1年），其财务内部收益率为1158，大于财务基准收益率8，同时，财务净现值为645万元，大于零，说明本工程在财务上是可行的。111存在问题及今后工作建议（1）鉴于本阶段设计成果要求紧迫，时间短促，测量资料、地勘资料不全，下一阶段进一步补充推荐方案坝址、引水洞线、压力前池、压力管道和电站厂房等部必须进行必要的地质勘探和方案比较，为设计提供可靠资料。（2）本电站装机容量限于时间和资料方面的限制暂按最低方案提出，初步设计将作进一步论证。（3）由于计算橡胶坝放空塌落泄洪时流量系数是一个关键因素，而本阶段作过坝洪不计算时限于时间和资料不齐全等原因，所选用的流量系数是参考常规工程的取值。为确保库区西延铁路的安全，建议在下阶段应作进一步试验和仔细研究或进行充分的调研以核实测量系数。（4）由于厂址下游王莽寨电站相当近，建议下阶段业主对王莽寨电站库区补充必要的测量工作为初步设计提供准确可靠的资料。112工程特性表第二章水文、泥沙21流域概况洛河为渭河左岸的一级支流，发源于陕西省定边县白于山南麓，干流经我省的吴旗、志丹、甘泉、富县、洛川、黄陵、白水、蒲城、澄城于大荔县东南注入渭河；全长680KM，流域面积26905KM2，河道平均比降15，流域呈羽毛形。坝址位于白水县槐沟河村东北约1KM的河道转弯处，厂房位于铁桥下游约300M，距五峰水电站173KM。坝址以上控制流域面积21246KM2，占全流域面积的790，占氵状头水文站控制流域面积25154KM2的845。洛河干流分别在王家村、三眼桥附近进出白水县境，县境内河道落差175M，河长595KM，比降29。流域地貌系由陕北黄土高原和渭北黄土台塬组成，流域植被较差，水土流失严重。（见图21）22气象降水与蒸发流域多年平均降水量540MM，降水量年内分布不均，年际变化大，79月降水量约占年降水量50左右。多年平均水面蒸发量为10001100MM。气温本流域年平均气温114。据白水县气象站资料统计，最高气温394，最低气温167。风速、风向冬季盛行西北风，夏季多为东南风。多年平均风速34M/S，实测最大风速为25M/S（NNW）。霜、冻据白水县气象站统计，初霜10月下旬，终霜3月下旬，无霜期211天。土壤冰冻以122月最为严重，最大冻土层厚度为069M。水温据交口河水文站统计，多年平均水温134，最高水温多发生在7、8月份，其平均值为253，最高水温为312；最低水温0，一般发生在11月1月。冰情据交口河水文站资料，初冰时间为10月下旬到12月上旬；终冰时间为2月下旬到4月上旬；封冻时间为11月下旬到2月上旬；解冻时间为2月上旬到3月上旬；河道实际封冻天数最多为94天，最少为1天，最大冻厚河心平均032M，岸边036M。23水文资料槐沟河水电站坝址处无水文测站。而在其上下游分别有1952年建站的交口水文站和1933年建站的状头水文站。由于洛河径流主要来源于交口以下的中游地区，且槐沟河又与状头同属于一个水文气候区，其降水、径流、暴雨洪水等特性相一致，所以采用状头水文站作为槐沟河水文计算的参证站。根据水利水电工程水文计算规范，可以将氵状头径流资料按流域面积比例法，移用到槐沟河水电站上。依据氵状头站19331998年66年多年平均径流量877亿M3,乘以槐沟河与氵状头流域面积比例系数0845，即得槐沟河水电站多年平均径流量为741亿M3，相应多年流量为235M3/S。24径流水流域径流主要由降水补给，降水受大气环流和季风的影响，河川径流年际变化大，年内分配不均匀。氵状头水文站在19331998年66年实测资料中，最大年径流量为2015亿M3（1964年），最小年径流量为438亿M3（1936年），最大与最小值之比为46，多年平均径流量为859亿M3，按面积比拟法换算到槐沟河水电站断面，多年平均径流量为741亿M3，相应多年平均流量为235M3/S。241年径流计算年径流频率计算成果采用氵状头站19331998年66年的水文系列进行计算，采用P型曲线，均值W859亿M3，CV034，CS25CV。槐沟河电站按面积比拟法求得，其均值726亿M3，CV与CS与氵状头相同。年径流频率计算成果见表21。氵状头站年径流频率曲线见图22。氵状头站不同频率年径流量表表21P（）1251015205075859095径流量（亿M3）17091581141254116108281664458524464流量（M3/S）542501444398368343259204184166147槐沟河电站坝址不同频率年径流量表表22P（）1251015205075859095径流量1441331181098916954494439（亿M3）46364432流量（M3/S）4584243753363112921917215514124242代表段选择按规范规定，代表段均值、变差系数应与长系列接近。选择氵状头站19661998年33年径流系列作为代表段。氵状头站33年径系列均值为858亿M3，CV029，与19331998年长系列均值859亿M3，CV034接近，且包括平、枯、丰水年，并且是两个完整地周期。由于计算技术的发展，本次采用19541998年全部径流系列作为水能计算依据。槐沟河电站坝址径流年内日分配采用氵状头站径流的年内分配系数乘以槐沟河的年径流计算。25洪水251洪水特性及最大洪峰流量的采用洛河流域的洪水系暴雨形成，而且，一般暴雨和局部暴雨居多。经对洛河交口氵状头河段1952年1994年43年洪水资料分析，洪峰流量与流域面积无明显关系。其中13年洪水，年最大洪峰流量自上而下递增，占30；而30年洪水，年最大洪峰流量自上而下递减，占70。即多数年的洪水随面积增加而减小。槐沟河水电站是本河段梯级，且与氵状头站面积仅差155，因此，槐沟河水电站洪水，如同本河段五峰、狄家河等梯级一样，可以直接引用氵状头洪峰流量频率计算成果。槐沟河水电站年最大洪峰流量频率计算表见表23，氵状头年最大洪峰流量频率曲线见图23。槐沟河水电站最大洪峰流量计算成果表表23计算值采用值频率（P）Q（M3/S）CVCSQ（M3/S）CVCS051233510205011971253CV1200143CV10600861067205400438028101560720252槐沟河水电站设计洪水槐沟河水电站为4级建筑物，其洪水标准及洪峰流量见表24。槐沟河水电站设计洪水表24建筑物及断面洪水标准洪峰流量（M3/S）备注大坝设计洪水（P33）30年一遇校核洪水（P05）200年一遇540010600厂房设计洪水（P5）20年一遇校核洪水（P1）100年一遇43808610根据洪水规律及施工期的防洪需要，对113月、114月及115月等分期洪水进行了分析。采用氵状头站实测流量资料，在分期内选取最大值，分期设计洪水的统计参数计算和适线原则与最大洪水计算相同。各分期设计洪水频率计算成果见表25，其频率曲线见图24。槐沟河水电站分期设计洪水计算成果表表25统计参数频率（P）分期（月）QCVCS/CV125102030113440631361199678605011451065316914611794715811577083332227120515611084104810813331279212163115891051100722538633526621416012926水位流量关系曲线261水位流量关系曲线在坝址与厂址处，目前尚未无观测断面和水尺，现暂按实测当前水位、反推流量、历史洪水调查水位及河床纵比降等，按照曼宁公式Q1/NR2/3I1/2选用河床糙率，N004，以大小水（大水6280M3/S，小水6M3/S）控制，调整水力坡降绘制而成。坝址水位流量关系曲线见图25厂址水位流量关系曲线见图26262坝址、厂址水位流量关系线根据坝址、厂址下游水位流量关系曲线查得各设计洪水位，列于表26。槐沟河水电站坝址、厂址下游设计洪水位表26建筑物及断面洪水标准洪峰流量（M3/S）洪水位（M）大坝设计（P33）30年一遇校核（P05）200年一遇54001060056595688厂房设计（P5）20年一遇校核（P1）100年一遇438086105539556227泥沙洛河为多沙河流，水沙关系基本是水大沙大。据状头站实测泥沙资料统计，最大年输沙量为22000万T（1996年），最小年输沙量为1400万（1939年），多年平均悬移质年输沙量为8524万T，汛期为7848万T，占年输沙量92，最大含沙量可达1340KG/M3（1945年9月26日），平均含沙量971KG/M3。氵状头站19711980年平均悬移移质颗粒级配列表27、图27。槐沟河水电站泥沙资料，均使用状头站统计成果。氵状头站历年悬移质颗粒级配表表27平均小于某粒径沙重百分数粒径级（MM）中数粒径平均粒径0079600101410025303005064901096302599705999100039（MM）0039MM0043第三章工程地质31概述本工程勘测资料，系甲方提供的陕西省白水县槐沟河水电站工程地质说明书，该说明书是参考陕西省地矿厅水文地质二队蒲城县、白水县农田供水水文地质报告（1974年12月），结合水库路线地质踏勘及坝址区、隧洞线路，厂房区地质剖面测绘所获得的资料编制的。岩石物理力学参数采用工程地质类比法提出的建议值。32区域地质概况321地形地貌槐沟河水电站位于北洛河中下游，属渭北低山沟谷黄土台塬区。地形切割较剧，沟壑纵横、黄土冲沟发育，地形相对高差150200M。洛河在库坝区呈“S”型弯曲，河谷为不对程的“U”型谷，库区右陡左缓，下游左陡右缓。河谷阶地不甚发育。可见的阶地为基座阶地。河谷宽100150M，平水期水深0535M。两岸基岩大部裸露，河床偶见少量覆盖层。322地层岩性本区出露地层主要由古生界三迭系上统石千峰组（P2SQ）第三、四岩段陆相碎屑岩和第四系松散堆积层组成。石千峰组第三岩段（P2SQ3），为土红色或砖红色厚巨厚层状长石石英细砂岩，间夹薄层青灰色页岩。该地层中夹透镜状土红色、青灰色砾岩为其特点。石千峰第四四岩段（P2SQ4），为土红色或紫红色泥岩夹23层薄层泥质粉砂岩。泥岩中富含灰绿色泥质条带和园形绿斑为其特征。第四系地层有中更新统（Q2），由黄土状亚粘土夹古土壤组成。有的地段层中夹僵结石及蜗牛。分布于河谷两岸高阶地和黄土台塬中。上更新统（Q3），由冲积黄土、亚砂土夹卵砾石组成。分布于二级阶地及三级阶地。全新统（Q4）、为粉质砂土及砂砾石，见于河漫滩及河谷一级阶地。尚可见河谷斜坡上的坡积碎石土及坡脚处块碎石崩积层。323地质构造及地震烈度本区大地构造属鄂尔多斯台向斜南缘边部，南与渭河地堑北部相邻，为一缓倾单斜构造，岩层产状NW300320，NE610，局部可见产状为NE5070，NE610。断裂构造不甚发育，区内未见区域性大断裂。在坝址以北2KM处库区右岸见一断层。断裂面不平整，两侧参差不齐。断层面局部可见擦痕，断层破碎带宽112M。内充填细砂岩及泥岩断层角砾、硅质胶结、较坚硬。断层产状NE50，NE80，为张扭性断层。该断层规模小，断层带充填物较坚硬，不会形成渗漏通道。区内无活动性断裂，第四纪以来本区为缓慢上升地区，历史上未见大于4级地震、属相对稳定地区。据1990年国家地震区划图及渭南市地震烈度分区范围划定，本区基本地震烈度为度区。324水文地质区内水文地质条件较简单，地下水主要由第四纪冲积层潜水和基岩裂隙水组成。第四系潜水分布在河漫滩和一级阶地冲积层中，因冲积层较薄，储水条件差。基岩裂隙水储存于砂岩中，常以下降泉形式在乐观保或河谷斜坡上出现。一般多为渗水或滴水现象，在坝线左岸崖底及引水线路34号点的粉砂岩段可见。出露标高558574M。水量变化与大气降水有关。洛河河水水质为HCO3SO4NAMG型水。泉水水质为HCO3MGKNA型水。对砼无侵蚀性。33水库区工程地质条件槐沟河水电站水库在坝址以上呈蛇典型。为不对称的“U”形河谷。库区群山对峙，库岸、库盆均由较坚硬的紫红色、灰绿色长石石英细砂岩及少量紫红色泥岩所组成无向邻谷渗漏通道。坝址上游2KM处见一条宽051M的小断层，断层带充填紧密，硅质胶结，不会形成渗漏通道，库区两岸未见规模较大的滑坡体。人库区地质路线观测看，仅见一长10M、宽5M、深10M的小滑坡体、预计库区不会形成大的塌岸问题。库区回水范围内无村庄，仅有零星土地，洪水时即淹没，可不考虑库区淹没问题，也无需考虑浸没问题。库区无任何重要矿产、无矿产淹没损失。库区右岸西延铁路高程较高，在设计校核洪水位以上，水库行洪时，对铁路无影响。综上所述，纵观水库工程地质条件较简单，由于洛河含沙量相对较大，坝低库容小，淤积速度较较快。对径流式引水电站来说。也无重大影响。34坝址工程地质条件坝址位于槐沟河村北800M处，在河流从南东110转为南西227流向的转变部位，平水期河水面宽80100M，1998年4月25日测得枯水期宽度5560M，河水深031M，局部深225M。河床基岩基本裸露。左岸边坡较陡，高出河水面100180M。590高程以上边坡较缓约为2032度。该高程以下边坡较陡。约为5060。右岸有河谷阶地（）。阶地后缘为基岩河岸，均高出河水百米以上。阶地高出河水面分别为18M、27M。上部为冲积黄土状土。下部为卵砾石层（厚度预计25M）。砂砾石层以下阶地基座为基岩。河床及两岸岩层主要为坚硬的红色长石石英细砂岩。岩层产状为NW300310，NE810（颂向上游偏左岸）岩石风化按弱风化考虑河床12M，左岸35M、右岸阶地基座处约46M。岩层中裂隙不甚发育，多为走向NE8085，倾向SE，陡倾角裂隙。裂隙面直紧闭，见有钙质薄膜及少量方解石脉充填。（脉厚12MM），可见延深1025M。对坝基无重大影响，坝址区未见断层出露。坝基坝肩岩石因未作渗透试验，根据地层戒地质类比，为微透水或极微透水岩层。本阶段未进行岩（土）试验工作，参照下游已建成的王莽寨电站等其它资料，其物理力学指标见表（31）。岩石物理力学参数表表31抗压强度MPA参数项目岩石名称干密度G/CM3饱和密度G/CM3饱和度吸水率干湿弹性模量MPA泊桑比状化系数备注紫红色中厚长石石英砂岩25425801717331449187104018土红色薄层粉砂岩及泥岩2437岩石抗剪指标建议为土红色长石石英砂岩F06065，C1020T/M2土红色薄层砂岩及泥岩F04不考虑C值。考虑到坝基岩层倾角平缓（810），并有裂隙切割，为防止坝上溢流对财主下的冲淘、建议设置适当的消能工，左岸边坡较陡，削坡时注意边坡的稳定性、坡比可考虑大地103。右岸副建议基岩面上黄土及砾石层挖除后再筑坝。坝基及左岸坝肩基岩应挖除弱风化岩层作为建基面。35引水发电工程地质条件本工程引水隧洞从坝肩左岸穿过河湾地段，洞线方向为南东140，洞线长度8561M，隧洞进口底板高程57045M，为一45M的城门洞形断面。以1/2000坡度至隧洞出口、底板高56993M，然后引水明渠长109M接前池压力管道及发电厂房。隧洞进口地形较陡，高程590M以下5060，以上3540，高程670M以上，山坡较缓，多小于30。隧洞出口在河边一小冲沟左岸，边坡比进口略缓。洞线穿越河湾分水岭两侧地形，相对较平缓，隧洞线上覆岩层厚度进口段30110M；出口段2580M；中间地段90135M。洞隧穿越的地层主要为紫红色细粒长石石英砂岩。该层以上为土红色薄中层泥质粉砂及泥岩，分水岭山头可见第四系黄土类土及砂砾石层零星分布。山坡上可见风化坡死者积层。第四系地层出露位置高，厚度525M不等，与隧洞无直接关系。从进口边坡上部552M高程的泉水出露判断，预计岩层中有基岩裂隙水，但水量不丰，开挖可能见渗水或滴水，不会有较大的出流流水。对施工不致产生较大影响。由于土红色长石石英细一粉岩中夹有薄层泥岩和砂砾岩透镜体，加上裂隙切割，开挖遇水后局部易形成坍塌掉块。如遇此种情况，应及时支护喷浆处理。宏观隧洞围岩，按水利水电地下工程围岩综合分类，属类基本稳定岩体。在进出口段及小断层出露段为类稳定性较差岩体，山岩压力系数及岩石抗力系数建议值如下紫红色长石石英砂岩SY0102KO300500KG/CM3。土红色薄泥质质粉砂岩及泥岩SY0203SX0005，KO100200KG/CM3。引水隧洞出口为压力前池，前池面积4020（M），深13M。该处岩层为紫红色长石石英砂岩，岩石尚好，基础挖至微风化以下。考虑到岩体有裂隙发育，建议应衬砌及防渗处理，以免渗漏，影响边坡稳定。引水管道至厂房段为山坡地形，建议挖除弱风化层后建镇墩。厂房在隧洞出口边坡坡脚（洛河岸边小冲沟口右岸），地基岩层蜗壳结构及尾水管要求，局部开挖深度较大，注意施工边坡的稳定。由于开挖高程低于河水面，预计有地下水从基坑渗出，施工时应配备基坑抽水设备。开挖后厂房基础岩石强度可以满足要求。尾水渠地段上部为淤积的粉细砂土，下部为与厂房地基岩体相同，建议开挖后进行浆砌石砌护。36天然建筑材料考虑到本电站经踏勘后认为，天然粗细骨料缺乏，建议砂和砾石可从外地采购火车运输至工地。拦河坝所用块石及部分条石可利用隧洞开挖出的石块或坝下游开采长石石英砂岩，其储量，质量均可满足要求。37结论与建议371结论槐沟河水电站为小型电站，地处于鄂尔多斯台向斜南缘边部，南与渭河地堑北部相邻，为一缓倾单斜构造区，无深大断裂通过，第四纪以来属缓慢上升区，历史上未发现大于4级地震，地震基本烈度为度区。槐沟河水库库容小，回水高程低，库区无村庄及重要矿产。仅有零星耕地，洪水即淹没。无淹没、浸没赔偿问题。水库两岸及库盆由坚硬基岩组成，无向邻谷渗漏通道。两岸无大的滑坡崩塌体及泥石流冲沟，岩边再造及固体径流来源亦无较大影响。本工程为充分利用设计水头及隧洞引水线路的尽量减短，经过比较，坝址选定在河湾转弯地段。拟定坝址，河床基岩较坚硬，基本裸露，岩石弱风化较浅，开挖深度不大。左岸坝肩较陡，岩石坚硬，右岸有河谷阶地，为基座阶地，上覆黄土及砂砾石应挖除，可以均质土坝相接。应注意筑坝含水量的控制及辗压层的控制。坝基坝肩无断层，不会产生大的坝基及坝肩的渗漏问题。基坑开挖中应挖除弱风化带。本工程引水隧洞通过地段为紫红色长石石英细砂岩，该岩层之上为泥质砂岩及泥岩。局部可见砂岩中夹砂砾岩透镜体。隧洞穿过地段灰基本稳定岩体。洞线与岩层夹角仅4020，但属单斜构造断裂不甚发育，虽有基岩裂隙水，但水量不丰，工程地南条件尚属简单，隧洞进出口洞脸边坡开挖后较陡，应注意施工安全，如需锚固时应及时锚固处理。压力前池地段基岩较坚硬，考虑到与引水钢管边坡相接，后面即是厂房，应及时进行防渗及衬砌砼处理，以免漏水。厂房地基地质条件较简单因结构需要，开挖深度较大，低于河水位，应注意施工边坡的稳定性，并预先准备数量足够的排水措施。尾水渠地段基岩以上有第四系松散堆积层，开挖后应及时砼衬彻。本工程区附近天然粗细骨料缺乏，建议用火车从外地运入，筑坝石料坝址下游储量丰富，可开采利用。隧洞开挖中，大石块也可以挑选出加以利用。372建议本阶段采用硐探及岩（土）试验及水质分析工作，对小型电站尚可满足阶段要求，但下一设计阶段，应对坝轴线布置适当勘探点，引水隧洞进出口，应进行少量硐探。尤其是溢流坝右岸黄土付坝地基应进行勘探，了解上覆阶地堆积物厚度及性质。并应对坝基做适量钻孔压水试验，取样进行岩（土）物理力学性质试验，并应取水样做地下水水质分析。以便为设计提供必要的参数。第四章工程任务和规模41地区社会经济概况白水县位于陕西省渭南市北部，地处渭北黄土高原，全县土地面积9866KM2，占全省面积的5。本县系黄土高原，土壤侵蚀明显，光照充足，降水偏少，自然灾害偏多。全县耕地面积62万亩，农业生产适宜种植五大作物。工业生产酿酒、水泥、造纸、陶瓷、采煤等。本县矿产资源主要有煤炭、石灰石、陶土等。本县地处“渭北煤田黑腰带”的中部，已探明总储量达59亿T，可开采量26亿T，极为丰富。另外，石灰石、陶土和青红砂石等资源也较丰富。全县常年性径流河道11条，水力资源丰富，水能理论蕴藏量285MW。可开发量229MW，其中县境内（王家河狄家河）洛河长409KM，可开发量为165MW。规划为五级开发五峰、张家船、槐沟河、王莽寨、狄家河等。现已开发了王莽寨水电站，装机容量为216MW，年发电量2241万KWH，占可开发量的194。在建的五峰和待开发的狄家河、槐沟河等电站开发条件均较优越，近期即将实施。二一年，实现国内生产总值658亿元，其中第一产业完成增加值281亿元，第二产业完成增加值185亿元，第三产业完成增加值192亿元。近年来，白水县工农业发展较快，农业产业化不断升级，农业机械总动力达到1266万千瓦，全县工业特别是规模以上工业及乡镇工业增长迅猛，充分体现了白水县工农业在高速的发展。而槐沟河水电站，处在梯级开发中部，接近地区负荷中心，又能充分地利用地形条件，采用混合式集中水头，从而具有投资省、发电多、见效快的特点。因此，有计划地修建本电站是必要的。42水利和动能421径流调节计算1）基本资料（1）径流资料本电站径流代表站为氵状头水文站，有自1933年至1998年共66年实测径流资料。本电站坝址多年平均流量为235M3/S。设计代表年以年平均流量控制，选择的三个代表年为丰水年（P20）1966年；中水年（P50）1991年；枯水年（P80）1980年。（2）水库水位面积流量关系曲线根据万分之一地形图量取，见图41。（3）坝、厂址水位流量关系曲线见水文图25及图26。（4）水头损失本电站为堤坝与引水混合式开发，电站设计引用流量27M3/S，压力管道水头损失如下表41。（5）水量损失本阶段未予考虑。压力管道水头损失表41单管流量（M3/S）水头损失H（M）8340285001040009133400852）水能计算本电站为径流式电站，以日平均流量统计成果进行出力和电量计算。水头按相应的上下游水位及水头损失计算。计算流量按典型年日流量保证率计算表得。电站综合出力系数，根据本电站特点及机组效率采用A80。根据白水电网特点和槐沟河电站的规模及特性，本电站设计保证率取80，相应日平均流量为97M3/S，保证出力2208KW。电站出力保证率及电量累积曲线见图42。422洪水调节和防洪特征水位根据水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准（SL2522000），本工程属于四等小（1）型规模。主要建筑物按4级、次要建筑物按5级设计。（1）洪水标准永久性建筑物（大坝），按30年一遇设计，设计洪峰流量5400M3/S；200年一遇校核，校核洪峰流量10600M3/S。厂房按20年一遇设计，设计洪峰流量4380M3/S；100年一遇校核，校核洪峰流量8610M3/S。（2）水库泄洪方式，采用全线堰顶溢流，并与排沙闸组成泄洪设施。堰顶高程为570M。在泄洪期间，为了降低洪水位，保护铁路安全，首先依次打开三孔泄洪闸，然后再接堰顶上的橡胶坝全部落下。水库水位流量曲线见图43，水库设计洪水位57764M（P33,Q5400M3/S）；校核洪水位为58181M（P05,Q10600M3/S）。（3）本电站为径流式电站，且坝低、库小、泥沙大，水库在一场洪水或一个汛期淤达平衡，故水库无调洪和滞洪能力，因此，洪峰流量过坝前后均作一致考虑。电站厂址正常尾水位5438M（P50,Q163M3/S）设计洪水位5538M（P50,Q4380M3/S）校核洪水位5562M（P1,Q8610M3/S）。423正常蓄水位及死水位选择1）库内铁路防洪本库区有西延铁路通过，因此，在保证铁路防止洪水安全的前提下，充分利用水力资源，是正常蓄水位选择的原则。经调查，根据设计，西延铁路属于国家I级铁路。按照“铁路路基设计规范”TBJ185规定，I级铁路防洪标准为百年一遇，其洪水位再加波浪高、壅水高、安全高（05M）不得高于路肩的高程。当观测洪水（包括调查洪水）频率小于设计洪水频率时，则应按观测洪水设计。根据水文调查，本河段尚有1855年的历史调查洪水，相当于200年一遇，洪水流量为10600M3/S。为此，在本水库铁路的防洪标准应为200年一遇，以其过堰顶洪水深1181M，（见图43槐沟河水电站堰上水深流量曲线），再加回水高21M、波浪高14M、安全高05M共计1581M，由铁路控制点（槐沟河隧洞上洞口，铁路桩号为68075，距坝址5053KM）高程58592M，向下反推出大坝堰顶高程为57011M。取整为570M。由此，保证铁路在本库区具有200年一遇的防洪安全。2）梯级水位衔接槐沟河上游为梯级开发的张家船电站，其设计枯水流量（80）Q11M3/S时下游设计枯水位为5768M。槐沟河坝址至张家船尾水（小石桥处）102KM，按枯水期实测回水坡度1/1000计，则槐沟河至张家船回水高度为102M因此，在不影响上游梯级尾水的原则下，槐沟河正常蓄水位上限为5758M。即比其溢流堰顶高程570M，高出了58M。现选用经济性较好的橡胶坝，作为堰顶非汛期提高水位的措施。目前国内橡胶坝高度已达5M，国外已达7M，并考虑其他因素，留有余地，故在溢流堰顶采用3M高橡胶坝，为其正常蓄水位。即槐沟河水电站正常蓄水位为574M。水库的运行方式是，在汛期，当洪水来临之前，将橡胶坝放水落下与堰顶齐平，以降低洪水位，保证铁路的防洪安全；在非洪水期，再将橡胶坝充水抬高至正常蓄水位574M，以争取电站多发电。本电站为径流式电站，没有调节任务，不专设死水位。压力前池相应技术最小出力（334M3/S）的水位5707M为前池最低水位；相应三台机满载流量（27M3/S）的水位5733M为前池最高水位。424装机容量及机组机型1）方案拟定本电站设计保证率P80。保证出力为2208KW，根据水能计算结果，结合机组机型初选，装机容量方案初步拟定为6300、6600、6900KW等三个方案，其年发电量分别为3360万KWH、3400万KWH和3450万KWH，各方案机组台数均初定为三台。2）电力电量平衡白水县过去电力建设发展缓慢，长期以来，一直依赖外来电源，址至1993年才建成了本县的王莽寨水电站及110KV变电站。根据白水县农村水电初级电气化规划，对农村电气化达标年1999年进行的电力电量平衡，在充分发挥已建王莽寨水电站的基础上，除去地网返供外，本县电力系统尚缺少有效电量6200万KWH，夏季缺少工作容量8663KW，冬季缺少工作容量4304KW。可见，本县缺电严重，急需增加相应容量的新电源，五峰、槐沟河水电站都是本县最具有建设条件的新电源。3）装机容量本坝址年径流年际年内变化大，而本电站又是径流式水电站，可以适当增加装机以利吸收季节性电能。并且，又与大电网联接，具有吸收季节性电量的保证。初步认为装机容量在现阶段选为6600KW较为合适，随着下阶段机组与经济资料的进一步的收集与比较，还可在其上下作一定范围的研究。4）机组机型本阶段电站装机容量6600KW，最大水头2899M，最小水头2777M，额定水头（设计水头）28M。根据本电站装机容量及水头特性，综合国内水轮机制造产品情况，选用HLA551CLJ120水轮发电机组三台，额定出力为2200KW。（水轮机特性曲线详见附图44、45、46）随着梯级规划的进一步补充完善以及经济机组资料的调研，下设计阶段再作必要的比较选择。425水库运行方式本电站为径流引水式电站，主要任务是发电。针对本电站水库小、洪水大、泥沙多的特点，电站是以洪水期平坝（即橡胶坝放水摆平）泄洪排沙，非洪水期升坝（即橡胶坝充水升起）发电的运行原则，以降低洪水位与淤积高程。建立洪水预报与通报联系。当洪水来临前，平坝泄洪；洪水过后，再升坝发电。要精心调节泄量，以水定电，使水库基本稳定在正常蓄水位运行争取多发电。为了降低前池容积和水位变化幅度，在可以预见和控制的条件下，应以先放水后增荷的方式运行。对于水库运行方式，目前先提出概略的运行原则，待下设计阶段再逐步细化与量化。43水库泥沙冲淤分析本电站库水沙大，根据本地区同类型水库运行实践，水库基本在一场洪水或一个汛期即淤达平衡，先需再行计算。针对本电站水库小、洪水大、泥沙多的特点，采取了洪水期平坝泄洪排沙，非洪水期升坝发电的原则，降低了洪水位与淤积高程。在电站进水口前设排沙孔，以降低进水口前淤积高程，降低电站的进沙量与进沙粒径。在前池设排沙孔，以降低压力钢管的进沙量与进沙粒径。本库正常蓄水位的选定充分地考虑了库区西延铁路的防洪问题，对于库区很快淤达平衡，形成新的河道，其水库淤积坡降与回水坡降都较小，而铁路以6的坡度上行，故库区也不会对铁路造成影响。第五章工程选址、工程总布置及主要建筑物51工程等级及设计标准511工程等级槐沟河水电站是白水县人民政府批准的陕西省白水县农村水电初级电气化规划报告确定的近期开发工程。经主