甘肃省某水电站工程初步设计报告

目录1综合说明111概述112水文313工程地质414工程任务和规模615工程布置及建筑物716水力机械917电气工程1018金属结构1119消防11110施工组织设计11111水库淹没处理及工程永久占地15112环境保护设计16113水土保持设计18114工程管理21115劳动安全与工业卫生21116投资概算24117工程经济评价24118节能分析与评价25119工程招标26120附表262水文3121流域概况3122气候特性3123水文基本资料3224径流3325设计洪水3626河流泥沙4027施工期水情预报413工程地质5031概述5032区域地质及地震5033水库区工程地质条件5434坝址区工程地质条件5635地面厂房的工程地质条件5936天然建筑材料5937结论与建议664工程任务和规模6841河流规划和地区社会经济概况6842地区电力工业现状及发展规划7443综合利用及开发任务、供电范围与设计水平年7944特征水位的选择和装机规模8045水利和动能8446水库淤积及回水计算9047水电站多年运行方式及多年运行945工程布置及建筑物9551设计依据9552坝闸址选择9953坝闸型，坝闸轴线选择及工程布置9954挡泄水建筑物10855厂房11256工程监测1146水力机械及采暖通风11661水轮发电机组选择11662采暖通风1317电气13471电站与电力系统的联接13472电气主接线13473厂区用电及进水枢纽用电13574电气一次设备选择13575电气二次设备13776电气设备布置13777过电压保护及接地13878电工试验室13879通信方案及设备选择1398金属结构14081枢纽的特征水位及建筑物高程14082枢纽水道总体布置14083厂房尾水特征水位及建筑物高程14484冬季运行的防冰冻问题14585金属结构设备的运行监控14586其他说明1459消防设计14791工程概况14792消防设计依据和设计原则14793消防总体设计方案14894工程消防设计14895采暖通风系统消防设计15296消防电气15397火灾自动报警系统15410施工组织设计155101施工条件155102施工导流160104主体工程施工165105施工工厂设施166106施工交通运输169107施工总布置169108施工总进度172109主要技术供应17411水库淹没处理及工程永久占地176111水库设计回水176112库区淹没、浸没、塌岸处理176113移民安置177114工程永久占地177115补偿投资概算17812环境保护设计181121概述181122环境现状184123环境影响识别187124主要环境影响初步评价189125环境保护对策措施193126环境保护投资估算196127初步评价结论和建议19613水土保持设计199131编制目的及依据199132建设项目概况200133项目区水土流失现状201134水土流失预测及危害分析202135水土保持方案总体布局205136水土保持监理和监测计划206137水土保持管理207138水土保持投资估算207139初步结论20814工程管理设计210141编制依据210142管理机构210143人员编制和生产生活面积及辅助生产建筑面积210144主要管理设施210145主要管理措施21215劳动安全与工业卫生216151设计依据216152工程综述217153劳动安全219154工业卫生223155安全卫生设施224156周围环境对安全卫生的影响及防范措施225157预期效果评价225158存在的问题和建议22516投资概算226161编制说明226162投资概算表23217经济评价257171财务评价257172国民经济评价261173综合评价26318节能分析与评价276181编制依据和基础资料276182建设项目能源消耗种类分析277183能耗指标277184节能措施279185节能效果分析28519工程招标286191绪言286192招标范围286193招标组织形式286194招标方式286195招标初步方案2861综合说明11概述111流域规划概况白龙江系嘉陵江一级支流，发源于岷山西段郎木寺以西的廊尔莽梁北麓，源地海拔4072M，自西北向东南流经甘、川两省的若尔盖、迭部、舟曲、宕昌、武都、文县、青川等县，于四川省昭化汇入嘉陵江，主河道长535KM，全流域集水面积32810KM2。拱坝河口水电站工程位于甘肃省武都区境内白龙江干流上，坝址位于白水江干流武都区位于两水镇后坝村白龙江与拱坝河的交汇处，地理坐标东经104O17，北纬33O26，控制集水面积12254KM2。是白龙江武都境内规划的第三座电站，国道212线自白龙江左岸通过，施工交通较方便。工程地理位置详见图111。2007年8月25日28日，甘肃省发展改革委会同甘肃省工程咨询中心对白龙江干流沙川坝苗家坝河段水电开发调整规划报告（以下简称调整规划报告）进行了审查，审查基本同意规划提出的该河段16段的梯级开发方案，即从上至下依次为虎家崖、南峪、两河口、石门坪、沙湾、角弓、甘谷、石门、两水、汉王、包家坝、椒园坝、大元坝、橙子沟（宗家坝下坝址）、临江、苗家坝水电站。拱坝河口水电站就是规划中两水电站，工程区全部在甘肃省陇南市武都区境内，厂房距县城13KM，是规划中的第9级电站，审定装容量机363MW，根据西北院2007年9月白龙江干流沙川坝苗家坝河段水电开发调整规划报告（审定本），其上游为石门水电站，装容量机263MW，2010年下游又插补规划锦屏水电站，装机容量263MW。112可行性研究阶段的主要结论2005年5月，由中国华西工程设计建设有限公司编制完成了甘肃省陇南市武都区拱坝河口水电站工程初步设计报告（含可行性研究）并通过陇南市发改委审批，设计方案采用引水式开发方案，选择坝址位于白水江干流武都区石门乡草坝子村，地理坐标东经104O15，北纬33O28，控制集水面积12228KM2。厂址在其下游约50KM，位于两水镇后坝村白龙江与拱坝河的交汇处，地理坐标东经104O17，北纬33O26，控制集水面积12254KM2。闸址位于石门乡草坝子村河段，取水口位于白龙江右岸，经长约2022KM明渠、1033KM连拱渡槽和1621KM的引水隧洞引水至拱坝河口白龙江右岸建厂发电。电站为无调节低坝大流量引水式电站，设计最大坝高约1015M，正常蓄水位104964M，水头147M，引用流量14774M3/S,装机容量18MW。电站总投资为16650万元，其中静态总投资为15738万元，建设期贷款利息912万元，建筑工程9250万元，机电设备及安装工程2817万元，金属结构设备及安装工程379万元，临时工程947万元，其他费用1596万元。113初步设计的主要结论由于本工程隧洞与武罐高速公路隧洞相互冲突、进水枢纽与兰渝铁路冲突等原因，项目一直未按可研批复方案实施，遵照陇发改项200732号文陇南市发展和改革委员会关于甘肃省陇南市武都区拱坝河口水电站工程项目核准的通知（见第六条），2011年11月，业主重新委托我院对该项目进行设计，根据踏勘成果及业主在设计合同中的明确要求，在电站初步设计阶段拟定的设计方案基础上，重新进行方案比较，以期更经济、更合理的完成电站建设，随即进场开展地形图测量成果补测、地质勘探和试验及设计工作。经本阶段各专业人员的努力工作，于2012年6月初根据国家水电工程勘察设计的有关规范、规程。通过水力动能计算，经过分析论证，技术经济比较，选定了新的坝轴线位置，初步确定了工程总体布置方案，确定了工程规模和主要建筑物的型式，在此基础上完成了甘肃省陇南市武都区拱坝河口水电站初步设计报告。主要结论如下（1）拱坝河口水电站采用河床式开发，枢纽地理坐标东经104O17，北纬33O26。电站开发河段内无灌溉引水和人畜饮水要求，上游森林已停止砍伐，也无漂木要求，因此本河段内无其它综合利用要求，工程开发任务单一，就是径流式发电。（2）电站正常蓄水位104000M，正常尾水位103122M，额定水头85M，引用流量250M3/S。（3）本阶段推荐电站装机容量为3600018000KW，其多年平均发电量为64845万KWH，装机年利用小数36025H；水轮机型号为GZ（B14）WP330；发电机型号为SFWG600036/3700；上网电压等级为35KV。（4）电站静态总投资1306738万元，总投资1354453万元，单位千瓦总投资7525元/KW，单位电能投资209元/KWH。（5）电站计划总工期24个月。该电站规模适中，工期短，对外交通不便，具有优越的开发条件和社会经济效益。建议业主积极筹措资金，争取尽快开工兴建，以便早日发挥效益。12水文121流域概况白龙江发源于岷山廓尔莽梁，源地海拨4072M,自西北向东南流经甘、川两省的若尔盖、迭部、舟曲、宕昌、武都、文县、青川等县，于四川省旧昭化城东汇入嘉陵江，全长535KM，流域面积32810KM2，属长江流域嘉陵江水系的一级支流。122气象拱坝河口水电站位于白龙江中游段，首部枢纽控制集水面积12254KM2,该段河道河谷相对开阔，滩地、阶地发育。工程区属大陆性亚热带气候，降水量为白龙江偏低区，日照充足，夏季炎热，冬季微寒。工程区直接移用武都气象站资料多年平均气温148,实测极端最高气温400，实测极端最低气温81，年平均蒸发量1723MM，平均日照时数1912H，多年平均风速15M/S，最大风速240M/S。工程区冬无积雪、河水不结冰，无霜期228天，最大冻土深度11CM。123径流拱坝河口电站位于白龙江中游段，下游13KM处武都水文站（集水面积14288KM2）有19401946年和19582000年两阶段径流测验成果，是本次径流计算较理想的参证站。武都水文站有43年实测水文资料，拱坝河口电站与武都水文站相距13KM，区间集水面积2034KM2，采用水文比拟法，推算拱坝河口水电站径流成果如下表11拱坝河口水电站设计年径流成果表表11统计参数设计年径流量M3/S集水面积（KM2）Q。（M3/S）CVCS251020507590951225411202520CV178163149135110925788710124设计洪水白龙江洪水均为暴雨洪水，发生频繁，汛期510月，一般年最大洪峰流量出现在7、8、9月份，洪水过程基本特征是具有大江起涨慢，消退长的肥胖型洪水过程，又具有山区河流陡涨陡落的尖瘦型洪水过程。拱坝河口电站与武都水文站相距10KM，工程区集水面积12254KM2，以武都水文站（集水面积14288KM2）为基础，将武都水文站设计洪峰流量按公式F2QM2NQM1F1修正后，作为拱坝河口电站设计洪峰流量，见表232，式中指数N07。拱坝河口电站设计洪峰流量成果表表12某设计频率的洪峰流量（M3/S）断面位置集水面积（KM2）0512333510武都水文站14288245921701874160714281139拱坝河口电站12254220819491683144312821023125固体径流拱坝河口电站多年平均悬移质含沙量为346KG/M3，经计算多年平均悬移质输沙率384KG/S，多年平均悬移质输沙量1211万T，多年平均侵蚀模数1072T/KM2,固体径流以汛期泥沙为主，占年输沙量的971，其中69月的输沙量占年输沙量的828。推移质年输沙量为303万T，则年输沙总量为1514万T。13工程地质131区域地质工程区位于秦岭东西向复杂构造带，北秦岭褶皱带与南秦岭褶皱交界处。发育的节理裂隙主要有三组1）NWSE，NE71150237107流土0061762火TK517614001738046180436107流土00451854火TK717919001529672180729107流土00421851试验成果指标与围堰防渗土质量技术要求对比见表37。试验成果表明，土体除天然含水量偏小外，其余指标均满足围堰防渗土料质量技术要求。施工围堰防渗土料与质量技术要求对比表表37指标试验指标技术要求评价粘粒含量（）25301540符合要求塑性指数1111401020符合要求渗透系数CM/D237729107碾压后1501508023651371318040401214920442202853153141旱地村砂砾石料场4361742057701510391501508010851552168040308616258742203367163636烟墩沟砂砾石料场17501762051682168308火烧沟围堰用土料物理性成果表310室内岩石物理力学性试验成果表表311野外编号（取样位置、深度）室内编号岩性烘干密度（G/CM3）比重普遍吸水率（）饱和吸水率（）弹性模量（GPA）泊松比干抗压强度（MPA）湿抗压强度（MPA）干抗压强度（MPA）湿抗压强度（MPA）软化系数备注B11灰岩269269268271015015014017019016212226238021769683795574546622526512535448412431078烟墩沟条块石料B22灰岩270270272023024030031264259021790781645623590575400385081烟墩沟条块石天然状态土的物理性指标分类名称取土深度湿密度干密度孔隙水含水率液限塑限塑性指标分类加权比重颗粒级配组成（颗粒粒径MM）小于5MM含量于0075MM含量不均匀系数曲率系数HDELPIPGS2002001002001001006060404020201010552205050250250075007500500500051501508080404020205225251251250630630315031501580350350400050111010755123安全系数（1）根据水闸设计规范SL2652001之规定，拦河闸坝抗滑稳定安全系数K及基底应力最大最小值之比的允许值见表517。（2）钢筋混凝土结构安全系数按相应规范执行。拦河闸坝K、允许值表表517建筑物荷载组合稳定安全系数KMINAX基本组合125250特殊组合检修、校核110300正常地震1053005124安全超高泄洪闸、冲沙闸及非溢流坝坝顶在水库正常运用和非常运用的静水位加波浪高度以上的安全超高，按规范规定不小于05M。厂房防洪墙在非常洪水位以上超高15M以上。513主要技术规范1水电枢纽工程等级划分及设计安全标准DL51802003；2水闸设计规范SL2652001；3水电站进水口设计规范SL2852003；4水电水利工程沉沙池设计规范DL/T51071999；5水工混凝土结构设计规范DL/T50571996；6水工建筑物抗震设计规范DL50731997；7水工建筑物荷载设计规范DL50771997；8小型水电站初步设计报告编制规程SL/T179969水电站厂房设计规范SL2662001；10水电站压力钢管设计规范SL2812003；11水利水电枢纽工程工程量计算规定DL/T50881996；12防洪标准GB5020194；13小型水力发电站设计规范GB500712002。52坝闸址选择521坝（闸）址选择本阶段坝（闸）址选择均位于两水白龙江大桥附近。白龙江在大桥附近呈“S”型，测得河水水面高程103098103118M之间，水深052M。大桥处两侧基岩出露，下游右侧公路以外为残留的级阶地，由公路开挖堆填型成一宽82M的公路及外侧平台，平台宽度从上往下逐渐变窄，前缘为高1418M的级阶地陡坎。公路内侧为级阶地前缘陡坎，形成陡崖地形。522坝（闸）处地质条件坝基覆盖层呈上叠结构，层次较为分明。上部5464M为稍密的粉土质砾石土，其抗冲刷能力差、承载力低，不能满足闸基闸承载和变形要求，建议清除。下部以卵石土为主，勘探中未发现连续成层分布的砂层及粉粘土等软弱土层，皆由粗粒土组成，中密、允许承载力R035040MPA，变形模量EO3035MPA，地基抗变形和承载力可满足低矮的坝（闸）基设计要求，建议基础置基于层中3密卵石土上。53坝闸型，坝闸轴线选择及工程布置531坝闸型选择由于电站工程所在的白龙江河道平缓，现代河床宽度5569M。两岸基本对称，右岸前缘因江水冲刷形成6080M的陡坎，左岸形成1530M的陡坡。坝址上游35KM以外为漫滩型I级阶地，阶面高于现代河水面23M，地形开阔，目前多为耕地。阶地后缘为坡洪积堆积扇。河道中游地区植被较差，岩石风化层厚，黄土分布广，农耕地多，水土流失严重，年输沙量可达1514104T。若选择一般的溢流坝，则据初步估算，在溢流坝顶以下的库容，将迅速为泥沙淤满，而库尾还将上延，将淹没大量的农田及房屋。为了防止筑坝后河道淤积，抬高河床水位，保证农田的正常使用及有效的调蓄库容，故选择在溢流坝顶加平板闸门的钢筋混凝土胸墙下孔式闸坝作为比较方案之一。这种坝型可以适应汛期不进行日调节，开闸泄洪排沙和枯水期不泄洪排沙，关闸蓄水进行日调节两种情况。另外一个比较方案是全闸方案，闸底为平底宽顶堰，闸底高程接近相应于稳定河宽的平均河底高程，这样接近河道天然状态，可改善排沙效果，但闸门高度大，金属结构用量多，相应投资较高，且闸门底部淤沙多时，启闭灵活性差。但是根据河床地形条件，满足泄洪宽度要求及工程布置条件，采用全闸方案可减少右岸边坡开挖，从而节省整个工程投资。经上述比较，决定采用全闸方案，闸体材料，根据当地材料石料较少，且质量不高的实际情况，确定采用混凝土闸。532坝闸轴线选择本阶段坝（闸）址选择坝址位于两水白龙江大桥附近。河段长1KM，河流呈NWSE流向，U型河谷，河谷宽度约60至80M。并在坝闸址区选择上、下两条坝闸轴线进行比较，上坝闸轴线距在白龙江大桥处，距大桥约10M，下坝闸轴线距大桥约150M，两坝闸轴线相距155M左右。5321上坝（闸）线河床式方案布置电站无调节库容，为无调节径流式电站。电站主要建筑物有拦河闸坝，冲沙闸，厂坝段，主厂房，副厂房，升压站，尾水渠，进厂公路，辅助生产和生活房屋建筑等。（1拦河闸坝布置坝址区主河床高程约为103050103160M，平、枯期河水面宽度约60M，为保持原河床走势和泄流、冲沙顺畅，主要泄水建筑物布置于主河槽上。为利于水流衔接，减少基础开挖量，闸底高程宜取略高于河床平均高程。根据汛期泄洪流量、冲沙要求和坝址地形地质条件拟定4孔泄洪闸和1孔冲砂闸，每孔净宽11M，总净宽550M。泄洪闸采用钢筋混凝土平底板整体式结构，5孔闸分为3段，左侧四孔为两孔一段，右侧一孔自成一段。闸室顺水向长20M，闸底板顶面高程103100M，底板厚20M。闸室中墩和缝墩厚度分别为15M、20M。闸坝正常蓄水位104000M，设计洪水位103695M，校核洪水位103820M，闸墩顶高程为104000M，最大坝高11M。公路桥布置在上游侧，宽80M，桥面高程10405M，设计荷载标准为汽20、挂100。闸门上方设启闭机平台，启闭机平台高程104770M，宽45M，上设启闭机房。（2）厂区枢纽布置厂址区位于冲沙闸右侧，由大桥右岸山体开挖形成基坑。右岸为6080M的陡坎地带，清除开挖宽3060M，总开挖方量约36万M3。厂房轴线与河流向平行。从上游往下游依次为拦沙坎、进水口（含拦污珊）、主厂房、副厂房、尾水和尾水渠。在枢纽右岸坝轴线方向，山顶108700M高程设105KV升压站。副厂房分三层，由上而下依次为中控室、电器实验室和水机室。主厂房包括主机间和安装间。（3）库区防护由于库内河道平缓，修闸后河道水位较天然河道水位有所抬高，为防止水位对河道沿岸土地造成淹没。拟定对本工程库内左岸约13KM的河道修筑防洪堤，河堤堤顶高程为104000M，高于正常挡水位1M。河堤采用砂砾石填筑，内外坡比均为11。堤外沿堤设排水沟至闸坝下游。库内右岸上游10KM处的部份河滩地低于正常水位，而筑堤又无法排除地面集水，为防止耕地沼泽化，本次方案设计时拟采取填高耕地换土复耕的方案进行处理。5322上坝（闸）线引水式方案布置上坝（闸）引水方案电站主要建筑物有拦河坝闸，冲沙闸，进水闸，明渠引水道，主厂房，副厂房，变电站，尾水渠，进厂公路，辅助生产和生活房屋建筑等。本方案与上坝（闸）线河床式方案差别在于将厂房下移，减少右岸开挖量，将厂房布置在挡水闸下游右岸360M左右的河岸滩地上。在拦河坝闸右侧设置进水闸，通过闸后明渠引水至厂房。（1）拦河闸坝布置泄洪闸布置于左侧河床，结构形式与上坝（闸）线河床式方案泄洪闸形式相同。进水闸布置于河床的右岸，右侧为冲沙闸，进水闸与冲沙闸平行布置，进水口底板高程102135M，设计引用流量为250M3/S。进水闸为两孔开敞式闸室布置，单孔尺寸为64725M（高宽）工作闸门采用升卧式平板闸门，采用固定式卷扬机启闭。闸墩、闸室底板均采用C25混凝土现浇。坝基防渗采用垂直防渗方案，对总长为62M，位于覆盖层上的泄洪闸段，冲沙闸段，采用高压旋喷防渗体。而对位于基岩上的右岸进水闸，则作帷幕灌浆。由于库内河道平缓，修闸后河道水位较天然河道水位有所抬高，为防止水位对河道沿岸土地造成淹没。拟定对本工程库内左岸约13KM的河道修筑河堤，河堤堤顶高程为104000M，高于正常挡水位10M。河堤采用砂砾石填筑，内外坡比均为11。堤外沿堤设排水沟至闸坝下游。库内右岸上游10KM处的部份河滩地低于正常水位，而筑堤又无法排除地面集水,为防止耕地沼泽化，本次方案设计时拟采取填高耕地换土复耕的方案进行处理。（2）主厂房布置厂房布置在挡水闸下游右岸360M左右的河岸滩地上。1厂房主要尺寸确定机组间距考虑到发电机组各部分最大外形尺寸，计及机组附属设备及主要通道、吊物孔等的布置，以及流道混凝土结构尺寸，确定机组间距为980M。机组宽度主厂房宽度首先取决于下部块体结构的布置，另外还要满足发电机层桥机起吊机组大件通道及交通尺寸要求。考虑到设备管道布置及通道楼梯等确定厂房宽度为1560M。安装场长度安装场应满足一台机组安装或一台机组扩大检修需要，满足布置发电机转子、发电机定子、水轮机转轮、水轮机导水机构等大件安装检修要求。因此安装场长度定为1400M。厂房各层高程水轮机机型吸出高度HS33M，按照一台机组发电流量相对应下游尾水位计算确定水轮机的安装高程为102700M。根据流道的尺寸及底板厚度，流道底板建基面最低高程为101945M。根据水轮发电机组的尺寸要求，确定运行层高程为103760M。综合厂房校核尾水位103690M和对外设备运输进厂的要求，确定安装场层地面高程为104080M。桥机轨道顶高程按起吊转子带轴高度、吊具总高度、跨越设备高度确定，并考虑桥机主钩的上极限位置，轨顶高程为105014M。桥机为1台50T/25T双小车电动桥式起重机，跨度140M，桥机本体最大高度加上桥机顶部与厂房顶部之间留出的1M检修空间，则可定厂房屋顶梁系下部高程为105370M。故厂房总高度为3555M。流道层布置尾水管水平长度2152M从机组中心线至尾水管出口，出口断面尺寸6919M2738M高宽，中间墩厚24M，尾水管底板高程102376M，在尾水管下部设有排水管至排水廊道，排水廊道与安装场内的检修集水井相通。中控层布置中控层高程104080M，从左到右一次布置电梯井和电缆井、卫生间、通讯室、中控室、继电保护室、交接班室和休息室。安装场布置安装场位于主厂房右侧，高程104080M，主要用于安装或检修时放置设备。机电设备可通过进厂公路直接运入安装场。2）副厂房布置副厂房布置在主厂房下游侧，副厂房共分3层，供水系统设备布置在与水轮机层同高的上游副厂房内；透平油库、绝缘油库及相应的油处理室、中低压气机室、水泵室布置在10326M高程；高程103760M层集中布置电气一次设备发电机出口的励磁变、电制动短路开关、PT柜、PT及避雷器柜、厂变限流熔断器柜、电制动励磁变、厂用变、高压开关柜和低压配电盘等；高程104080M层主要布置中控室、继电保护室、蓄电池室以及通讯室等。主厂房左右两侧各布置两部楼梯与各层相通。3）厂房防洪排水主厂房采用尾水闸墩挡水，尾水闸墩顶部高于校核尾水位高程103690M。厂区排水采用自排和抽排两种措施解决，高程104080M以下厂房内集水和渗水引至集水井，抽排至尾水渠；沿厂房开口线设置截水沟，和高程104080M以上至开口线之间厂区内排水一起直接排至河道。4）尾水建筑物厂房尾水非常运用洪水重现期为100年，校核尾水位为103690M，考虑安全超高，确定尾水闸墩顶部高程104080M，闸墩顶部宽232M，尾水启闭机采用1台单向门机。尾水渠总宽2738M，尾水渠由反坡段和水平段两部分组成，反坡段长1825M，尾水管出口高程102376M，反坡段以15的纵向反坡接水平段，水平段高程为103000M，水平段直接接原河道。针对尾水管出口处水流不稳定，流速分布不均匀而容易产生淘刷的情况，为保证尾水渠出口水流顺畅，渠底采用04M厚钢筋混凝土护面，尾水渠两侧墙顶高程103700M。尾水渠岩质边坡开挖坡比为105，局部为1025，土质边坡开挖坡比采用1125。5）主变及开关站根据地形、主变运输以及今后运行检修的需要，电站主变布置在高程为104080M的尾水平台侧，主变通过道路可进出回车场，满足主变的进场检修。开关站采用户外开敞式，紧邻厂房下游右侧，由尾水渠右侧挡墙墙后回填石渣碾压形成，地面高程为104080M，平面尺寸为4535M，站内四周均设有环行混凝土搬运道，站四周用围墙保护，站内设有排水沟排除地面积水，进站公路通过厂房右侧可至回车场，对外交通十分便利。6）厂房内外交通厂内交通在主厂房内，紧邻安装场右侧布置一部楼梯下至发电机层，主厂房机下游侧设有楼梯，可从中控层下到流道层，下游副厂房右端设有电梯从103200M高程上至104080M高程。厂外交通进厂公路紧邻左岸山坡坡脚布置，进厂公路路面宽75M，其一端与安装间上游侧回车场相接，该段公路由回填石渣形成，另一端通过一段约120M长的坡道与附近公路在高程105000M相接，公路平均纵坡约75。5323下坝（闸）线河床式方案布置下坝（闸）线位于上坝（闸）线下游约150M处，此处河道宽约115M左右。电站为无调节径流式电站。电站主要建筑物有拦河坝闸，冲沙闸，厂坝段，主厂房，副厂房，变电站，尾水渠，进厂公路，辅助生产和生活房屋建筑等。坝闸顶全长11600M，最大坝闸高1250M，坝闸顶高程104050M。根据汛期泄洪流量、冲沙要求和坝址地形地质条件，沿坝轴线自右至左依次布置5孔泄洪闸，每孔净宽11M，总净宽550M。泄洪闸采用钢筋混凝土平底板整体式结构，5孔闸分为3段，右侧四孔为两孔一段，左侧一孔自成一段，并兼做冲沙闸。闸室顺水向长2000M，闸底板顶面高程103100M。闸室中墩和缝墩厚度分别为150M、200M。闸坝正常蓄水位104000M，设计洪水位103695M，校核洪水位103820M，闸墩顶高程为104000M，最大坝高11M。工作闸门偏下游侧布置，采用平面升卧式钢闸门，闸门尺寸（宽高）为1185M，门顶高程104050M，采用QHQ2400KN卷扬式启闭机启闭。工作门前设叠梁检修门，闸门一套5节，每节尺寸（宽高）为1117M，总高85M。五孔泄洪闸共用一套检修门，采用10T电动单梁起重机启闭。公路桥布置在上游侧，宽45M，桥面高程10405M。闸门上方设启闭机，平台高程104770M，宽45M，上设启闭机房。厂坝段布置3孔取水闸孔，单孔宽667M及右副坝段。坝基防渗采用垂直防渗方案，对总长为62M，位于覆盖层上的泄洪闸段，冲沙闸段，采用25混凝土防渗墙。而对位于基岩上的右岸进水闸，则作帷幕灌浆。厂房布置在闸坝左端，与冲沙闸相接。平面布置由上至下游分别是拦沙坎、进水闸、主厂房、副厂房及尾水渠。电站最大水头9M,最小水头35M,设计水头8M,安装单机容量为4500KW的贯流式灯泡水轮发电机组3台,单机设计引用流量64M3/S,水轮机转轮直径36M,安装高程102700M,流道长42M。根据机电布置及水工结构要求,机组间距定为91M,主厂房总长3228M,净宽1132M,高130M。其地面高程为103800M。厂内设一台50/25T桥式起重机,轨顶高程104850M。各机组段均设有楼梯,沟通上下层交通。电站进口流道宽776M,高676M,底板高程103200M。进水口设1扇700M720M的检修门,并设3扇1212M760M拦污栅。进口检修门及拦污栅的启闭由坝顶门机操纵。进水口河床高程103200M,以1067的坡与进水口底板衔接。电站尾水管长86M,宽460M,底板高程102500M,出口处设检修门和启闭设备。尾水出口河床高程102940M,以104反坡与尾水管底板衔接。安装场设在主厂房左端,长1200M,宽1132M,分两层布置。安装层地面高程103800M,其下层地面高程103400M,布置油库及油处理室等。主厂房下游侧全线布置副厂房,总长为2930M，共分三层布置。底层高程103250M,布置压气机室、供、排水室高程103800M及104320M为电气室、主控制室。副厂房共设两部楼梯,方便上下交通。为适应温度变化和基础变形，主厂房与安装场之间均设置永久缝,缝间设止水。主厂房上游防洪标准与坝相同,结合厂房结构和整体稳定等的需要,在主厂房上游侧设置钢筋混凝土挡水墙,墙顶高程与坝顶相同。厂房下游防洪校核水位为100年一遇,其高程为103690M。考虑安全超高，确定尾水闸墩顶部高程103800M，尾水启闭机采用1台单向门机。尾水渠总宽2651M，尾水渠由尾水反坡段和水平段两部分组成，反坡段长18M，尾水管出口高程102500M，反坡段以14的纵向反坡接水平段，水平段高程为102940M，水平段直接接原河道。针对尾水管出口处水流不稳定，流速分布不均匀而容易产生淘刷的情况，为保证尾水渠出口水流顺畅，渠底采用04M厚钢筋混凝土护面。开关站布置在安装间下游尾水渠左岸台地上,与厂房呈L形布置,地面高程为105000M,平面尺寸为40M25M。厂区排水考虑高程103800M以上的来水用排水渠截入下游。由于库内河道平缓，修闸后河道水位较天然河道水位有所抬高，为防止水位对河道沿岸土地造成淹没。拟定对本工程库内左岸约13KM的河道修筑防洪堤，河堤堤顶高程为104000M，高于正常挡水位10M。河堤采用砂砾石填筑，内外坡比均为11。堤外沿堤设排水沟至闸坝下游。库内右岸上游1KM处的部份河滩地低于正常水位，而筑堤又无法排除地面集水，为防止耕地沼泽化，本次方案设计时拟采取填高耕地换土复耕的方案进行处理。5324坝（闸）轴线拟定根据枢纽布置方案，将上、下坝闸轴线的工程量及投资比较列于表531。从表531中可看出下坝闸轴线的工程量及投资少于上坝闸轴线。表531上、下坝闸轴线工程量及投资比较表序号项目单位上坝闸轴线中坝闸轴线下坝闸轴线备注1砂砾卵石开挖M31870010649929916962泥岩开挖M33土方开挖M33978002656232479244砂卵石回填M38002233本阶段对三个不同坝址进行比较，因厂房、闸坝在不同轴线位置主体结构均为相同，工程量基本相同，故对该部分未进行重复罗列和比较。5土石方回填M34006石方开挖M3239227浆砌条块石M319502361051348混凝土及钢筋混凝土M347349钢筋T22410帷幕灌浆M11高压旋喷M5060012金属结构T438613金属结构设备及安装投资万元668214建筑工程投资万元136851110037314115静态投资万元1368511100373141除了上述的比较外，还对上、下坝闸轴线方案的枢纽布置，对外交通，淹没，施工的难易，运行条件，坝闸防渗，基础处理等方面进行了综合比较，认为下坝闸轴线优于上坝闸轴线，故本阶段推荐下坝闸轴线。54挡泄水建筑物541挡水泄洪闸坝5411结构布置和材料坝址区主河床高程约为103050103160M，平、枯期河水面宽度约60M，为保持原河床走势和泄流、冲沙顺畅，主要泄水建筑物布置于主河槽上。为利于水流衔接，减少基础开挖量，闸底高程宜取略高于河床平均高程。根据汛期泄洪流量、冲沙要求和坝址地形地质条件拟定5孔泄洪闸，每孔净宽11M，总净宽550M。泄洪闸采用钢筋混凝土平底板整体式结构，5孔闸分为3段，右侧四孔为两孔一段，左侧一孔自成一段，并兼做冲沙闸。闸室顺水向长20M，闸底板顶面高程103100M，底板厚20M。闸室中墩和缝墩厚度分别为15M、20M。闸坝正常蓄水位104000M，设计洪水位103695M，校核洪水位103820M，闸墩顶高程为104000M，最大坝高11M。工作闸门偏下游侧布置，采用平面升卧式钢闸门，闸门尺寸（宽高）为1185M，门顶高程104050M，采用QHQ2400KN卷扬式启闭机启闭。工作门前设叠梁检修门，闸门一套5节，每节尺寸（宽高）为1117M，总高85M。五孔泄洪闸共用一套检修门，采用10T电动单梁起重机启闭。公路桥布置在上游侧，宽45M，桥面高程10405M，设计荷载标准为汽20、挂100。闸门上方设工作桥，桥面高程104770M，宽45M，上设启闭机房。泄洪闸闸室下游接挖深式消力池，经14的斜坡进入消力池，斜坡段长28M，消力池总长238M，宽62M，深07M。消力池后接05M厚海漫，总长55M，前部为浆砌石海漫，长15M；后部为干砌石海漫，长40M，采用400500MM混凝土格埂分块围护，格埂间距96M1235M。为防止下游水流淘蚀，海漫后设置堆石防冲槽。防冲槽采用宽浅式梯形断面，上游边坡14，下游边坡12，顶宽140M，底宽40M，深20M。白龙江为多泥沙河流，垂直排水孔容易堵塞，故不设置垂直排水孔，只在海漫下设置平铺式排水，排水层由碎石、中砂和细纱组成，其中上部为20CM厚的碎石，中间为10CM厚的中砂，下部为10CM厚的细砂。2坝体材料。根据当地材料的石料较少、质量不高的实际情况，确定采用混凝土坝，标号为C25混凝土。5412基础处理闸室上齿槽设置高压旋喷防渗体，单孔深8M，孔距15M，防渗体沿断水向布置，右侧与岸坡相接，左侧与厂房防渗体相接，防渗体长75M。5413设计计算（1）泄流能力计算为尽量降低上游洪水位，以减少上游淹没范围及防洪堤工程规模，泄洪闸设计采用平底板开敞式闸室，闸室底板与河床平齐，顶部高程为10310M。泄流能力按照宽顶堰流公式计算2300HGMBQQ过闸流量（M3/S）；B0闸孔总净宽（M）；堰流淹没系数，231HS/H0（1HS/H0）04堰流侧收缩系数，取096M堰流流量系数，取0385；G重力加速度，取981（M/S2）；H0堰上水深（M）。计算设计洪水、校核洪水两种工况下水闸泄流能力。根据计算结果，绘制闸宽闸前水位关系曲线见图531。闸宽闸前水位关系曲线10360103651037010375103801038510390103951040454749515355759闸宽M闸前水位MQ1630Q1450Q210综合考虑工程整体布置，确定闸室总净宽为55M，布置5孔泄洪闸，每孔净宽11M。各工况对应上下游水位见表531。闸址水位流量表表531计算工况重现期N（年）流量Q（M3/S）闸前水位（M）闸下水位（M）校核洪水1002210103820103690设计洪水301630103695103608消能防冲设计洪水201450103665103580（2）闸室结构布置河床砂卵石覆盖层较厚，基岩埋深大，闸室基础为软弱地基，地质条件较差，为防止不均匀沉陷，闸室采用整体式结构。闸室总净宽55M，布置5孔，每孔净宽11M，考虑左侧一孔兼做冲砂闸，单独为一段，其余四孔为两孔一段。闸室中墩和缝墩厚度分别为15M、20M。图531闸室顺水向长20M，闸底板顶面高程103100M，底板厚20M。闸前水位最高为正常蓄水位104000M，根据规范要求，考虑波浪爬高及安全超高，确定闸墩顶部高程为10400M。（3）消能防冲设计根据规范规定，消能防冲设计洪水为20年一遇洪水，Q1450M3/S。泄洪闸闸室下游设挖深式消力池，按照下列公式联解ZHDSC0250132C812HBGQC02203HTCC22ZCSHGQ经计算，池身D07M，水跃长度LJ26202M。消力池长度按照下式计算JSLJ斜坡段坡比为14，水平长LS28M，LJ18342096M，取LSJ238M。底板厚度根据抗冲要求计算，1HQKT消力池底板计算系数，取020；1K确定池身时的过闸单宽流量；Q为相应于单宽流量的上下游水位差。H经计算，取底板厚度T15M。消力池后设置海漫护底。长度按照公式计算HQKLSP海漫长度计算系数，根据闸基土质为粗沙，取12；SKSKQ海漫起端的单宽流量；H泄流时的上下游水位差（M）；经计算，海漫长度取550M。具体布置前部为浆砌石海漫，长150M；后部为干砌石海漫，长400M，采用400500MM混凝土格埂分块围护，格埂间距96M1235M。为防止下游水流淘蚀，海漫后设置堆石防冲槽。防冲槽采用宽浅式梯形断面，上游边坡14，下游边坡12，顶宽140M，底宽40M，深20M。（4）防渗设计坝址河床及两岸漫滩组成物质均为渗透性强的粉土质砾石土、卵石土等，水库蓄水无防渗设施下存在坝基渗漏及绕坝渗漏问题，应结合抗渗需要采取相应防渗工程处理。因缺少水文地质资料，基础覆盖层不明，渗透系数无法确定，故本次按照经验拟定防渗设施。待水文地质情况探明后，再做进一步设计。闸室上齿槽设置高压旋喷防渗体，单孔深80M，孔距15M，防渗体沿断水向布置，右侧与岸坡相接，左侧与厂房防渗体相接，防渗体长750M。55厂房551厂房布置厂房布置在闸坝左端，与冲沙闸相接。平面布置由上至下游分别是拦沙坎、进水闸、主厂房、副厂房及尾水渠。电站最大水头82M,最小水头30M,设计水头85M,单机容量为5000KW的贯流式灯泡水轮发电机组3台,单机设计引用流量758M3/S,水轮机转轮直径33M,安装高程102700M,流道长42M。根据机电布置及水工结构要求,机组间距定为91M,主厂房总长3228M,净宽1132M,高130M。其地面高程为103800M。厂内设一台32/5T桥式起重机,轨顶高程104850M。各机组段均设有楼梯,沟通上下层交通。电站进口流道宽776M,高676M,底板高程102128M。进水口设1扇700M720M的检修门,并设3扇760M1220M拦污栅。进口检修门及拦污栅的启闭由坝顶门机操纵。进水口河床高程103200M,以1067的坡与进水口底板衔接。电站尾水管长86M,宽460M,底板高程102177M,出口处设检修门和启闭设备。尾水出口河床高程102940M,以104反坡与尾水管底板衔接。安装场设在主厂房左端,长120M,宽1132M,分两层布置。安装层地面高程103800M,其下层地面高程103400M,布置油库及油处理室等。主厂房下游侧全线布置副厂房,总长为2930M，共分三层布置。底层高程103250M,布置压气机室、供、排水室高程1038及104320M为电气室、主控制室。副厂房共设两个楼梯,方便上下交通。为适应温度变化和基础变形，主厂房与安装场之间均设置永久缝,缝间设止水。552厂房整体稳定及地基应力计算厂房整体稳定及地基应力按水电站厂房设计规范SL2662001进行计算。抗滑稳定的公式计算其整体稳定计算安全系数见表551。计算公式（1）PACWFK（2）F式中K按强度计算的抗滑稳定安全系数；F滑动面的摩擦系数；W全部荷载对滑动面的法向分值包括扬压力；P全部荷载对滑动面的切向分值包括扬压力。厂房整体抗滑稳定计算安全系数表表551荷载组合计算情况特殊组合基本组合无地震有地震抗剪断K302523抗剪K1110510厂房地基面上的垂直应力按材料力学公式计算，计算公式为MAX,MINW/A6M/AB式中MAX地基最大应力；MIN地基最小应力；W全部荷载对地基的垂直力总和；A基底面积；M全部荷载对地基形心的弯矩总和；B基底面顺水流向的宽度。计算的工况为基本组合1正常运行工况厂房上游正常水位104000M，厂房下游正常水位103146M。2设计洪水位工况厂房上游水位103695M，厂房下游水位103608M。3校核洪水位工况厂房上游水位103820M，厂房下游水位103690M。特殊组合地震工况正常运行工况8度地震，地震惯性力向下游最不利情况各计算工况荷载组合表表552荷载组合计算工况下游水位M荷载类别备注结构自重永久设备重水重静水压力扬压力土压力地震作用基本组合正常运行103146特殊组合机组未安装103146机组二、三期混凝土未浇地震情况103146地震力向下游（最不利情况）根据厂房布置要求，厂房建基面高程为101980M，置于漂卵石土基础上，该层的主要物理力学性质指标如下允许承载力R035040MPA，现取该层物理力学性质指标F030，R035MPA进行计算，两种组合的三种工况下，厂房整体稳定及应力成果见表553。厂房整体稳定及应力计算成果表表553荷载组合计算工况安全系数地基应力MPA不均匀系数MAXMINMAX/MIN基本组合正常运行1350360300301012设计洪水位工况135035050298012特殊组合地震工况135042100341012553尾水建筑物尾水采用正向出水布置，尾水建筑物主要由尾水闸墩和尾水渠组成。尾水渠长约270M，宽2650M，边墙采用浆砌石，底板采用钢筋混凝土，尾水直接流入河道。56工程监测根据建筑物结构、工作特性及所处位置的地质条件，布设监测项目和测点。本工程主要对首部枢纽进行渗流、位移、水位观测，厂房主要进行位移观测。561首部枢纽监测1变形监测在闸墩顶上，共布设6个位移测点，两端的工作基点设在特定的基座上。用经纬仪进行水平位移观测，利用水准仪进行垂直位移观测。2渗流监测设二个纵断面，分别布设在泄洪闸和冲砂闸闸墩上，另外沿坝轴线方向布设一个横剖面。共设有1根测压管。3水位监测在闸坝上下游和进水口上下游各布设2支水尺，共4支水尺。562地面厂房监测本工程为软基建厂，对厂房主要进行水平和垂直位移监测，在尾水闸墩上布置一套引张线系统，设水准仪1台，沉陷标点6个，水准基点6个。为了监测尾水位变化情况，在尾水闸墩上设水尺1组。6水力机械及采暖通风61水轮发电机组选择611设计依据与建设单位签定的设计合同；小型水力发电站设计规范（GB500712002）；水利水电工程可研设计报告编制规程（DL502093）；小型水电站初步设计报告编制规程（SL1792011）；水力发电厂机电设计规范（DLT51862004）；水轮机、蓄能泵和水泵水轮机通流部件技术条件（GB/T109692008）；水轮机基本技术条件（GBT154682006）；水力发电厂水力机械辅助设备系统设计技术规定（DL/T50662010）；水轮机调速器与油压装置技术条件（GB/T965212007）；612基本资料拱坝河口水电站位于位于白