某水电站建设项目可行性研究报告

第一章综合说明11前言XX水电站工程位于XX县XX镇坪山村，距XX县城60KM，距大席街3KM。电站所在河流属东江水系，位于XX江大席河坪山棉地坑水等小支流，总集雨面积118KM2。本电站装机容量为100KW，总水头为25M，设计水头218M，是一宗引水式中低水头径流电站，其上游有已经建成的银峰水电站，下游有农田灌溉用水任务。12自然条件本电站是利用银峰电站尾水、棉地坑及旱坑水进行发电，总集雨面积为118KM2，陂址以上集雨面积分别为118KM2。集雨区内山高林密，树木茂盛，绝大部分区域都为阔叶林覆盖，水土保持状态稳定，水源含蓄条件较好。13水文及水能工程流域及所在河流没有水文站，也没有雨量站，因此，没有实测的降雨量及径流资料。本电站工程距XX县岳城水文站直线距离约45KM，该水文站所属流域与本电站工程所属流域同属于一条水系的不同支流，降雨相似。径流计算采用“比拟法”，按面积倍比，求得本电站的设计流量。洪水计算按岳城水文站的洪水计算结果进行推求。根据水文水能计算，本电站确定装机容量为100KW，保证出力（P85）20KW，设计流量063M3/S，多年平均年发电量为3612万KWH，多年平均利用小时数为3612小时。14工程主要建筑物1、拦河陂本电站工程拟建1座小型浆砌石重力拦河陂。棉地坑拦河陂陂顶高程2000M，陂底高程1970M，最大陂高为30M，溢流堰顶高程1990M，溢流堰顶到陂底高度2M；陂顶长30M，溢流堰长25M，陂底长32M，陂顶宽度10M，陂底宽度为20M，正常水位1990M。2、明渠本工程引水渠为接银峰电站尾水渠，沿村道机耕路旁边布置，明渠总长度900M，渠道纵坡降均采用I1/1000，过流断面为矩形断面。棉地坑到银峰电站尾水段长300M，横断面尺寸为BH0608M，水深06M，超高02M；尾水到前池段长600M，横断面尺寸为BH1209M，水深07M，超高02M。前池位于坪山村机耕路旁边，前池长15M，深45M，宽45M。3、压力钢管压力钢管采用地面式布置，进口中心高程为1954M，出口中心高程为1734M，压力钢管总长600M，内径为08M，管壁厚度为8MM。4、厂房厂房为地面式建筑，砼框架结构，尺寸为长宽高1307055M，地面高程为1735M。15结线方式及机电本电站装机容量较小，在选定机组满足安全、可靠、灵活的前提下，其结线方式力求简单经济、简单，以减少设备投资，降低工程造价，所以结线方式选定采用一机一变单元结线。本电站距离坪山村农网约05KM，直接架设约05KM的线路到坪山村农网10KV线路T接即可上网。电站主要机电设备有水轮机一台，型号为HLAWJ42，配套发电机型号为SFWE1008；变压器一台，型号为S9125/115/04KV。16主要工程量主要材料用量钢材（含钢筋）21T，水泥155T，木材18M3，块石753M3，碎石128M3，砂216M3。主要工程量土方671M3，石方811M3（其中浆砌石720M3浆砌石），混凝土115M3。劳动总工日0261万工日。17经济效益本工程总投资估算为6686万元，单位千瓦投资6686元，单位电能成本为185元。经简单的财务计算分析，本工程静态投资回收年限为736年，投资利润率为1358。本工程的优点是压力管较短，上网线路较短，水头较高；缺点是拦河陂工程量较大。经分析和综合评价，并且从本县的国民经济和小水电开发情况来看，本电站经济效益适中，在技术、经济上基本可行。附工程特性表表111XX电站工程特性表序号名称单位数量备注一、水文特性1、集雨面积KM21182、多年平均年降雨量MM18853、多年平均年径流量M3/S048二、工程效益1、装机容量KW1002、设计水头M2183、保证出力（P85）KW204、多年平均发电量104KWH36125、年利用小时H3612三、主要建筑物及设备1、拦河陂座31陂顶高程M2000棉地坑陂2溢流堰顶高程M19903最大陂高M304陂顶长M305溢流堰长M256陂底长M327陂底宽度M202、主引水渠矩形过流断面I1/10001长度M9002断面尺寸（宽高）M0608/12093、压力管1长度/管径M40/082壁厚MM85、厂房砼框架结构1地面高程M17352尺寸（长宽高）M13070556、主要机电设备1水轮机台1表112XX电站工程特性表序号名称单位数量备注型号HLAWJ42工作水头M218设计流量M3/S063额定出力KW1102发电机台1型号SFWE1008单机容量KW100额定电压KV04额定转速R/MIN10004主变压器台1型号S9125/115/04容量KVA125出线电压KV11短路阻抗405输电线路（10KV）KM05线径LGJ50四、施工特性由业主个人组织施工年限月8五经济指标1、总投资万元66862、经济指标1单位千瓦投资元66862单位电能投资元1853年售电收入万元13664年支出费用万元4585年利润万元9086静态投资回收期年7367投资利润率1358第二章水文与地质21地域概况本电站工程位于XX县XX镇坪山村，距XX县城60KM，是一宗引水式中低水头径流电站。电站所在河流属大席河坪山村上游的棉地坑等小支流，总集雨面积为118KM2。集雨区内山多林密，地表多以阔叶林覆盖，植被良好，地貌完整，水土保持状态稳定。工程范围内无须移民。22气象本电站工程地处粤北山区，流域气候属中亚热带季风气候，受季风及地形影响较大，气候特点是夏季炎热，春夏季多雨，冬季寒冷。工程区域内没有实测气象资料，根据XX县气象站资料统计，多年平均气温203，最高月平均气温2881979年7月，极端最高气温388，最低月平均气温091963年1月，极端最低气温451967年1月17日。多年平均相对湿度80。历年最大风速17M/S，多年平均风速30M/S。多年平均水面蒸发量92574MM，多年平均陆地蒸发量7775MM。多年平均降雨量1954MM，降雨年内分配不均匀，雨量多集中在汛期（49月），汛期雨量占全年雨量的70。23工程地质概况本工程规模较小，未进行实际地质勘探，经实地观察，整个工程区所在区域全部为山土以及弱风化的花岗岩和页岩，引水渠沿线和厂房地址土层较厚。渠道、前池、厂房等工程、实物结构布置在该基础上，要稍做开挖、加固、防渗处理即可以满足技术要求。整个工程区域内未发现滑坡、崩山现象。24交通状况本电站工程位于坪山村附近，厂房布置于银峰电站下流，有村道从旁边经过，动工时需对区域内的林道稍为加宽、平整即可解决水泥、砂石等建筑材料的运输。25水文资料工程流域及所在河流没有水文站，也没有雨量站，因此，没有实测的降雨量及径流资料。本电站工程距岳城水文站约45KM，该水文站与本电站同属于东江水系XX江，降雨相似。另外考虑到本工程规模较小，此阶段暂不作复杂的径流计算。参考本县已建水电站的径流设计计算经验，本电站工程径流计算采用“比拟法”，以岳城水文站的径流资料为参证，按面积倍比法推求本工程各设计代表年各旬径流。洪水计算按岳城水文站的洪水计算结果进行推求。26径流计算径流计算采用典型年法，分别选取丰水年、平水年和枯水年三个年份作为典型代表年，相应频率分别采用P15、50、85，参照本县内其它水电站工程推求的岳城水文站各典型年的设计径流年内分配资料，按下式推求本工程的设计典型年各旬径流量岳岳银银QF式中、分别为本工程、岳城水文站的流量，单位为银Q岳M3/S；、分别为本工程、岳城水文站的集雨面积，单位银F岳为KM2；此处118KM2，531KM2。银F岳F即00222银Q岳径流计算结果见水能计算表211、表212、表213。表211水能计算表出力发电量时间岳城水文站流量Q岳电站来水量灌溉流量发电流量Q2设计净水头N74QHE002433N万KWH年月旬M3/SM3/SM3/SM3/SMKW备注丰上4757106001105218100243中2447054001053218862104下3651081001080218100243上5159115001114218100243中57761280011272181002435下9554212001211218100243水上7352163001162218100243中36020800010792181002436下5061112001111218100243上3642081001080218100243中37980840010832181002437下3788084001083218100243年上244705400105321886210中63821420011412181002438下5022112001111218100243上6069135001134218100243中3710820010812181002439下2095047001046218731794247P上16350360010352185713915中14390320010312185012210下165403700103621858140上119402700102621841100中9980220010212183408311下90902000101921831075上73401600101521825060中6320140010132182105112下54901200101121818044上5801300101221819047中56012001011218180451下56401300101221819045上61301400101321820050中374008001007218120292下441010001009218140353上33700700100621810025中52901200101121817042下481011001010218160381170合计22275417表212水能计算表出力发电量时间岳城水文站流量Q岳电站来水量灌溉流量发电流量Q2设计净水头N75QHE002433N万KWH年月旬M3/SM3/SM3/SMKW备注平上144403200103121850122中3660810010802181002434下148403300103221852126上3914087001086218100243中245054001053218862105下165703700103621858141水上10085224001223218100243中56831260011252181002436下306068001067218100243上5815129001128218100243中32230720010712181002437下232805200105121882199年上237905300105221884204中2704060001059218952328下238905300105221884204上149503300103221852126中1057023001022218360889下244054001053218862093564P上13620300010292184711550中13320300010292184611210下303067001066218100243上18304100104021864156中12810280010272184410811下104702300102221836087上87301900101821830072中8390190010182182806912下75901700101621826062上86501900101821829072中75017001016218250611下65501500101421822053上7301600101521825060中558012001011218180452下484011001010218160383上32700700100621810025中2630060010052188019下387009001008218120301427合计20514991表213水能计算表时间岳城水文站流量Q岳电站来水量灌溉流量发电流量Q2设计净水头出力N75QH发电量E002433N年月旬M3/SM3/SM3/SM3/SMKW万KWH备注枯上274906100106021897236中642014001013218210524下66301500101421822054上95102100102021832079中2749061001060218972365下160903600103521856136水上4417098001097218100243中37240830010822181002436下274906100106021897236上168703700103621859143中1297029001028218451097下4563101001100218100243年上4183093001092218100243中37050820010812181002438下19304300104221868164上197904400104321869169中2194049001048218771879下116026001025218400973116P上10430230010222183608785中8160180010172182806710下99402200102121834083上88502000101921830073中7020160010152182405711下55401200101121818044上46101000100921815036中8440190010182182907012下100402200102121834084上66501500101421822054中529012001011218170421下48901100101021816039上49501100101021816039中497011001010218160392下564013001012218190453上3030070010062189023中31600700100621810024下2310050010042187016923合计1660403927洪水计算本工程1座拦河陂较小，且陂址以上没有田地和建筑物，现阶段只计算棉地坑拦河陂洪水。厂房布置于XX（当地名）一平地上，为避免洪水对本电站的正常运行发电产生影响，以河道高程为基准，按岳城水文站的洪水计算结果进行洪水计算，以确定本电站厂房的地面高程。厂房尾水处河道高程为1700M，河道宽8M。本电站工程范围内没有实测的洪水资料，洪水计算采用岳城水文站集水面积区域的频率分析成果，按面积倍比法搬家套用其分析成果。岳城水文站（531KM2）各频率洪峰流量如下表22表22各频率洪峰流量表P02125Q岳（M3/S）2141188716341312洪水搬家公式计算如下岳洪岳银银地坑洪QFN式中QXX厂、QXX陂、Q岳洪分别为流经本电站厂房、拦河陂、岳城站的洪峰流量，单位为M3/S；FXX厂、F棉地坑陂、F岳分别为本电站厂房、拦河陂、岳城站的集雨面积，单位为KM2；此处FXX厂118KM2，F棉地坑陂45KM2，F岳531KM2；为搬家指数，此处取08。NN则计得本电站各频率洪峰流量如下表23表23电站各频率洪峰流量表P02125QXX厂（M3/S）897877756243Q棉地坑陂（M3/S）415235952887厂房下游洪水计算公式QPWCRI1/2拦河陂堰上水深计算公式QPBMH3/232BMHPQ式中通过本电站厂房处和拦河陂的各种频率洪峰流量，PM3/S；M流量系数，取20；B过水宽度，B8M；H堰上水深，M；C谢才系数；R水力半径；I河床坡降；W过水断面面积。由上面公式计得通过不同重现期洪峰流量时的相应水位如下表24表24不同重现期洪峰流量水位计算表P02125QXX厂（M3/S）897877756243河道洪水深M212195168河道洪水位M172121719517168Q棉地坑陂（M3/S）415235952887堰上水深M083076065拦河坝水位M199831997619965厂房洪水计算按20年一遇设计、50年一遇校核标准。由上表结果知，若本工程厂房地面高程确定为1735M，厂房处河道20年一遇设计洪水位为17168M，50年一遇校核洪水位为17195M，相对于本电站的厂房地面高程1735M还低155M，洪水不会对本电站的厂房产生影响和危害。因此，本电站的厂房地面高程确定为1735M是适宜的。拦河陂洪水计算按20年一遇的设计标准、100年一遇的校核标准。由上表结果知，拦河坝20年一遇的设计洪水位是19965M，100年一遇的校核洪水位是19983M，考虑到安全加高03M，最终确定棉地坑拦河陂非溢流段陂顶高程为2000M。第三章工程规模31水能计算本电站为径流式无调节电站，水能计算按径流式无调节方法进行计算。根据第二章推求的电站丰、平、枯三个代表年天然来水量（因为有自来水和灌溉100亩农田用水任务，所以应扣除用水流量001M3/S）及对应的设计水头，按下式计算电站出力N981QH轮发AQHA981轮发7499本工程取A74式中Q为设计典型年各旬平均流量。H为设计水头，H218M轮为水轮机效率，轮840发为发电机效率，发910按下式计算各旬发电量EN24333104N（KWH）36245水能计算过程及结果见水能计算表表211、表212、表213。32装机容量方案比较及确定由于水文水能计算单以旬平均流量计算，考虑到旬内流量的不均匀性，根据本县已建电站的运行经验，对理论计算结果进行折算，折算系数取075。水能计算按不定装机容量方式计算，分别对装机75KW、100KW和125KW进行比较，按照装机容量、发电量及年利用小时数合理设计要求，选择最优方案。比较数据详见下表。表31不同装机规模比较成果类别项目75KW100KW125KW多年平均年发电量（万KWH）309136124010多年平均年利用小时数（小时）412136123208保证出力（85）（KW）202020总收益（万元）129515141681由于我县已有110KV变电中心与省网联接，电量销售不成问题。因此，本站设计可按“以水定电，以产定销”的原则。考虑到本站占县网系统比例小，电站拟不从电力电量平衡角度分析，而从发电量、装机利用小时数并参考我县已建成的类似电站等方面确定装机容量。从表31可以看出，装机容量为100KW方案较为合理，多年平均发电量3612万KWH，年利用小时3612小时。选用1台水轮机机组，型号为HLAWJ42，容量为100KW。33发电量计算从水能计算表中可得装机容量100KW各年总出力、发电量如下丰水年（P15）N2227KWE5417万KWH平水年（P50）N2051KWE4991万KWH枯水年（P85）N1660KWE4039万KWH对上述三年发电量平均数予以15折减，则得出多年平均发电量E3612万KWH。多年平均年利用小时数为3612小时。设计保证率P85，保证出力20KW，设计流量063M3/S。初步确定装机容量为100KW，基本适合山区来水特性。第四章枢纽建筑物41工程等级及建筑物级别本工程装机容量为100KW，根据水利水电枢纽工程等别划分及设计标准（SL2522000）试行规定，本电站工程拦河坝小、无库容，装机容量小于500KW，因此，本工程等级属于五等工程，永久性建筑物级别为5级，临时建筑物级别为5级。42枢纽建筑物布置本电站工程枢纽建筑物包括小型浆砌石重力陂1座、引水明渠900M、压力管道40M，主厂房及生活区、升压站及10KV输电线路。一、拦河陂工程本电站工程在棉地坑建筑一座小型的拦河陂，各陂址处均为弱风化岩层，但覆盖层较厚，其上游均没有田地和建筑物。因陂体较小，因此拟建陂顶溢流式浆砌石重力陂，只起拦截水源、抬中低水头的作用，因地形条件允许，且坝高较低，上游无民村，暂不做调洪计算。根据地形条件及水头流量特征，初步拟定棉地坑拦河陂陂顶高程2000M，陂底高程1970M，最大陂高为30M，溢流堰顶高程1990M，溢流堰顶到陂底高度2M；陂顶长30M，溢流堰长25M，陂底长32M，陂顶宽度10M，陂底宽度为20M，正常水位1990M。引水渠进水口底板高程为19840M；在陂中间偏左侧设置排沙孔，孔径为03M，其中心高程19765M。坝体采用75浆砌石，坝上游面厚40CM200砼防渗墙。拦河陂基础处理要求开挖至比较新鲜的岩层，并将基岩挖成稍微向上游倾斜的锯齿形，以提高抗滑稳定性，为使砌石基面结合的牢靠，可在已清好的岩基浇筑25CM厚的砼，然后再砌筑。二、引水明渠本工程引水渠沿山体布置，明渠总长度900M，渠道纵坡降均采用I1/1000，过流断面为矩形断面。根据流量要求和减少工程量、节省投资，引水明渠共分两段，其中主渠银峰电站尾水到前池段长60M，横断面尺寸为BH1209M，水深07M，超高02M，最大引取流量083M3/S；棉地坑到尾水段长300M，横断面尺寸为BH0608M，水深06M，超高02M，最大引取流量021M3/S。主渠道侧墙为25CM厚的混凝土，底现浇1015CM厚的混凝土，一律采取三面光衬砌防渗。渠道沿线视地形情况设置34个溢流堰。三、前池前池位于XX半山腰较平缓地段。前池分为前室和进水室，位于引水渠末端，以起平稳水头，拦阻杂物，控制来水等作用。前室进口底板高程与引水渠末端渠底高程相同，采用13的斜坡连接，在平面上左边30角、右边15角扩散逐渐扩大，由原来的渠宽12M扩大到4M宽。前室全长30M，净宽45M，净深45M；侧墙顶高程为1989M，底板高程为1944M，正常水位1984M，超高05M。进水室前设置拦污栅，顶部设置通气孔直达墙顶，防止压力钢管发生真空。整个前池墙身采用75浆砌石砌筑，全部用100水泥砂浆批挡；池底视地质情况采用200砼浇筑2030CM厚的钢筋混凝土进行防渗加固处理。四、压力钢管设计压力钢管采用地面式布置，由压力前池引出，沿山坡而下直达厂房。进口中心高程为1954M，出口中心高程为1734M，压力钢管总长40M，管壁厚度为8MM。压力钢管沿线设置3个镇墩，3个伸缩节。支墩形式为马鞍式，其间距为6M。1、压力钢管直径设计本工程压力钢管设计采用下列经验公式进行计算，以确定钢管的经济直径D078（M）73HQ512最大式中D压力钢管直径，单位为M；本电站的最大流量，取07M3/S；最大QH本电站的总水头，单位为M，此处H25M。2、管壁厚度设计及强度校核（1）管壁厚度按内水压力产生的环向压力计算114（MM）209752813C2D10式中H总水头，25M；D钢管内径，08M；钢材允许应力，按规范（SD14485）取值；钢管焊缝的焊接系数；C安全量与锈蚀磨损之和量，此处取2MM。选用标准厚度钢板8MM。（2）强度校核按下式校核81000D/130615故所选钢管壁厚为8MM符合稳定及强度条件。五、厂房及升压站布置厂房位于XX左岸旱地上，根据洪水计算，地面高程确定为1735M，尺寸为长宽高1307055M。厂房钢筋砼框架结构，共设6条柱，钢筋架柱截面为300500MM，横梁截面为240650MM，次梁为240300MM。天面设隔热层和防水层。升压站设于厂房左侧山坡，尺寸为44M，四周砌2米高围墙，围墙距变压站中心3M。主变平台采用05M砼座垫起。厂房及升压站设置避雷带，地面四周埋设地网，并与设备金属机座有良好接地。六、尾水处理为了减少洪水对本电站尾水的影响，需要从厂房沿河道水流方向开通10M长的拱型尾水暗渠，进行排放尾水，断面尺寸为宽高1012M，尾水底板高程为17170M。第五章机电及金属结构设备51主要机电设备1、机组选型本工程总装机容量为100KW，设计水头为218M，根据水资源流态及水头流量特征，初定安装一套机组，容量为100KW。水轮机型号如下型号流量M3/S效率额定出力KW阀门HLAWJ42063840110Z941H25配套发电机型号如下型号额定转速R/MIN效率出线电压V励磁方式调速器配电屏SFWE1008750910400无刷手电动KKG16A2、升压站、主变及防雷设备为了减少投资，本电站工程主变选取一台10KV低损耗的变压器，布置在厂房的左边靠山侧。S9125/115/04主要参数如下表型号S9125/115/04项目参数项目参数额定功率KVA125空载电流15出线电压KV105空载损耗KW034低压侧电压KV04负载损耗KW18阻抗电压40总重量吨066连接组YYNO外形尺寸MM以厂家为准高压门杆线路侧设置耐张杆并安装跌落开关，便于安装避雷器和高压计量装置。防雷接地网、工作地网在施工时充分利用，良好的开挖基础预埋联结好的角铁及扁铁，要求接地电阻在4欧姆以内，最高不超过8欧姆。52电站接入系统方式本电站装机容量较小，在选定机组满足安全性、可靠性、灵活性的前提下，其结线方式力求简单经济，以减少设备投资，降低工程造价，所以本电站结线方式选定采用一机一变单元结线。电气主结线图见图银电D102。本电站不考虑近区供电，发出的电能全部输送电网。本电站距离坪山村农网约05KM，可直接架设约05KM的10KV电压等级线路到坪山村农网10KV线路与其T接即可上网。并设计量装置及保护装置。发电机出线电压为04KV，厂用电可从发电机母线取得，从电网倒供电作为备用电源。第六章工程施工组织与工程管理61工程施工组织一、施工组织本电站由私人投资，个人兴建，个人管理。主要器材、物资、施工设备等由业主个人直接与商家联系洽谈。施工方式以手工为主，适当辅以机械，如运输设备、水泥、砂浆搅拌和震捣设备等。二、施工用电坪山村已架10KV农网线路，施工时可根据工程地点就近引用电源。三、建筑材料本工程范围内石料很丰富，开采方便，质量和数量均可满足要求，砂、碎石从15KM处购运，水泥直接从回龙水泥厂购运，钢材从县城购入。工程区域内已有乡道及林道，可通车辆，交通方便。四、施工进度工程施工必须讲求科学性、计划性，特别要保证施工质量及安全。工程进度由业主个人组织进行，施工工作面可全面进行，整个工程建设期预计为8个月。62工程管理本电站工程由个体投资兴建，建成后由业主按照行业要求进行经营管理。初定运行管理人员6人。第七章工程投资估算本工程投资总估算为6686万元，其中建筑工程费3516万元，机电设备购置费252万元，预备费65万元。主要材料用量钢材（含钢筋）21T，水泥155T，木材18M3，块石753M3，碎石128M3，砂216M3。主要工程量土方671M3，石方811M3（其中浆砌石720M3浆砌石），混凝土115M3。劳动总工日0261万工日。第八章经济评价由于本电站装机容量