湖南省xx水电站初步设计

湖南省XX县XX河水电站初步设计调整方案报告书XX县水利水电勘查设计室2XX河水电站工程特性表序号及名称单位数量备注一、水文1、流域面积坝址以上KM21125溆水流域KM233412、利用的水文系列年限年333、多年平均径流量亿M310874、代表性流量多年平均流量M3/S3448实测最大流量M3/S2650调查历史最大流量M3/S2650设计洪水流量M3/S245030年一遇校核洪水流量M3/S3195200年一遇5、水库正常蓄水位M1975校核洪水位M1989设计洪水位M1975死水位M1936水库库面积3XX河水电站工程特性表序号及名称单位数量备注正常水位万M2084回水长度KM1028正常库容万M3430总库容万M3570调节库容万M3306死库容万M340水库调节特性日调节水量利用系数78库容系数028大坝设计洪水位M1975大坝校核洪水位M1989厂房设计洪水位M1919厂房校核洪水位M19395发电正常尾水位M18326、干流长度KM96二都河7、干流平均坡降9524XX河水电站工程特性表序号及名称单位数量备注二、电站指标1、设计发电流量M3/S57142、大坝正常蓄水位M19753、发电正常尾水位M18324、毛水头M1435、设计净水头M146、发电装机容量KW64007、保证出力KW150088、多年平均发电量万KWH263689、年利用小时小时412010、多年平均发电用水量亿M3847511、发电水量利用系数78三、主要建筑物及设备1、引水坝型式浆砌石重力坝地质特性砂质页岩坝顶高程M2005最大坝高M189坝顶轴线长M9585XX河水电站工程特性表序号及名称单位数量备注最大坝底宽度M1892、进水口型式坝身取水口底部高程M1885闸门结构平板钢闸门闸门尺寸宽高（米）3937闸门数量扇23、压力管型式坝内式混泥土管供水形式单独供水单管流量M3/S2857内径M35方形压力管厚度M08压力管长度M20单根4、发电厂房结构形式引水地面式主厂房尺寸261521米长宽高厂房地面高程米1944机组安装高程米18596XX河水电站工程特性表序号及名称单位数量备注5、升压站形式户外布置尺寸长宽（米）30206、主要机电设备（1）水轮机台数台2型号ZDJP502LH225单机容量KW3200转速转/分214额定水头M14额定流量M3/S269（2）发电机台数台2型号SF320028/3250单机容量KW3200电压KV63功率因数08（3）起重机7台数台1XX河水电站工程特性表序号及名称单位数量备注型号电动双梁桥式50吨（4）主变型号S94000/385台数2单台容量KVA4000变压比KV385/63（5）输电线路电压等级KV35输电目的地桐木溪变输电距离KM137、永久房屋面积M2600四、施工1、主体工程总量土石方M341153砼及钢筋砼M312860浆砌石M365792、主要建筑材料木材M37808水泥吨45488块石M377632XX河水电站工程特性表序号及名称单位数量备注钢材吨4097河砂M383469卵石M31041663、所需劳动力总工日个78560高峰工人数人3004、施工电源村用10KV线路5、对外交通公路距离KM25XX县城6、施工期限月24五、经济指标1、总投资万元41822动态建筑工程万元29026机电设备及安装万元115473金属结构万元21437淹没补偿万元9096临时工程万元67849其他万元693预备费万元190建设期贷款利息万元180XX河水电站工程特性表序号及名称单位数量备注2、水电站经济指标单位千瓦投资元/KW6535单位电能投资元/KWH1586年运行费用万元255综合电价元/KWH0315年售电收入万元7893、财务指标经济内部收益率17财务内部收益率124投资回收期年81静态投资利润率118101综合说明11绪言XX河水电站位于溆水干流二都河中下游，坝址及厂址位于XX河乡友谊村境内。库区涉及东风、大河、友谊、友爱4个村12个村民小组。地理座标为东经11034,北纬2744，距XX县城25公里，统九公路从厂址、坝址处通过，交通便利。XX河水电站是溆水二都河水能梯级规划的第四级水电站，省水电设计院关于溆水流域规划报告中已将其列入电源开发点。XX河水电站的开发是符合溆水流域规划的。近年来，XX县小水电开发取得了可喜的成绩，以股份制、合伙制形式开发建设了一大批水电项目。建成股份制水电站8座，建成合伙制水电站12座；在建的水电工程有九溪江（31600千瓦）、金水（31600千瓦）、中林2级（3630千瓦）、诗溪江（3630千瓦）、河边（2630千瓦）乐园2500千瓦、金竹（3500千瓦）、旺庄（2630千瓦）、鲶鱼滩（2630千瓦）等水电站；待建的水电工程有朱溪（22500千瓦）、梧桐（25000千瓦）、大兴（23200千瓦）、竹山（2800千瓦）等水电站。水电开发进11入前所未有的发展阶段，XX河水电站开发已迫不及待。通过各方面努力，经有关部门批准，由恒光电力集团公司筹资建设XX河水电站。XX河电站与2003年作为“以电代燃料”项目报怀化市发展计划局立项审批，于同年六月完成了XX河电站的初步设计报告。该项目通过部里及省厅，由于各种原因，该项目被搁浅至今。经过四年的时间，电价由原来的02元/千瓦时已经提高到0315元/千瓦时。原来的设计装机5000千瓦按现有的电价过于偏低。原设计方案必须进行调整。由于“以电代燃料”项目不能得以实施，XX县水利局通过XX县水资源开发办公室同意与2006年将XX河电站的开发权转让给恒光电力集团公司。受恒光电力集团公司委托，我室按照开发报批程序，承担了XX河水电站初步设计调整方案的任务。在此基础上进行这次的设计工作。因设备装置的限制，加之技术水平有限，报告中有不足之处，恳请专家评审时批评指正，以便下阶段工作能及时纠正。12自然条件121水文气象溆水流域源于XX县龙潭金子山白竹坳，流经龙潭、北斗溪、九溪江、XX河、水东等乡镇，经XX县城、小江口，于大江口汇12入沅水。全流域面积3341平方公里，干流长度147公里，干流平均坡降7。溆水干流地处亚热带季风气候区，四季分明，雨量充沛，气候温和，日照丰富。多年平均气温169，无霜期长达240280天。XX河水电站坝址下游37公里处设有山溪桥水文站，设站时间自1966年至今。山溪桥水文站设站时间长，观测项目齐全，且就在XX河水电站坝址附近，因此，XX河水电站径流、洪水等系列采用山溪桥水文站实测资料，利用面积比拟法进行相关的水文水能计算。该站实测多年平均降雨量15302毫米,多年平均流量358M3/S,历史最大洪峰流量2560M3/S，多年平均径流量113亿M3。122工程地质XX河水电站坝址处河谷狭窄，横向为“U”型河谷。两岸山顶高程在500米以上，山坡坡度3040，常水位1832米，河宽5080米，水深053米,覆盖层13米，出露地层为震旦系下统南沱冰积岩，灰绿色厚层状含砾绢云母板岩和绢云母砂质板岩。库区地下水类型属浅变质岩裂隙水及夹碳酸盐裂隙岩溶水，但白云质灰岩中溶洞地下河不发育，山体雄厚，无水库渗漏之13忧。库区蓄水高程1975米，回水长度1028公里，库区两岸地势高峻，分水岭宽厚，无区域性、扩张性断层通向库区外，封闭良好，便于水库储水。13水能利用根据水文资料，选择山溪桥水文站19661998年（其中缺3年）30年水文实测资料为依据，通过水文计算论证，水能利用的主要成果131设计洪水根据水电枢纽工程等级划分及设计安全标准DL51802003的规定，XX河水电站调整装机6400千瓦，属小（二）型水电站，该水电工程水库库容为570万立方米，属小（一）型水库，故该水电工程划分等别为四等,主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。大坝正常运用洪水标准为30年一遇，非常运用洪水标准为200年一遇，厂房洪水设计标准正常运用洪水重现期为20年，非常运用洪水重现期100年。经计算、大坝正常运用洪水位为1975M，非正常运用洪水位为1989M，厂房正常运用洪水位为1919M，非正常运用洪水位为1935M。132装机容量XX河水电站为水库坝后式水电站，在电网中担任基荷，兼14做调频、调枯、调峰，不设置备用容量，根据水能计算成果，选择装机容量23200千瓦，发电机端电压为63KV。133水能成果XX河水电站总装机容量为6400千瓦，单机容量3200千瓦。设计水头14米，设计发电流量5714M3/S,保证出力2018千瓦，多年平均发电量26368万千瓦时,年利用小时4120小时。14工程规模及任务XX河水电工程主要由拦水坝、压力管、厂房、升压站、输电线路等构成，总体布置简单，运行方便。拦水坝为浆砌石重力坝，坝顶轴线长958M，溢流宽度608M，坝顶厚3M，最大坝高189米，最大坝底宽度189米，溢流坝顶设5扇1093M钢质弧门控制泄洪。进水口为坝身取水，为压力方洞,全长20M，内径35M，进口底板高程考虑水库的日调节作用,取调节深度为4米，则隧洞进口底板高程为1885米。厂房为引水地面式发电厂房，主厂房尺寸为（长高宽）262115M。内安装2台立轴轴流式水轮发电机组，机组安装高程为1859M，水轮机层地面高程18977米，发电机层地面高程为1944M。发电正常尾水位为1832米。15升压站布置厂房左侧的平地里，长30M，宽20M，地面高程为195M，户外露天布置。并网线路长13千米，电压等级为35千伏，接入华中网桐木溪35千伏变电站。整个工程开挖土石方41153M3，浆砌石6579M3，砼及钢筋砼12860M3，钢材制安4097吨，共需劳动工日78560个，施工期为24个月。主要建筑材料用量为水泥45488吨，木材780M3，钢材4097吨，河沙83469M3，卵石104166M3，块石77632M3。15机电及金属结构XX河水电站装机容量23200千瓦，根据设计水头及流量，结合水库日调节性能，经技术分析，选用ZDJP502LH225轴流式水轮机，额定转速214转/分，单机流量269M3/S。发电机选用SF320028/3250高压发电机。主变选用2台，其型号为S94000/385，变比为385/63KV，变电容量为4000千伏安，机组配套选用GWT5000自动调速器，厂房起重设备50吨双梁桥式起重机。电站金属结构主要为平板钢闸门制安及弧形闸门制安。金结制安钢材总量为2415吨。1616工程占地及移民XX河水电站为水库式发电站，工程布置简单，工程建成后，根据水利水电工程建设征地移民设计规范（SL2902003）的规定，房屋坼迁标准为20年一遇洪水，土地为2年一遇洪水淹没高程处理，经实地调查结合洪水标准，库区淹没涉及4个村12个村民小组。该水电工程建成后，经统计，永久占用水田506亩，旱土135亩，果园42亩,宅基地62亩,林地及荒山97亩。需坼迁房屋3474平方米，淹没乡村公路4千米，输电线路25千米，通讯线路4千米，迁移26户98人。17经济评价XX河水电工程概算总投资41822万元，静态投资40022万元,其中建筑工程29026万元，机电设备及安装工程115473万元，金属结构及安装工程21437万元，临时工程6784万元，征地补偿费9096万元，其它费用693万元，预备费190万元。单位千瓦投资6535元，单位电能投资1586元。依照怀市价200421号文件怀化市局关于调整小水电上网价格的通知规定，取上网平均电价0315元/千瓦时，年发电收入789万元。经计算，该项目财务内部收益率为124，经济内部收益率为14，静态投资回收期为66年,各项指标均符合小水电建设项目经济评价规程的要求，经济评价可行。1718结论XX河水电工程项目装机规模6400千瓦,是我县溆水流域二都河干流规划的第四级水电站，但它的建成，为我县电力资源的开发创造良好的条件。特别是二都河干流的水能资源开发将打开一个新的局面。通过经济分析，其各项指标较为优越，投资回收期短，投资收益较高，经济评价积极可行。该项目由恒光电力集团公司投资修建。该项目对巩固我县水电建设，活跃县域经济，增加财税收入，带动相关行业发展起着积极的作用。该项目的开发，对开发溆水二都河流域有积极促进作用，可带动上、下游水能资源的进一步开发，改善电网供电质量，为开发二都河河段的其他水电资源提供可靠的电能。综上所述，该水电工程具有显著的经济效益，社会效益，综合评价积极可行。建议积极工作，创造优良环境，及时兴建，尽早发挥工程效益。182水文21流域概况XX河水电站位于溆水干流二都河中下游，大坝及厂房坐落在XX河乡友谊村境内，XX河水电站距XX县城25KM，地理坐标为北纬11034，东经2744流域内属中低山区，山峦叠重，森林密布，植被较好。二都河总流域面积1668KM2，XX河电站坝址以上控制集雨面积1125KM2，占二都河流域面积的67。二都河干流全长96KM，干流平均坡降952。大坝坝址下游37KM处设有山溪桥水文站，该站控制集雨面积1162KM2，有1966年至今的实测观测资料。22气象溆水流域地处亚热带季风气候区，流域内四季分明，气候温和，降水充沛，日照丰富。多年平均降雨量（山溪桥水文站）15302MM，多年平均风速21M/S，最大风速19M/S，多年平均无霜期240280天。流域内多年平均蒸发量为1409MM，多年平均气温为169,最高气温为405，最低气温为126，相对湿度为77。1923水文基本资料XX河水电站坝址下游设有山溪桥水文站,该站自1966年今年共37年（其中缺3年），该站有实侧的降水、水位、流量等资料。据实测资料统计，历年最大流量2560M3/S，发生时间为1995年；历年最小流量为38M3/S，历年平均流量为358M3/S，历年平均径流量113亿M3。山溪桥水文站设站时间长，观测项目齐全，资料可靠，站址在XX河水电站坝址下游37KM处,XX河水电站坝址处集雨面积和山溪桥水文站的集雨面积二者相差甚小,差值小于规范规定的5。因此，本电站工程径流资料采用山溪桥水文站作参证站利用面积比拟法来推算。洪水资料直接移用山溪桥站计算成果。24径流241设计代表年的选择将山溪桥站1966年至1998年30年实测的流量资料（注其中1969、1970、1971三年资料不全，未被采用），列表排队，进行频率计算，求作经验频率，计算成果见表21。由表21进行理论频率曲线适线计算，由采用的理论频率曲线可确定P20、P50、P80的丰、中、枯设计年平均流量。Q2043M3/S,Q50352M3/S,Q8028M3/S。根据设计代表年选择原则，综合考虑，选定1990年Q43M3/S20为设计丰水代表年，1995年Q357M3/S为设计中水代表年,1987年Q281M3/S为设计枯水代表年。21山溪桥站年平均流量频率计算表21资料经验频率及统计参数的计算年份年平均流量Q（M3/S）序号由大到小排队QIM3/S）模比系数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合计1073800031465922242设计年内分配设计年内分配采用同倍比法进行计算分配系数K，分配系数KQ设/Q典。243径流分析山溪桥水文站位于XX河电站下游37公里，控制集雨面积1162平方公里，其实测系列长，成果可靠。XX河电站区域情况与山溪桥站完全相同，集雨面积相差甚微，故径流系列采用三溪桥站径流系列，按面积比拟法进行径流分析。XX河电站大坝控制集雨面积1125平方公里，由面积比求得XX河电站坝址处多年平均流量Q3448M3/S，多年平均径流量为1087亿M3。25洪水山溪桥水文站设在坝址下游37公里处，该站有1966年至今的洪水观测资料。其洪水系列长，资料可靠。XX河电站坝址控制集雨面积1125KM2，与山溪桥站集雨面积相差32。小于5，因此，XX河电站洪水直接移用山溪桥站的洪水计算成果。251洪水标准根据水电枢纽工程等级划分及设计安全标准DL51802003的规定，XX河水电站调整装机6400千瓦，属小（二）型水23电站，该水电工程水库库容为570万立方米，属小（一）型水库，故该水电工程划分等别为四等,主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。大坝正常运用洪水标准为30年一遇，非常运用洪水标准为200年一遇，厂房洪水设计标准正常运用洪水重现期为20年，非常运用洪水重现期100年。252洪水计算2521年最大洪水计算根据山溪桥水文站1966年至1998年年最大流量统计排队，求作其经验频率，具体计算见表22。根据表22进行理论频率适线计算，由选定的最大流量理论频率典线查得各种频率下的相应洪水。洪水计算成果见表23。24山溪桥站年最大流量频率计算表22资料经验频率及统计参数的计算年份年最大流量Q（M3/S）序号由大到小排队QIM3/S）模比系数KIKI1KI12PM/N119662150125602196119614304322196799722360202510251050664519681130321701862086207430968197256442150184408440712312919732000520001716071605127161319741330615601338033801142193519751017150012870287008242258197615608135011580158002502581197710009133011410141001992903197838110126010810081000663226197923601112501072007200052354819806101211300969003100010387119817891311000944005600031419419821250141070091800820006745161983126015101008660134010804839198496816100008580142002025161198593517997085501450021054841986406189680830017000289580619878441996208250175003066129198815002093508020198003926452198936721844072402760076267741990217022802066803320097370971991107023789066703330104374191992962247760666033401116774219931100257680659034101163806519947762661005230477022758387199525602756404840516026638710199613502840603480652042519032251997768293810327067304529935519988023036703150685046929677合计34969000214659洪水成果表单位M3/S表23频率P站址05123335102050山溪桥站31952950265024502240194716001050XX河电站大坝31952950265024502240194716001050XX河电站厂房319529502650245022401947160010502522分期洪水XX河水电站其大坝及厂房基础工程可在枯水时段内完成,为了确定施工导流洪水,必须进行分期洪水计算,即枯水期10月至次年3月洪水计算,计算过程同全年洪水，其成果见枯水期洪水成果表24。枯水期洪水成果表单位M3/S表24频率P站址051333510205026山溪桥站853778685575488400237大坝853778685575488400237XX河电站厂房85377868557548840023727由洪水计算成果表可知，XX河水电站坝址处200年一遇洪水流量为3195M3/S，30年一遇洪水流量为2450M3/S，厂房100年一遇洪水流量为2950M3/S，20年一遇洪水流量为2240M3/S。253调洪演算XX河电站水库为单纯发电水库，水库为日调节水库，不具备调洪能力，水库蓄泄过程为来多少泄多少。根据闸孔泄流能力，设计洪水时，最大下泄流量为2450M3/S，设计洪水位为1975米，相应库容430万立方米，校核洪水时，最大下泄流量3195M3/S，校核洪水位1989米，相应库容570万立方米。254回水分析2541水库基本情况XX河电站坝址以上控制流域面积1125平方公里，水库正常蓄水位1975米，相应面积084平方公里，总库容570万立方米。水库控制范围内无重要工矿企业及城镇，仅少量的耕地、山林及房屋，水库淹没范围及淹没影响都较小。2542回水分析因库区内无重要工矿企业及城镇，只有少量的耕地、山林及房屋，其回水计算采用简易近似法计算。回水长度L2HD/J0。J0为河道28平均水面纵坡，近似等于河道平均底坡I175，HD为坝顶设计水头（米）。2543回水计算设计洪水时，坝前原过水深为92米，坝顶设计水头HD90米，回水长度L1028公里。校核洪水时，坝前河床原过水深108米，坝顶设计水头104米，回水长度L1189公里。回水计算成果见表25回水计算成果表25桩号（米）000020004000600080001028011890设计洪水位（米）197519784198862005620294天然水位重合校核洪水位（米）19891991920008201552306120668天然水位重合2926下游水位流量关系曲线及水位库容面积曲线261下游水位流量关系曲线下游水位流量关系曲线根据下游37公里河段实测平均纵坡及河床糙率，按明渠均匀流公式确定水位流量关系曲线，河段实测平均纵坡I14，河床糙率根据历史洪水进行推算，求得河床实际糙率为003。具体计算结果见XX河电站下游水位流量关系曲线图21。262水位、库容、面积曲线根据库区地形，确定不同的水位计算其相应的水面面积及库容，由这一系列的点据绘制水位、库容、面积关系曲线，其成果见XX河电站水库水位、库容、面积关系曲线图。27泥沙XX河电站坝址以上控制集雨面积1125平方公里，流域内植被良好，水流清澈，水质含沙率低，属少沙河流。因无实测泥沙资料，设计时考虑一定的淤沙容积，设计淤沙高程定在溢流堰顶高程1885米。采用泄洪时进行冲沙。303工程地质31基本概况XX河水电站位于溆水干流二都河中下游，属XX县XX河乡友谊村境内。地理位置为东经11034，北纬2744。距XX县城25KM，电站为坝后式布置，统九公路从电站穿过，怀邵高速公路连接线从附近2公里处通过，交通较为便利。电站由引水坝、压力管、厂房、升压站等主要建筑物组成。该电站为引水径流式水电站，有日调节能力。XX河水电站是溆水流域规划的第四级电站。省设计院于八十年代初对该工程进行了初步勘探，基本掌握了工程地质及水文地质情况。在2007年三月，由怀化市水电工程公司对坝址及厂房进行了钻探。该地质情况已经比较明了。32坝区地质坝址横向为“U”型河谷，两岸高山在500米以上，山坡坡度3040度，常水位1832米，河宽5080米，水深053米，覆盖层13米。两岸基岩裸露，出露地层为震旦系下统南沱冰积岩，灰绿色厚层状含砾绢云母板岩和绢云母砂质板岩，岩层产状，2530，倾向上游偏左岸。33库区地质库区地下水类型属浅变质岩裂隙水计夹碳酸盐裂隙岩溶水，但白云质灰岩中溶洞地下河不发育，山体雄厚，无水库渗漏之虑。3134工程地质评价坝址处河床为“U”型，两岸基本对称，河流流态顺畅，两岸基岩裸露，覆盖层较薄，常水位较浅，在0510米左右。从工程地质和施工各角度评价，该坝址为比较理想的重力坝坝址。工程地质条件优越。35天然建筑材料该电站坝址下游2公里处为漫滩地段，由大量的河沙、卵石，是天然的混泥土骨料，其储量足够工程所需。坝址附近石料储量也相当丰富，稍加开采就可作为筑坝材料，为修筑浆砌石坝提供了便利。该工程天然建筑材料十分方便。35岩石物理力学性质因没做岩石物理力学试验。只能根据地层岩石结构，按地质类比法提供岩石物理力学指标，且该参数仅提供参考使用。弱风化砂质板岩R2628、F0506、R3040MPA、ES913104KG/CM2如有特殊变化，另行考虑。324工程任务和规模41工程建设的必要性XX河水电站座落在溆水干流二都河中下游，位于XX县XX河乡友谊村境内。该电站在省水电勘测设计院关于溆水流域规划报告中已列入电源开发点，是溆水流域的规划电站。XX河乡为我县的一个小乡镇，距县城22公里，溆龙公路贯穿乡境，交通便利。可因该乡位于山区，人口分散，经济落后。特别是工业几乎是一片空白。为了带动该区域的经济，改善该乡落后的经济状况，修建XX河电站有其积极的意义。XX河电站的修建不仅有其直接的经济效益，而且也有明显的社会效益。对周边地区的经济发展起着急积的推动作用。该工程是一个理想的水电投资项目。为了不浪费水能资源，尽早发挥工程的经济效益，建议尽快兴建。42水库综合利用XX河电站水库无灌溉和其他用水要求，该水库为单纯发电水库无其他综合利用。该电站规模在10000千瓦以下，属小（二）型电站，水库总库容570万立方米，为小（一）型水库。XX河电站水库正常蓄水位根据溆水流域规划报告以不破坏山33羊电站规划为原则，尽可能的利用水力资源在进行实地研磨调查的基础上确定其正常蓄水位接山羊电站坝址处常水位1975米。水库调度运用方案以尽量发挥发电效益为原则，保持正常水位运行。加之电站水库库容较小，无调洪能力，不考虑其汛限水位。43水力发电431正常水位的确定根据库区地质条件，即要考虑对水资源的充分利用，又要考虑本地的经济效益，在进行实地淹没掉查的基础上确定其正常蓄水位接山羊电站（规划电站）坝址处常水位1975米。432保证出力计算由山溪桥站丰、中、枯设计代表年（都在刘家坪水库修建之后）的经刘资料，从大到小排队，分档次统计出现的天数，计算其历时频率，绘制其历时频率曲线，具体见山溪桥站日平均流量历时频率计算表41，及山溪桥站日平均流量历时频曲线图41。根据设计保证率P就可以在历时频率曲线图上查得山溪桥站保证流量，按面积比拟法求得XX河电站保证流量Q保。34山溪桥站日平均流量历时频率计算表41序号流量（M3/S）大于该流量出现的天数频率（）备注11005247428072657360118107745016414965451881715640227207173527826368303453148928448408810225394918112060755381218694633213167797108141583175821514877800216139278458171276890518111026936119101059966220910759808218108398812275108799182371092996424651095999125010959991该系列选用丰中枯三个代表年的日平均流量系列。其中丰水代表年1990年，中水代表年1995年，枯水代表年1987年，该代表年都在刘家坪水库修建之后，从而考虑到了刘家坪水库的调节作用。设计保证率对于小型水电站来说一般采用5080。在水能资源较丰富的地区，且单纯发电的电站可采用较高的设计保证率。本电站设计保证率采用80。由P80在图41中查得山溪桥站P80的保证流量为138M3/S。从而得到XX河水电站的保证流量Q保134M3/S。35保证出力N保AQ保H净XX河水电站正常尾水位为1832M，即正常工作水头为143米，压力管及进出口水头损失为03米，设计水头为14米。出力系数A取80，求得保证出力N保15008千瓦。433装机容量的确定装机容量采用保证出力倍比法来考虑，以经济效益分析比较来确定。即N装CN保。倍比系数C对单纯发电的水电站在235之间。随着电价的提高，机组设备的廉价，可以取更大。现采用装机22500千瓦和23200千瓦两种方案进行经济效益分析比较。详见表42。装机容量经济效益分析比较表42项目指标单位方案一方案二备注装机容量KW2250023200多年平均电能万KWH2292426368丰水电能万KWH1007412765枯水电能万KWH128513603年利用小时H45854120发电效益万元686789工程总投资万元3489640022单位千瓦投资元/KWH69796253单位电能投资元/KWH15215136投资回收年限年6966据以上两方案比较可知，方案二装机23200千瓦优于方案一22500千瓦。故装机容量确定为6400千瓦。434径流调节该工程无灌溉及其他用水需求，故径流调节只考虑发电用水需要，按装机6400千瓦计算，发电最大流量为5714M3/S。因XX河电站为坝后式电站，无输水损失，所以其最大引用流量为5714M3/S。以此流量进行径流调节计算，不考虑水库微调作用，发电水量利用系78。435多年平均发电量计算参照山溪桥站丰、中、枯三个典型代表年的逐日平均流量资料，采用同倍比法推求其设计年内分配，然后按面积比拟法求得坝址处丰、中、枯三个典型代表年的逐日平均流量，采用逐日平均流量调节法计算丰、中、枯三个典型代表年的年发电量。由三个典型年的年发电量求得多年平均发电量为26368万KWH。其中丰水电能12765万KWH，枯水电能13603万KWH。具体见电能统计表43。XX河电站电能统计表单位万千瓦时43年份丰水年中水年枯水年时段丰水电能枯水电能丰水电能枯水电能丰水电能枯水电能电量145081556412811365109771159537合计30072264622572多年平均电量26368436年利用小时由多年平均发电量及装机容量可以得到本电站的年利用小时为4120小时。在电价不断提高的情形下，这对大陆性气候区，调节性能不大的径流式电站来说，是比较合理的。5工程布置及建筑物51设计依据511工程等别及建筑物级别XX河水电站为引水径流式水力发电站，电站水库总库容为570万M3，属小（一）型水库；大坝最大坝高189米，设计总装机容量6400KW。根据水利水电枢纽工程等级划分及设计安全标准DL51802003的规定，该工程等别为四等，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。大坝正常运用洪水标准取为30年一遇，非常运用洪水标准取200年一遇。厂房正常运用洪水标准为20年一遇，非常运用洪水标准为100年一遇。512设计基本资料本工程为水力发电工程。无其他综合利用要求。其设计任务按照38水力发电工程进行设计论证。大坝正常挡水位1975米。上游设计洪水位1975米，校核洪水位1989米；下游正常尾水位1832米，设计洪水位1924米，校核洪水位19395米。设计淤沙高程1885米，设计洪水流量2450M3/S，校核洪水流量3195M3/S。地基特性为灰绿色厚层状含砾绢云母板岩和绢云母砂质板岩。混泥土与基岩抗剪断摩擦系数F05,抗剪断凝聚力C取04MPA。抗滑稳定安全系数KS,基本荷载组合采用30，特殊荷载组合采用25。根据国家地震局1994年编制的中国地震烈度区划图，本工程区地震烈度为度，历史上无破坏性地震记载，属相对稳定区，无须考虑地震荷载。材料容重混泥土取24KN/M3,泥沙浮容重取10KN/M3,钢筋混泥土容重取25KN/M3,浆砌块石容重取22KN/M3,水的容重取10KN/M3,泥沙内摩擦角取18。52工程选址及工程布置521坝线选择XX河水电站根据其地形地质条件共选择了两条比较有利的坝线。上坝线坝顶轴长93米，下坝线坝顶轴长958米，两坝线处于同一地质单元，从地址角度考虑两坝线都是较为理想的重力坝坝线位置。从工程总体布置考虑，上坝线坝顶轴线较短，可压力管要长20米；下坝线坝顶轴长较上坝轴线长28米，可压力管短20米。综合考39虑，选择下坝线为坝轴线位置。522工程总布置5221坝型选择由可研阶段选定重力坝坝型。由于坝址附近石料比较丰富，且下游2公里处有大量的河砂、卵石，为修建浆砌石重力坝和混泥土重力坝提供了便利。但浆砌石重力坝较混泥土重力坝经济，所以坝型选择浆砌石重力坝。5222厂房布置形式本电站大坝属于低坝，且流量不是很大，单机容量较小，厂房尺寸小，厂房结构简单，适宜坝后式地面厂房布置。厂房布置在大坝左岸的滩地上，布置两台单机3200千瓦的立轴轴流式水轮发电机组。5223泄洪布置形式泄洪布置形式考虑洪水位对上游的影响，采用闸门控制泄洪。根据坝址地形，及设计洪水流量，布置5扇1093米的钢质弧形闸门。最大下泄流量3195M3/S，单宽流量64M3/S。5224工程总布置XX河电站枢纽工程由大坝、发电厂房、溢洪道、升压站等主要建筑物组成。工程总布置原则是经济实用，运行方便。根据坝址地形，自右岸至河床中部靠近左岸布置溢洪道，溢流坝段长608米，河床左岸为非溢流坝段。厂房布置在非溢流坝后，内安装两台3200千瓦轴流式水轮发电机组。升压站布置在厂房左侧的平40地上，地面高程为196米，具体布置详见XX河电站枢纽平面布置图。53主要建筑物531大坝5311大坝布置及基本尺寸大坝型式为浆砌块石重力坝。坝顶轴线长958米，其中溢流坝段长608米，坝顶布置5扇1093米钢质弧形闸门控制泄洪。非溢流坝段长35米5312大坝基本尺寸坝底厚度根据设计水头145米，初定坝底厚度为12米。坝顶厚度坝顶无交通要求，一般为35米，取坝顶宽度为3米。坝顶高程溢流坝坝顶高程为正常蓄水位高程以下9米，即1885米。非溢流坝坝顶高程由洪水位，波浪爬高及安全超高来确定。由校核洪水位1989米，初定坝顶高程为2005米。5313大坝溢流及水位关系根据堰流公式QMB2GHO计算QH关系，流量系数取044，根据各频率对应流量分别求得堰上水头HO，根据坝前行洪断面求得行近流速VO，从而求得堰上水头H，结果见大坝溢流水位关系表51。3/241大坝溢流水位关系表表51频率P（）05123335102050流量Q（M3/S）31952950265024502240194716001050溢流水深（米）104908355351644938328坝前水位（米）19891975197519751975197519751975坝下游水位米1939519351928192419191910190118845314大坝基础处理大坝最大坝高189M,为低坝。因大坝基础岩层较完整坚硬，且裂隙不甚发育，无须进行基础处理。只须清基至新鲜基岩即可，若遇特殊地质，再采用回填灌浆和帷幕灌浆处理。5315大坝细部大坝基础设置坝基排水孔，位置设在离坝踵2米处，孔口尺寸为0303米，纵向排水沟间距为5米，自横向排水沟一直通向下游。溢流面板在溢流坝过流面设置C25钢筋混凝土溢流面板。溢流面板厚06米,按构造配置双层12300构造钢筋。并设置伸缩缝，伸缩缝间距10米，无须至水。防渗面板在大坝上游面设C15混凝土防渗面板。防渗面板厚度一般为1/201/30上游最大水头。自下至上取08米05米。在防渗面板上层配置10300温度筋。防渗面板每隔10米设置伸缩缝，并42须设止水。5316大坝稳定及应力计算大坝最大坝高189米,为低坝。采用抗剪断公式计算其稳定及应力。根据坝址工程地质条件，坝基与基岩混凝土面抗剪断摩擦系数取05，抗剪断凝聚力取04MPA,设计泥沙淤积高程1885米，泥沙浮容重取10KN/M3，内摩擦角取18,坝体容重取22KN/M3，现分三种工况进行其稳定及应力计算。具体结果见表52。引水坝稳定应力计算成果表52正常蓄水位设计洪水位校核洪水位工况参数非溢流坝溢流坝非溢流坝溢流坝非溢流坝溢流坝上游边缘应力（KPA）1335571100610625571065下游边缘应力（KPA）388821872096183622841785安全系数4365537197657914备注安全安全安全安全安全安全由稳定应力计算成果表52可知，大坝稳定及应力满足要求，坝体设计比较合理。532消能工XX河电站大坝为溢流重力坝，溢流坝高79米，为低坝。据水力学第三版有关公式计算，溢流坝下游发生远离水跃，需做消能工。根据坝址地形及溢洪道布置形式，坝后消能适宜采用底流式消能工，即消力池。43据水力学第三版有关公式及图表计算，得消力池深度为13米，消力池长度为435米，消力池宽度与溢流坝段同宽，总宽582米。消力池采用钢筋混泥土结构，池底高程1813米，底板厚04米，边墙厚08米，底板设排水孔，排水孔间距15米，梅花布置。消力池若设辅助消能工（消力墩等）可适当减小消力池的长度。533厂房5331厂房形式根据坝址地形条件，适宜布置坝后式地面厂房。5332厂房布置厂房布置2台3200千瓦立轴轴流式水轮发电机组，主厂房尺寸根据机组布置及安装场要求长宽高为261521米，副厂房布置在主厂房上游，宽6米，与主厂房同长。厂房分三层，涡壳层、水轮机层和发电机层。水轮机安装高程1859米，水轮机层地面高程18977米，发电机层地面高程1944米。534尾水渠尾水渠长20米，宽15米。采用110反坡与尾部底板连接，尾部底板高程为1812米，尾水渠中过水深2米。尾水导墙采用混泥土导墙，厚12米，墙顶高程189米，按构造配置钢筋。尾水渠底板采用03米厚C15混泥土浇筑。尾水渠下游河床至1832米水面需沿线开挖至181米高程。535升压站44升压站布置在厂房左端的平地上。地面高程为195米，尺寸为3020米，形式为户外露天式布置。5386进厂公路XX河电站厂房处为统九公路通过处，统九公路可直达厂房及升压站，不需要修建进厂公路。6水力机械61水轮机及其附属设备XX河电站为坝后式电站，电站设计净水头为140米，发电流量538M3/S，装机容量为23200KW,结合中小型水轮机使用范围表，我室与江西赣州发电设备成套制造有限公司合作，对该站机电设备进行方案比较，推荐了适合该电站水头的水轮机有二种，一种是GD007WZ200型轴伸贯流式机组，另一种为ZDJP502LH225型轴流式机组，二种机组方案比较详情见“机组辅助设备价格和特性参数对照表”（表61）。45表61机组及辅助设备价格和特性参数对照表项目方案一方案二单机容量KW台数3200232002水轮机型号GD007WZ200ZDJP502LH225额定水头M1414应开挖尾水以下深度M8552主厂房尺寸M261921安装高程以上261521安装高程以上检修维护方便较难转轮直径CM200225额定出力KW34043404额定流量M3/S282269额定转速R/MIN3002143额定点效率885925最高效率8993计算吸出高度M08428调速器型号GWT5000GWT5000油压装置型号HYZ2540水轮机重量T386495水轮发电机型号SFW320020/3250SFW320028/3250额定容量KVA/KW4000/32004000/3200额定电压V63006300额定电流A3666366646额定功率因素COS0808额定转速R/MIN3002143绝缘等级F/FF/F励磁方式微机静止可控硅励磁微机静止可控硅励磁水轮发电机重量T595716水轮机单价万元7870发电机单价万元150160调速器单价万元1515油压装置单价万元18励磁装置单价万元15165测温制动屏万元2525自动化元件单价万元1012每台套机组价万元2885276电站机组总价万元577552由表61方案比较可知，贯流式虽比轴流式在安装、运行维护及厂房长度，转轮直径上占有一定优势，但其它各项指标均处于劣势，特别是水下部分厂房开挖深度，贯流式因其为负吸出高，起码需要8M深，而轴流式却只要52M深，开挖量轴流式比贯流式明显占优，并且机组价格轴流式比贯流式也要少125万元/台套。所以，本站拟定选择2台ZDJP502LH225型水轮机为电站主机，额定容量为3200KW，其主要参数及配套设备如下611水轮机型号ZDJP502LH225设计水头140M额定流量269M3/S额定转速214R/MIN612发电机47型号SF320028/3250额定电压63KV额定转速214R/MIN相数3相频率50HZ613调速器型号GWT5000614励磁装置微机励磁BLSMI62水轮机安装高程确定621吸出高度的计算厂家提供的真机汽蚀系数Y05，水轮机最大允许吸出高度为HS10/900YH183MHS28M622安装高程的确定根据厂家提供的资料，转轮中心至弯肘形尾水管底部垂直距离为567M，弯肘管出水口顶部至管底最低处垂直高度为34M，加上淹没水深05M，为39M，由此可知转轮中心至尾水位的垂直深度为567M39M177M，小于最大允许吸出高度（HS28M），符合要求，因而此电站的实际吸出高度为HS177M。则安装高程（导叶中心高程）为48EZDHS041D118321770412251859M63调保计算本站为坝后式电站，水轮机直接从水库取水，压力管为单机单管，筋混凝土结构。水轮机前设置快速闸门（大坝进水口），其关闭时间不超过二分钟，以此作为机组突甩负荷的后备保护。一般情况下，机组正常开停机和事故停机均由GWT5000微机型调速器控制。631调节保证计算数据压力管长度为20M，水轮机额定流量为269M3/S，