梯级水电站工程初步设计报告.doc

1综合说明1.1绪言xx市xx县xxxx、xx梯级电站位于任河上游的xx河上，距城区约32km，皆为径流式引水电站，均采用底栏栅坝引水发电方案。xxxx电站控制流域面积为356.55km2，设计水头61.6m，引用流量16.00m3/s，装机容量22500kw+11600kw，多年平均发电量2962.8万千瓦时，年利用时数4938小时，概算总投资6438.93万元，单位千瓦投资9755.95元，单位电能投资2.173元/kw.h。xxxx电站控制流域面积为159.22km2，设计水头52m，引用流量6m3/s，装机容量31000kw，多年平均发电量1309.5万千瓦时，年利用时数48500小时，概算总投资2938.77万元，单位千瓦投资9795.9元，单位电能投资2.244元/kw.h。该梯级电站由民营业主xx市xx县xx水电开发有限公司投资兴建。2009年2月受业主的委托，抽调高级工程师2人，工程师2人，助理工程师及技术员3人组成外业工作勘测组，进入现场，先后对坝址、厂址等进行了实地勘测。经过比选，最后确定xxxx电站在xx河中游渔泉河沟处建底栏栅坝，7730m隧洞引水至xx河左岸三道角处建电站；xx电站首部取水枢纽建在xx河xx处，经3376m隧洞引水至xx处建电站。随后紧锣密鼓地开展了设计工作，其间对装机规模的选择系根据设计人员提供的方案比较资料及推荐方案，由业主方最终决定。于同年11月完成了该电站初步设计任务。1.2基本资料1.2.1水文1.2.1.1流域概况xx县xx河经坪坝镇岔溪口入万源县境，在陕西省紫阳县毛坝关转向,由南往北经高滩、瓦房店等地于紫阳县西南汇入汉江。干流全长185km，流域面积7810km2，其中xx境内主河流长131km，流域面积2356km2,河流平均坡降9.6。xxxx电站坝址位于xx河中下游河段的钻石处，坝址控制流域集水面积356.55km2，主河道长45km，河道平均比降为8.8。厂址位于三道角出口断面以上约0.2km处，控制流域面积356.55km2。xxxx电站坝址位于xx河中下游河，坝址控制流域集水面积159.22km2，主河道长18km，河道平均比降为13.8。厂址位于xx出口断面以上约0.5km处，控制流域面积159.22km2。1.2.1.2气候特征xx河流域属于北亚热带湿润季风气候区，受东南和西南季风影响，气候温和，雨量充沛，日照较长，四季分明，冬长夏短，春季气温回升较快，但不稳定，常有“倒春寒”出现。由于流域内地势高差悬殊大,致使气候垂直变化明显。据xx气象站19581991年资料统计：多年平均气温13.7，极端最高气温38.9（1959年7月13日），极端最低气温-13.2（1977年1月30日）；多年平均降水量1332mm；多年平均蒸发量1037mm（20cm蒸发皿观测值 ）；多年平均相对湿度79%；多年平均风速0.6m/s，最大风速21m/s，相应风向ese（1981年6月29日）；多年平均日照时数1388.9h。1.2.1.3水文基本资料设计流域无水文、气象资料。但在xx河干流上有xx河水文站，在xx河以上流域还有xx气象站，以及东安、河渔、高观、榆坪、xx、坪坝等六个雨量站。邻近流域有大宁河巫溪、汤溪河盐渠、东里河温泉、前河土黄等水文站。由于工程河段位于任河流域，因此,选取干流xx河水文站为本次水文计算的依据站，其余为参证站。1967年1月1日由四川省水文局在万源县xx河区下游2km的草坝滩（距河口38km）设立xx河水位站，同年8月改为水文站，开始流量观测。地理坐标为东经10816，北纬2208，控制流域面积2651km2。观测项目有水位、流量、降水量、蒸发量等。该站1975年1月1日起停测流量，1977年起增加蒸发量观测，1981年1月1 日恢复流量测验至今。从1967年至2003年有完整的37年水位资料和32年流量资料。该站历年水文资料由四川省水文局整编后，交长江委审查汇编刊印。现已刊印19671987年水文资料，1988年2003年有整编成果。经复核径流、洪水成果可用于设计。1.2.1.4径流xx河径流主要来源于降雨，其次是融雪和地下水。径流和降雨在年内变化大体一致，每年3月气温逐渐回升，径流随气温和融雪而变化，径流逐渐增多。410月为丰水期，是降雨量最丰沛的时期。11月气温降低，降雨减小，径流亦少。12月次年2月是稳定退水期，径流主要由地下水补给。地表径流通过水文比拟法转换xx站实测径流。经计算渔泉河沟xx二级电站坝址和xx一级xx坝址处多年平均年径流量分别为24000万m3、12000万m3。1.2.1.5洪水a）暴雨洪水特性xx河流域洪水由暴雨形成，流域洪水完全受暴雨的制约。洪水季节性变化与暴雨季节性变化一致，每年410月为汛期，较大洪水多发生在69月，而年最大洪水多发生在7、8月。xx河属山区性河流，流域与河道的坡度均较大，汇流快，洪水过程具有峰高量大，陡涨陡落，过程较短的特点。从干流xx河站实测资料看，单峰洪水较多，复峰洪水较少，峰形尖瘦，单峰过程一般25天，复峰过程一般610天。据xx河站19672003年资料统计，年最大洪水最早出现在5月2日（1996年），最晚出现在10月2日（1975年）绝大多数发生在69月，尤以7月、9月出现最多。各月发生频次见表1-1。31xx河站年最大流量各月出现频次表表1-1 月项目5678910年发生次数471167136占总数的%9.0918.225.018.218.29.09100量级（m3/s）7642380222032401080362010703980152033602800b）设计洪水xx、xx电站为小（2）型电站，其拦河坝建筑物级别为5级,按规范要求推算p10的设计洪水和p5.0的校核洪水；水电站厂房按规范推求p=5.0%的设计洪水和p=2.0%的校核洪水。本工程坝址以上属无水文资料地区，且流域面积较小，因此，本阶段采用四川省中小流域暴雨洪水计算手册（以下简称手册）中推理公式和综合瞬时单位线法推求设计洪水，还按水文比拟法转换干流xx河站设计洪水加以比较进行合理性分析，并选择适合本流域计算方法的洪水成果。根据上述方法，用手册中计算公式，推求的xx、xx梯级电站坝址设计洪峰流量成果见表1-2。 xx、xx梯级电站坝址设计洪峰流量成果表表1-2计 算 方 法设计洪峰流量（m3/s）p=0.1%p=0.2%p=1.0%p=2.0%p=3.33%p=5%p=10%p=20%渔泉河沟推理公式173 158 125 110 99 90 76 61 瞬时单位线169 154 118 105 93 83 70 54 xx推理公式600 550 433 382 344 314 263 212 瞬时单位线587 535 410 365 322 288 242 189 水文比拟法605 566 471 428 396 369 323 271 几种方法计算成果存在一定差异，与推理公式成果相比，综合瞬时单位线法成果在频率p=0.1%20%偏小2.16%10.85%；移用xx河站成果在频率0.120%偏大0.8327.83。由于综合瞬时单位线推求设计洪水综合的因素较多，参数确定较困难，其概化后的参数与设计流域存在一定差异，推求的设计洪水有较大误差；采用水文比拟法移用xx河站成果，由于流域面积相差太大，面积指数又系经验取值，没考虑面积指数随频率的变化，其设计流量与前两法成果的差别也较大。综上分析，本阶段采用推理公式计算成果，作为电站枢纽设计洪水的依据。xx、xx梯级电站推荐厂址与坝址均处于xx河流域，其自然地理、气象、水文特性等方面具有一定的相似性，因此本阶段直接按面积比的0.67次方转换坝址推理公式计算的各频率设计洪峰流量到厂址处，成果见表1-3。xx、xx梯级电站厂址处设计洪峰流量成果表表1-3p=（%）0.10.21.02.03.335.01020洪峰流量（m3/s）xx厂址178 163 128 113 102 93 78 63 三道角厂址642 588 463 408 368 336 281 226 c）分期设计洪水枯水期流量基本处于退水期，地下水补给相对稳定，与流域面积的直接关系密切。而3月、410月、11月、11次年3月分期内的最大流量除与集水面积关系密切外，还增加了降雨和暴雨中心不固定等诸多因素影响，致使分期最大流量在随面积变化的同时非线性影响增大。因此，12月次年2月以厂、坝址控制流域面积与xx河站控制流域面积比的一次方，3月、11月、11月次年3月以面积比的0.67次方，将xx河站分期设计洪水推算到工程河段。主汛期（4月10月）设计洪水采用厂、坝址工程推算的设计洪水。成果见表1-4。厂、坝址分期设计洪水成果表表1-4 单位：m3/s 项 目分 期p(%)251020503月xx坝址16.8 11.2 7.3 4.0 1.1 渔泉河沟坝址58.3 38.9 25.5 14.0 3.8 xx厂址17.5 11.7 7.7 4.2 1.1 三道角厂址64.4 43.0 28.2 15.5 4.2 410月xx坝址109.9 90.5 75.7 60.9 40.2 渔泉河沟坝址382.0 314.3 263.0 211.7 139.7 xx厂址114.9 94.5 79.1 63.6 42.0 三道角厂址422.1 347.3 290.6 233.9 154.4 11月xx坝址25.8 16.8 10.7 5.6 1.4 渔泉河沟坝址89.1 58.4 37.3 19.5 4.9 xx厂址27.0 17.6 11.2 5.9 1.5 三道角厂址98.4 64.6 41.2 21.6 5.4 12月次年2月xx坝址1.4 1.1 0.8 0.6 0.3 渔泉河沟坝址5.1 3.8 2.9 2.0 0.9 xx厂址1.5 1.1 0.9 0.6 0.3 三道角厂址5.7 4.2 3.2 2.2 1.0 1月次年3月xx坝址30.2 20.2 13.2 7.2 1.9 渔泉河沟坝址104.8 70.1 46.0 25.2 6.8 xx厂址31.6 21.1 13.8 7.6 2.0 三道角厂址115.8 77.4 50.8 27.8 7.5 1.2.1.6河流泥沙设计流域无泥沙资料，据大昌站4年资料统计分析，多年平均输沙量178万t，侵蚀模数616t/km2。 根据四川省水文手册多年平均悬移质输沙模数等值线图，查得坝址以上流域重心处多年平均悬移质输沙模数为680t/km2,综合两者成果，设计流域采用悬移质输沙模数648t/km2。由此计算xx坝址和渔泉河沟坝址处多年平均悬移质年输沙量分别为1.38万t、4.85万t。根据设计流域的地质、地貌、地形条件及人类活动影响，xx、xx梯级电站坝址处推移质输沙量按悬移质输沙量的15计算，则多年平均推移质输沙量分别为0.21万t、0.73万t。1.2.2地质1.2.2.1区域地质xx河、xx河河谷切割深度一般5001000m，属中深切割的中山地貌，沿xx河向上游总体地势呈逐渐上升趋势，地形受地质构造和岩性控制，山脊、河谷走向总体上与构造线方向一致，河谷两侧地形陡峻，横向冲沟发育，其中xx河谷呈峡谷状，河谷一般海拨高程11001500m，一般纵坡降713，谷底一般宽度520m，两侧地形坡角一般3555，部份地段形成陡崖；xx河河谷一般海拨高程11001500m，一般纵坡降25，谷底相对较宽，一般宽度50150m，两侧斜坡地形坡角一般2535，河谷间海拨高程+1500以上多为地形较陡的斜坡及山脊组成。工程区内出露地层主要有第四系全新统坡残积层（q4el+dl）、冲洪积层（q4al+pl）、人工填土（q4ml）及震旦系上统灯影组。其中，坡、残积层（q4el+dl）以粘土为主，夹少量变余细砂岩、白云质灰岩碎石，主要分布在xx河、xx河床两侧地势相对宽缓带。冲洪积层（q4al+pl）主要由卵石、漂石、碎石、中砂组成，岩质成分为变余细砂岩、凝灰质细砂岩、白云质灰岩及少量板岩，主要分布在xx河床中。人工填土（q4ml）主要由块、碎石及粘土组成。震旦系上统灯影组（zdy）据岩性可分为三段，上段为浅灰色薄至中厚层状白云岩，属次坚石；中段为浅灰至灰黑色含炭粉砂质页岩，属次软石；下段为灰至浅灰色灰岩、白云质灰岩、硅质岩，属次坚石。本区大地构造属扬子准地台与秦岭地槽两大构造单元接合部位的扬子准地台北侧，工程区位于岚溪东安复向斜之南西翼据国家地震局2001年编制的中国地震动峰值加速度区划图（1/400万）及中国地震动反应谱特征周期区划图（1/400万），xx河流域地震动峰值加速度等于0.05g，相应地震基本烈度为6度，反应谱特征周期为0.35s。流域范围内地下水类型以岩溶水为主，其次为裂隙型潜水和孔隙型潜水。前者分布于碳酸盐岩中，后二者分别赋存于各种基岩裂隙和第四系松散堆积物中，均接受大气降水补给，向河床排泄。1.2.2.2xx电站地质条件a)取水建筑区工程地质条件坝址拟修建于xx附近的1-1断面附近，该处河床狭窄，基岩裸露，岩体较完整，岩溶不发育，从坝基本身看适合修建拦水坝，但紧邻1-1断面的xx沟为一泥石流沟，暴雨时易发生泥石流，同时该段河床纵坡降大，堆积有巨型滚石，受洪水的冲击滚石易向下翻滚，但建坝蓄水后对巨型滚石稳定有利。两岸坡坡度较陡，岩体卸荷裂隙不发育，且多短小，开度小，在坝区段内未见明显的卸荷岩体。采用底栏栅坝取水方式，涌水高度低，坝区基岩为炭质板岩，属不透水岩层，坝区内无断裂构造发育，因此不可能产生邻谷渗漏。坝区基岩埋藏浅，大坝基础及两坝肩全部置于基岩中则不会产生绕坝渗漏，若坝基或坝肩部分置于第四系堆积层中，堆积层为冲积砂卵石层，渗透性强，将产生绕坝渗漏现象，应进行处理。b)引水线路工程地质条件据本次调查：引水工程基岩为坚硬的白云质灰岩，岩体多较完整，局部较破碎，岩体类别以类为主，对于小洞径的引水隧道来说隧道洞身稳定性一般较好，仅在偏岩子沟北侧及偏岩子陡崖表层呈破碎状，偏岩子陡崖表层偶见危石发育，该带对洞身的稳定性不利，因此建议设计引水隧道位置宜偏向坡内侧。隧洞洞脸地形较陡，基岩裸露，成洞条件良好；只是洞脸部位表层岩石较破碎，自稳性较差，洞口洞门开挖后，应及时完成洞门及相应的支挡工程，以免发生工程坍塌，影响洞身施工。隧洞大部分洞段位于微新鲜岩体中，围岩类别以类为主，仅进、出口部分洞段及断层破碎带为类，应加强支护。建议注意洞室顶拱部位岩块的稳定性和观察洞侧壁岩块的稳定情况，并适时采取锚固等处理措施。隧洞位于灰岩区，该段地表地形较陡，利于地表水迳流，地表水下渗较少，一般洞段不会出现大的涌水，在裂隙发育地段，顶板会出现滴水，对工程施工影响不大。但遇到岩溶发育时，可能会出现大的涌水，施工时应注意。隧洞穿越地层岩性为灰岩，裂隙发育，易产生渗漏，因此隧洞底板及边墙过水水位以下均应采取防渗处理，避免大量漏失。c)厂区工程地质条件位于三道角附近拟建xx电站厂房。三道角为xx的一季节性支流，具沟床纵坡降大，雨时洪流量大，久晴即干的特点，沟床及xx河床见基岩裸露，岩溶不发育，但xx沟南侧的陡坡及陡崖见岩体完整性差，陡坡坡面局部地带有夹块石粘土分布，暴雨时土体易发生小规模溜滑，块石易向下翻滚，同时，暴雨时xx沟、xx的洪水将短时间内对交通起着隔断作用，xx沟北侧地势相对较缓，无不良地质作用发育，覆土为粘土，厚13m，该处是相对较理想的建筑场址，故建议拟建一级发电厂厂房厂址选在xx沟北侧。前池段属洞内前池，位于隧洞尾部。为震旦系上统（zd）地层，岩性主要为浅灰色中厚层至块状灰岩。断裂构造不发育，主要为层间错动带及层面裂隙。岩体强微风化，局部结构面组合可能产生掉块。压力管道区工程地质条件简单，属斜坡地貌单元，地形坡度较陡，坡度6070，基岩裸露，为震旦系上统（zd）灰岩、泥质灰岩，无强风化，弱风化厚度58m，为层状顺向岩质边坡，岩层倾角大于坡角，边坡稳定，后坡无危石之患。建议将基础置于弱风化层中。厂区河段较顺直，河床见基岩裸露，岩溶不发育，河谷宽1520m，河床高程11901196m，水面宽35m。为v型横向谷，两岸山体雄厚。厂区为一斜坡，坡度2030。出露地层：表层为崩、坡积（q4col+dl）:主要为块碎石及碎石土，分布在左右岸斜坡，厚度35m。冲洪积（q4pal）:砂卵砾石，厚2.003.50m。下伏基岩为震旦系上统（zd）薄中厚层灰岩。厂区地层呈单斜构造。厂区覆盖层厚35m，建议将覆盖层清除，将基础置于震旦系上统灯影组（zdy）薄中厚层灰岩之上。场平后，厂房后侧将人工切坡形成高约8m的斜向岩质边坡，建议开挖坡率1:0.5，加强边坡支护。1.2.2.3xx地质条件a)取水建筑区工程地质条件xx电站坝址拟修建于xx略靠上游处。据调查，xx处河床狭窄，基岩裸露，岩体较完整，岩溶不发育，坝址稳定，适合修建拦水坝，但枢纽建筑物布置困难。因此将坝轴线上移45m左右。在坝区段内未见较大的卸荷岩体。坝基岩体受冲刷影响，强风化层薄，岩体完整性较好。右坝肩局部岩体风化较深，裂隙发育，卸荷较深，对开挖线以外的不稳定岩体应加强工程处理，保证坝肩稳定。坝区段无滑坡分布，左岸分布有较大面积的第四系崩坡积、坡残积堆积层，为块碎石夹粉质粘土，块石大小1040cm，成份为灰岩、硅质岩及炭质板岩，松散堆积，厚度小于2m，对取水坝基坑开挖影响较大。坝址区地表泉不发育，未见泉点出露。采用底栏栅坝取水方式，涌水高度低，坝区基岩为炭质板岩夹页岩，属不透水地层，坝区内无断裂构造发育，不可能产生邻谷渗漏。坝区基岩埋藏浅，大坝基础及两坝肩全部置于基岩中则不会产生绕坝渗漏，若坝基或坝肩部分置于第四系堆积层中，堆积层为冲积砂卵石层，渗透性强，将产生绕坝渗漏现象，应进行处理。b)引水线路工程地质条件引水工程拟采用小洞径的引水隧道。引水工程基岩为坚硬的白云质灰岩，岩体多较完整，局部较破碎，岩体类别以类为主，对于小洞径的引水隧道来说隧道洞身稳定性一般较好。隧洞洞脸地形较陡，基岩裸露，成洞条件良好；只是洞脸部位表层岩石较破碎，自稳性较差，洞口洞门开挖后，应及时完成洞门及相应的支挡工程，以免发生工程坍塌，影响洞身施工。隧洞大部分洞段位于微新鲜岩体中，围岩类别以类为主，仅进、出口部分洞段及断层破碎带为类，应加强支护。建议注意洞室顶拱部位岩块的稳定性和观察洞侧壁岩块的稳定情况，并适时采取锚固等处理措施。隧洞位于灰岩区，该段地表地形较陡，利于地表水迳流，地表水下渗较少，一般洞段不会出现大的涌水，在裂隙发育地段，顶板会出现滴水，对工程施工影响不大。但遇到岩溶发育时，可能会出现大的涌水，施工时应注意。隧洞深埋于山体之中，最大埋深达200m，洞壁处应力较集中，岩块可能从围岩中被弹出或抛出，引起岩爆现象。在隧洞施工时应注意。隧洞穿越地层岩性为灰岩，裂隙发育，易产生渗漏，因此隧洞底板及边墙过水水位以下均应采取防渗处理，避免大量漏失。c)厂区工程地质条件位于xx附近拟建xx厂房厂址：该处拟建厂址侧为一季节性冲沟，具沟床纵坡降大，雨时洪流量大，雨停即干的特点，沟中分布有夹块石粘土，厚度较大，估计厚35m，目前土体无变形滑动迹象，但因地势相对较陡，在该处修建电厂厂房应严禁开挖斜坡下部的土体，以免对上部土体的稳定性造成不利影响，同时电厂厂址周围应设计防洪工程。前池段属洞内前池，位于隧洞尾部。为震旦系上统（zd）地层，岩性主要为灰色中厚层至块状灰岩。断裂构造不发育，主要为层间错动带及层面裂隙。岩体强微风化，局部结构面组合可能产生掉块。压力管道区工程地质条件简单，属斜坡地貌单元，地形坡度较陡，坡度6575，基岩裸露，为震旦系上统灯影组（zdy）灰岩、泥质灰岩，无强风化，弱风化厚度58m，为层状顺向岩质边坡，岩层倾角大于坡角，边坡稳定，后坡无危石之患。建议将基础置于弱风化层中。厂区河段较顺直，河谷宽2030m，河床高程10951104m，水面宽510m。为v型横向谷，两岸山体雄厚。厂区为一斜坡，坡度3035。出露地层：表层为崩、坡积（q4col+dl）:主要为块碎石及碎石土，分布在左岸及右岸公路以上斜坡，厚度58m，冲洪积（q4pal）:砂卵砾石，厚2.003.50m。下伏基岩为震旦系上统灯影组（zdy）薄中厚层灰岩。厂区地层呈单斜构造，厂区覆盖层厚57m，建议将覆盖层清除，将基础置于震旦系上统灯影组（zdy）薄中厚层灰岩之上。场平后，厂房后侧将人工切坡形成高约15m的斜向岩质边坡，建议开挖坡率1:0.5，加强边坡支护。1.2.2.4天然建筑材料工程区遍布震旦系上统（zb）主要为硅质板岩，这种岩石坚硬，节理、裂隙发育，难成条石，但块石料丰富，可就地取材。工程所需砂石骨料可采用灰岩粉碎或利用亢河有部分卵砾石筛选、粉碎。1.3工程任务与规模1.3.1工程开发任务和作用xx县位于xx市最北部、四川盆地东北边缘大巴山区。北部和东部邻近陕西省紫阳县、岚皋县、平利县和镇平县，南接xx市巫溪县和开县，西南和西部靠四川达州市宣汉县、万源县。境内以高山大岭为主，全县地域面积3292km2，共辖24个乡（镇）188个村，2005年总人口23.07万，其中农业人口20.51万，占总人口的88.9%长期以来，由于多种因素的影响，经济发展一直落后于全市平均水平，工业化程度也很低。主要原因是农业落后，抗灾能力低，农业产业化经营不发达；工业、交通、能源等“瓶颈”产业的基础设施薄弱，结构性矛盾比较突出，自我调节和自我发展的能力较差，不能满足经济快速发展的需要。至今落后的传统农业仍在国民经济中占主导地位，社会经济仍处于社会主义初级阶段的较低层次，属国家级山区贫困县。xx县经济落后，电力也相对紧张，现有电站多为径流式电站，装机规模小，供电严重不足，在用电高峰时期屡屡出现拉闸限电的情况，严重影响了地区工业和其他产业的发展。由于电力的缺乏，人民生活水平低下，医疗卫生、教育、科学研究等事业发展受到严重制约。能源发展缓慢，制约了主导产业发展，影响贫困地区脱贫的步伐。没有电，已经成为该地区社会经济发展的巨大制约因素。随着地区经济发展对电力需求的日益增大，从充分利用当地水能资源优势出发，迫切需要开发建设水电工程。xx、xx梯级电站的建设，将对地区电力的发展起促进作用，对推动当地经济发展，提高人民的生活物质文化水平，加快xx县农村水电电气化建设的进程，实现xx县水利能源支撑战略，脱贫致富全面建设小康社会具有重大意义。因此，该电站的建设是非常必要的。xx、xx梯级电站由民营企业投资，以上网售电为目的，无灌溉、供水、通航、渔业等综合要求，为单一发电的径流引水式电站。xx、xx梯级电站位于xx河上，距xx县城区32km,交通方便。经过实地勘测，有有利的建坝条件，有较理想的前池、厂房位置，引水隧洞不是很长，且交通方便，因此该电站在技术上是可行的。1.3.2工程规模xx、xx梯级电站开发方案为：无调节径流引水式水电站。根据设计水电站占当地电力系统比重，系统中有调节能力水电站所占比重等因素确定该梯级电站设计保证率p=90。根据水能计算xx、xx梯级电站的动能指标见表1-5。xx、xx梯级电站选定装机容量方案动能指标表1-5项 目单位xx电站xx备注流域面积km2356.55159.22坝址多年平均径流量万m32400012000毛水头m70.255.5净水头m61.652保证出力kw54002700保证率90%装机容量kw22500+1160031000年发电量万kwh2962.81309.5年利用小时h493848501.4工程设计概况1.4.1工程等别、建筑物级别及设计洪水标准xx、xx梯级电站包括两座径流引水式电站，分别为xx电站和xx。xx电站装机容量为22500 kw +11600kw，xx装机容量为31000w，按照水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准（山区、丘陵区部分）(sl252-2000)的规定，本工程为等小（2）型工程，永久性主要建筑物按5级建筑物设计，次要建筑物按5级建筑物设计，施工导流等临时建筑物按5级设计。根据水利水电工程等级划分及洪水标准sl252-2000的规定，当山区、丘陵区的水利水电工程永久性水工建筑物的挡水高度低于15m，且上下游水位差小于10m时，其洪水标准宜按平原、滨海区标准确定。故拦河坝设计洪水频率为10年一遇，校核洪水频率为20年一遇，xx电站相应洪峰流量为263m3/s、314m3/s，xx相应洪峰流量为76m3/s、90m3/s。两电站厂区建筑物设计洪水频率为50年一遇，校核洪水频率为50年一遇；xx厂区设计、校核情况相应洪峰流量分别为93 m3/s、113m3/s；水口场厂区设计、校核情况相应洪峰流量分别为625m3/s、706m3/s。1.4.2工程总布置经过坝址、坝线、坝型及引水线路方案的比较与选择，本阶段推荐的总体布置为：xx电站：xx电站坝址在渔泉河沟处，首部取水枢纽采用底栏栅坝拦截河水的取水方式，取水枢纽由溢流坝段、底栏栅坝段、沉沙池三部分组成。引水建筑物布置在左岸，采用无压引水隧洞引水，引水隧洞长7730m。引水建筑物末端为压力前池，压力前池与厂房之间设直径1.8m明敷压力钢管2条供水给厂房。厂房布置在三道角，主厂房尺寸为7.24m34.3,内装三台22500 kw +11600kw卧式式水能发电机组。升压站位于厂房的下游侧,为户外式，平面尺寸为6.5m6m。xx：xx坝址在xx河xx之上50m处，首部取水枢纽采用底栏栅坝拦截河水的取水方式，取水枢纽由溢流坝段、底栏栅坝段、沉沙池三部分组成。引水建筑物布置在左岸，采用无压引水隧洞引水，引水隧洞长3376m。引水建筑物末端为压力前池，压力前池与厂房之间设直径1.5m明敷压力钢管2条供水给厂房。厂房布置在xx处之下的台地上，厂房尺寸为7.2434.3m,内装三台1000kw卧式水能发电机组。升压站位于厂房内,为户内式。厂区另设生活住宿房250 m2。1.4.3xx电站主要建筑物1.4.3.1取水枢纽取水枢纽由溢流坝段、底栏栅坝段、沉沙池三部分组成。坝址位于xx河上游左支流的渔泉河沟处，为c15砼砌块石底栏栅重力坝，坝轴线垂直于河道布置，最大坝高5.7m，溢流坝段长17.00m, 坝顶高程734.00m，其中底栏栅坝段长21m , 栏栅坝顶高程733.00m。取水廊道顶部栏栅顺水流方向坡率i=0.2，廊道底坡为折线型坡，坡度分别为i=0.25、i=0.15、i=0.02，廊道出口断面底板高程728.3m, 底宽4.6m, 通过长21.00m、坡率i=1/5的扩散段至沉沙池。取水枢纽设计引水流量为16 m3/s。沉沙池顺河布置于左岸，为地面单室式，长15.5m，宽4.6m。沉沙池临河侧接300闸阀一个，用管道接入河道用于冲沙，管道直径300mm。沉沙池溢洪道布置在沉沙池首段，堰顶长3.50m。沉沙池末端接收缩段后与引水隧洞连接，引水隧洞前设一道进水闸，闸门孔口尺寸4.7m4.8m。1.4.3.2输水隧洞xx电站输水隧洞长7730m,输水进口处底板高程为720.5m，出口高程为717m，比降为1/2000，按城门型断面设计，底净宽4.6m。隧洞进出口一定范围采用边墙及顶拱均用c20钢筋砼衬砌45cm厚衬砌, 其它洞段视地质情况选择边墙用c20钢筋混凝土衬砌40cm厚顶拱衬砌25cm厚c20砼或拱顶边墙不衬砌但边墙用1:2水泥砂浆抹面，隧洞全线底板衬砌20cm厚的c15砼。1.4.3.3压力前池工程压力前池在平面上呈长条形，由渐变段、前室、进水室、溢流堰、冲沙孔组成。电站压力前池轴线与管轴在一条直线上，正常水位723.5m，有效容积6822m3。隧洞末端通过28m渐变段接前室，前室长37m，底板坡度1:7。前室宽为21m，最大水深6.5m。前室后接进水室、冲沙孔，冲沙孔紧靠前室，冲沙孔直径300。进水室布置在前室正面，长10.2m，宽9.5m，内布置检修闸门及拦污栅。压力墙与0镇墩连为一体。前池池体材料为m7.5水泥砂浆砌块石，迎水、过水面为3cm厚1:2水泥砂浆防渗，0镇墩为c15砼，边墙为m7.5水泥砂浆砌块石。1.4.3.4压力管道压力钢管采用明敷型式，为二管三机联合供水方式。主管管径根据经济流速确定，内径为1800mm，通过设计流量16m3/s时的流速为3.10m/s。钢管共分四段。首段紧接前池进水室渐变段，长32.45m，敷设角49.74；第二段长57.40m，敷设角38.39；第三段长趋于水平跨越冲沟，长16.53m，敷设角8.88；第四段为水平进厂段，长20.37m，分岔后进厂埋管，支管内径为1200mm。压力钢管总长126.74m，进口中心高程为655.4m，末端机组进水管中心高程为654.4m，中间共设4个转弯点，转弯点均处设镇墩。为保证钢管在温度变化时能自由伸缩，在每个镇墩下方和第一个支墩之间设伸缩节，共3个。明管按管段不同敷设角，支墩间距控制在810m之间，沿线共设8个。因管径较小，采用无支承环的鞍型支座；为减小钢管与支座的摩擦，采用两毡一油的垫层。钢管底部净空0.6m，以满足检修需要。管槽为梯形断面，底宽1.5m，右侧设0.30.3m的排水沟，左侧设检修人行道。管槽采用0.3m厚m7.5浆砌块石护砌。压力钢管采用q235c钢材卷焊而成。按第四强度理论进行结构计算，考虑锈蚀及磨损后，主管壁厚56mm，支管壁厚6mm。钢管内外壁均涂刷抗锈蚀的环氧富锌底漆及环氧沥青厚浆面漆防锈。1.4.3.5厂区厂房为地面式厂房，厂区枢纽建筑物包括主厂房、升压站、尾水渠。电站压力钢管正向引进厂房，厂房在平面上呈方形，升压站紧邻厂房上游布置；尾水渠沿厂房横轴线引出厂房,长5m。厂房地面高程为656.9m，机组安装高程为658.9m。xx电站厂房建筑面积175.9,厂房长34.3m、宽7.24m、高6m，布置有三台水轮发电机组、机旁盘等设备，厂房上部为横向钢筋砼内框架承重结构，构架立柱矩形柱，构架横梁为矩形梁。屋面结构为预应力空心预制板承重，围护结构采用24砖墙，设两层圈梁。柱基础采用锥形独立基础。升压站在厂房上游侧紧邻布置，占地面积140。尾水沿厂房引出后直接泄入xx河。1.4.4xx主要建筑物1.4.4.1取水枢纽取水枢纽由溢流坝段、底栏栅坝段、沉沙池三部分组成。坝址位于亢河中游xx之上50m处，为c15砼砌块石底栏栅重力坝，坝轴线垂直于河道布置，最大坝高4.56m，溢流坝段长19.30m, 坝顶高程786.50m，其中底栏栅坝段长20.0m , 坝顶高程787.1m。取水廊道顶部栏栅顺水流方向坡率i=0.2，廊道底坡为折线型坡，坡度分别为i=0.25、i=0.15、i=0.02，廊道出口断面底板高程782.3m, 底宽3m, 通过长12.00m、坡率i=1/5的扩散段至沉沙池。取水枢纽设计引水流量为6 m3/s。沉沙池顺河布置于左岸，为地面单室式，长22.5m，宽3.2m。沉沙池临河侧接350闸阀一个，用管道接入河道用于冲沙，管道直径350mm。沉沙池溢洪道布置在沉沙池首段，堰顶长6.0m，堰顶高程787.1m。沉沙池末端接收缩段后与引水隧洞连接，引水隧洞前设一道进水闸，闸门孔口尺寸2.8m3.5m。1.4.4.2输水隧洞xx电站输水隧洞长3376m,输水进口处底板高程为782.7m，出口高程为781.0 m，比降为1/2000，按城门型断面设计，底净宽3m。隧洞进出口一定范围采用边墙及顶拱均用c20钢筋砼衬砌25cm厚衬砌, 其它洞段视地质情况选择边墙用m7.5浆砌块石衬砌25cm厚顶拱衬砌25cm厚c20砼或拱顶边墙不衬砌但边墙用1:2水泥砂浆抹面，隧洞全线底板衬砌10cm厚的c15砼。1.4.4.3压力前池工程压力前池在平面上呈长条形，由渐变段、前室、进水室、溢流堰、冲沙孔组成。电站压力前池轴线与管轴在一条直线上，正常水位783.5m，有效容积3100 m3。隧洞末端通过8m渐变段接前室，前室长45m，底板坡度1:7。前室宽为4m，最大水深4.44m。前室后接进水室、冲沙孔，冲沙孔紧靠前室，冲沙孔直径300。进水室布置在前室正面，长7.00m，宽6.5m，内布置检修闸门及拦污栅。压力墙与0镇墩连为一体。前池池体材料为m7.5水泥砂浆砌块石，迎水、过水面为3cm厚1:2水泥砂浆防渗，0镇墩为c15砼，边墙为m7.5水泥砂浆砌块石。1.4.4.4压力管道压力钢管采用明敷型式，为二管三机联合供水方式。主管管径根据经济流速确定，内径为1500mm，通过设计流量8.5m3/s时的流速为2.4m/s。钢管共分四段。首段紧接前池进水室渐变段，长34.20m，敷设角46.63；第二段长38.36m，敷设角46.63；第三段长30.57m，敷设角31.21；第四段为趋于水平进厂段，敷设角12.96,长34.45m，水平转弯长9.8 m后分岔进厂埋管，支管内径为1100mm。压力钢管总长147.38m，进口中心高程为728.5m，末端机组进水管中心高程为725.5m，中间共设3个转弯点，转弯点处均设镇墩。为保证钢管在温度变化时能自由伸缩，在每个镇墩下方和第一个支墩之间设伸缩节，共4个。明管按管段不同敷设角，支墩间距控制在810m之间，沿线共设12个。因管径较小，采用无支承环的鞍型支座；为减小钢管与支座的摩擦，采用两毡一油的垫层。钢管底部净空0.6m，以满足检修需要。管槽为梯形断面，底宽2.2m，右侧设0.30.3m的排水沟，左侧设检修人行道。管槽采用0.3m厚m7.5浆砌块石护砌。压力钢管采用q235c钢材卷焊而成。主管壁厚68mm，支管壁厚8mm。钢管内外壁均涂刷抗锈蚀的环氧富锌底漆及环氧沥青厚浆面漆防锈。1.4.4.5厂区电站厂区位于首部枢纽下游约3.0km的xx, 厂区布置在河流左岸的支沟与亢河交汇处下游侧河滩上，机组中心纵轴线大致与水流方向平行。压力钢管分岔后与厂房纵轴线垂直进入主厂房。主厂房室内地坪高程727.25m，室外地坪高程727.10m。，内装三台卧式混流式水轮发电机组，机组间距11.5m。水轮机安装高程728.5m。设有20/5t低速电动桥机一台。生活区宿舍为砖混结构双层建筑，长15.6m、宽8.4m。建筑面积250.尾水沿厂房引出后直接泄入xx河。1.4.5水力机械及金属结构1.4.5.1水力机械根据水文、水能计算成果,xx电站装机规模为22500kw+11600 kw、xx装机规模为31000kw。以电站水头、流量、出力等水力条件结合水轮机产品型谱资料，选定机组设备型号如下：xx电站:水轮机：hl220/a153wj84发电机：sfw2500k1430进水阀：z941h-16/dn1000 厂房内设20t吊车一台xx:水轮机：hld460-wj-60发电机：sfw1000-k-6/1180进水阀：d941x-16/dn900 励磁装置：kgla-30/1000kw厂房内设20t吊车一台起重机1.4.5.2金属结构xx、xx梯级电站中各电站的金属结构主要有拦污栅、闸门、启闭机、钢管。隧洞进口设检修闸一道。前池进水室设拦污栅一道，工作闸门一道。螺杆式启闭机共2台。1.4.6电气设计1.4.6.1电站接入电力系统方式项目建设单位与地方电网达成入网协议：电站为径流式电站，在系统中以基荷为主。xx出线电压等级采用35kv，出线回路数1回，通过1km的lgj-70/40导线至规划中的坪坝35kv变电站与系统相连；xx电站出线电压等级采用35kv，出线回路数1回，通过10km的lgj-150/8导线至坪坝变电站。根据xx（31000kw）的规模和在系统中的作用，初步确定，该电站发电机出线电站等级为0.4kv，采用发电机变压器组扩大单元接线，三台发电机通过一台4000kva的主变升压为35kv，35kv采用线路变压器组接线。根据xx电站（22500kw+11600kw）的规模和在系统中的作用，初步确定，该电站6600kw发电机出线电站等级为8kv，采用发电机变压器组扩大单元接线，三台发电机通过一台9000kva的主变升压为35kv，35kv采用线路变压器组接线。1.4.6.2电气主结线根据电站装机容量、台数、出线回路、电压等级以及能满足用户供电的可靠性、电能质量、技术、经济上的要求，两电站主结线设计推荐采用：发电机变压器扩大单元接线。xx电站三台共6600kw发电机通过1台9000kva主变压器升压成35kv，35kv侧采用主变线路组接线；xx三台共3000kw发电机通过1台4000kva主变压器升压成35kv，35kv侧采用主变线路组接线。此方案接线最简单、清晰，运行及继电保护简单，变压器台数和开关设备最少，缩小了布置场地。厂用电源的取得也是可靠的，完全能满足对用户供电必要的可靠性和电能质量的要求。1.5工程施工、占地及环保、水保1.5.1工程施工电站距xx县城区32km，xx厂房距坪坝乡政府所在地2km，有城万公路至厂区对岸，各厂区与城万公路相距仅50100m，对外交通较为方便。xx、xx梯级电站整个工程战线长10km，工程所需物质转运距离不远，车辆运输。工程施工用水可就近取河水，施工用电各厂区枢纽只需架设5001000m线路即可满足施工要求。电站工程区多在海拔11001280m之间，区内多年平均气温在约13.7,一年四季均可施工，夏季汛期79月，是暴雨集中时段，若在该时段施工应注意开挖边坡的稳定和作好建筑材料(水泥)防潮处理。电站工程需要的天然建筑材料由洞碴加工或在河道中筛选，就近确定四个料场。可从质量和数量上满足工程对粗、细骨料及料石的需求。钢材等材料由xx县城供应，其它材料就地采集供应。本工程取水枢纽工程量较小，厂房处于设计洪水位以上，水下工程只有拦河坝，由于拦河坝工程量不大，施工导流采用缩窄河床，分期导流的方案。施工总体布置每个电站分取水枢纽、厂区两个区进行。工程施工采用常规方法。xx、xx梯级电站建设总工期为28个月，计划在二0一一年九月开展施工前准备工作，十一月进入主体工程施工，二0一三年四月机电设备安装调试，二0一三年六月工程正式投入运行。1.5.2电站淹没及工程占地水电站主要是利用河道的高差开发水能，坝前正常蓄水位比原河道抬高不多，无人口迁移和安置问题。淹没问题可以忽略。取水枢纽布置在xx河上，隧洞、前池不占用耕地。厂址及生活区占用少量耕地。压力钢管均布置在荒地或山坡上，只占用非耕地。工程占地分永久占地和临时占地。xx和xx电站永久占地共计4亩，其中耕地2亩，临时占地1亩。xx永久占地共计2亩，其中耕地2亩，临时占地3亩。1.5.3环境保护xx、xx梯级电站位于xx河上，流域内山高谷深，植被较差。区内无工矿企业，无工业污染，水质良好。电站建成后，将为当地提供充足的廉价清洁能源，解决当地居民的生产和生活用电，一方面保护了生态环境 ，另一方面对当地的社会经济发展起到积极的促进作用。本水电站属小型低水头引水式电站，工程规模小，无水库淹没影响，水头集中，引水线路不是很长，工程在正常运行期间对环境产生的影响很小。对环境的不利影响主要集中在施工期和事故发生期间。因此加强施工期的环境保护，防止环境事故发生。工程环保投资概算主要为施工区人群健康及卫生防疫费，每个电站各1万元。1.5.4水土保持xx、xx梯级电站工程产生的水土流失集中在施工期，运行期由于水土保持措施的实施，生态环境明显改善，水土流失得到控制。xx、xx梯级电站工程水土流失范围，包括建筑物施工场地及采料场与弃碴场，主要为建筑物土石方与根系土的清除和施工便道修建及天然建材开采的裸地、废弃料的不规范堆放，受水流和重力作用形成水土流失。从数量上看，弃碴量相对较小，加之弃碴比较分散。因此，可能造成的水土流失现象不会严重。虽然工程对水土流失不会产生太大影响，为确保流域水土保持现状不被破坏，防治方案就是要尽可能减少植被损失，妥善解决弃碴，恢复地表植被，从而达到预防和治理水土流