《水电站初设》doc版.doc

1 1 1 综合说明及结论综合说明及结论 1.1基本情况基本情况 山口水电站位于修水县山口镇辛岭村，座落在修河一级支流山 口水上游的来苏河段，距修水县城 40 公里，坝址以上集雨面积为 889km2，设计水头 23.6 米，装机容量 31600kw，水库总库容 364.0104m3，发电调节库容 107.57104m3，是一座以发电为主， 兼有灌溉及供水等综合效益的日调节引水式电站。 山口电站 1978 年开工建设，1981 年投产发电。工程主要建筑 物有拦河坝、进水闸、引水渠、渡槽、前池、发电厂房、升压站及 输电线路等。 电站属国有企业，目前现有职工 142 人，其中离退休职工 17 人， 企业负担较重，效益不佳。 1.2 主要建筑物主要建筑物 拦河坝建于滩头，为浆砌块石溢流重力坝，坝顶高程 150.7m， 最大坝高 15.0m，其中溢流段全长 110m。渠道进口建有 3 孔 2.52.7m 进水闸，闸底高程 147.04m。 引水渠道全长 7.3km，为自动调节渠道，渠顶高程 150.7m，渠 底 147.04145.68m，纵坡 1/7000，过水深 2.5m，设计引用 26.4 m3/s，土渠底宽 7.5m，边坡 1：1.5，矩形石渠底宽 9.5 m。前池长 60m，宽 24m，池顶高程 150.7m，有三孔进水室。 2 电站供水采用独立供水形式，压力钢管内径为 2.2m，长 39m， 管壁厚 8mm 的压力输水管，每条管设计输水能力为 8.6 m3/s。 电站主厂房 3011m，副厂房 306.64m，厂房地面高程 126.96m，装有三台混流式水轮发电机组 31600 共计 4800kw，水 轮机型号为 HL300LZ120，发电机型号为 TSL260/35-20。检修 间安装行车 20t。 升压站主变容量 6000KVA，型号为 SL1-2000、6.3/35 及 SL1- 4000/35/6.3，上网线路为 35kv 线路 6km，线径为 70mm2钢芯铝铰线。 1.3 存在的主要问题存在的主要问题 山口水电站运行机电设备至今已 30 多年，主要存在渠道漏水严 重，安全隐患较多。同时机组老化严重、效率低下，自动化程度不 满足规范要求等问题。2010 年 11 年大坝渠道坍塌，影响工程发电 4 个月。电站 3 台 1600kw 水轮机组老化、效率低下，目前发电最大 出力为 1380kw，且近年逐年减少。电站近几年的年发电量见下表： 近年发电量情况表 单位：万度 年份 发电量 2005200620072008200920102011平均 2814.932447.642144.612282.852110.952787.841912.52356.83 根据近年发电量分析，结合降雨情况电站分析，电站发电量环 比逐年减少，效能低下，严重浪费水力资源。水轮机的过流部件气 3 蚀磨损严重，运行中震动、摆度较大。发电机线圈绝缘老化，运行 中温度较高。主变为耗能变压器。机组保护不灵，随时可能出事事 故。据山口电站档案资料显示，原水轮机因建设时期早，模型最优 工况为 84.5%，与现行的适应工况下 93.2%存在差距。发电机为广西 南宁发电设备总厂，铭牌效率为 85%，与现行同类型机组 94%存在 明显差距；主变为早期铝线耗能变压器。根据行业标准 JBT56182- 1994 中的规定，机电设备已到更新改造年限。根据行业标准 JBT56182-1994 中的规定，机电设备已到更新改造年限。 1.4.工程建设必要性 山口水电站装机4800kw，最大出力4140kw，根据水头及流量分 析，机组综合出力系数约62%。多年平均发电量2356.83万度，年利 用小时数达4910小时。 修水县工农业用电负荷发展迅速，电能供不应求，用电量逐年 增加，下半年枯水季节必须吸大电网供电。因此，电力供应十分紧 张，存在停电和限电现象，严重影响工农业生产。 山口水电站的扩容增效改造建设对改善区域电力供应，提高区 域用电水平，发展区域地方经济，充分利用水能资源均具有重要的 作用。且能改善电站的财务状况，消除工程安全隐患，提高电站的 安全运行，工程建设势在必行。 4 1.5 建设任务建设任务 1.5.1 建设任务 按照 中共中央国务院关于加快水利改革发展的决定(中发 20111 号)及关于开发农村水电增效扩容改造前期工作的通知 (水电2011489 号)文件精神，上级支持农村水电增效扩容改造并要 求开展前期工作。2011 年 11 月，江西省修江水利勘察设计公司受 电站业主委托承担了设计任务，按照规程、规范要求，编制完成了 江西省修水县山口水电站增效扩容改造初步设计报告 。 同时，根据水电201143 号中农村水电增效扩容改造项目初 步设计指导意见要求，原则上不增加发电机组，山口水电站增效 扩容改造，主要考虑对工程引水渠道进行防渗处理，更新机组，消 除安全隐患，提高水能利用率。同时对机电设备进行自动化改造， 达到“无人值班，少人值守”的现代化要求。 1.5.21.5.2 改造主要内容改造主要内容 1.5.2.1 引水渠道 通过复核，断面 1 过流能力满足要求，主要存在渗漏严重，工 程采用丙乳砂浆进行全断面处理，减少渠道渗漏。 渠道断面 2 不满足设计要求，同时拓宽渠道不仅增加工程造价， 而且涉及征地，工期长。为此，工程设计对断面 2 增设铺设 2cm 丙 乳砂浆，底板增设 10cmC15 防渗，减少渠道糙率和渗漏。 经工程处理后，断面 2 底宽为 9.3m，糙率系数 n 取 0.14，过 5 流量为 28.1726.4m3/s，满足设计要求。 1.5.2.2 厂房 厂房尺寸满足工程改造要求，现状主要存在破旧不堪，门窗破 旧，四面漏风，屋顶漏雨，墙体脱落等问题，工程对厂房进行维修 加固。 1.5.2.3 机组及附属设施 山口水电站装机容量为 31600KW，发电机组由原来的 3 台 HL300-LZ-120 及发电机 TSL260/35-20 更换为 HL551-LZ-120 配套 SF1600 一 18/2600，并进行自动化联动改造。 1.5.2.41.5.2.4 电气及设备电气及设备 本电站最大送网功率为发电机额定装机容量 4800KW，机端出线 电压采用 35kv 电压等级输出。原 6km35kv 电压等级 LGJ70 线路不 满足运行要求。应更换至 LGJ120 线径。 电站现有主变 SL12000/35/6.3 及 SL1-4000/35/6.3 更换为 S112000/35/6.3 及 S114000/35/6.3。 1.5.2.5 金属结构 进水口闸门主要存在止水橡皮老化，漏水严重，以及控制失灵 等问题，工程采取更换止水橡皮，增加自动控制，便于工程运行。 复核压力钢管管径及强度满足要求，现状主要存在锈蚀严重，需作 防锈处理。 6 电站控制蝶阀老化漏水严重，本次设计进行更新处理。 工程特性表工程特性表 序号名 称单位 改造前 改造后备 注 一水文 1全流域km217801780 坝址以上流域面积km2889889 2利用的水文系列年限年43 1958198 9 年 3多年平均年径流量108m37.89 4代表性流量 多年平均流量m3/s 25.03 25.03 5多年平均悬移质年输沙量104t 15.11 15.11 二厂房处洪峰流量及下游水位 1设计洪水位时最大泄量m3/s2384 相应水位m130.32 2校核洪水位时最大泄量m3/s3044 相应水位m131.55 三工程效益指标 装机容量kw48004800 多年平均发电量104kwh2356.133043 年利用小时数h49106340 四工程占地 1临时占用耕地、林地亩2.1 五主要建筑物及设备 1拦河坝 型式重力坝重力坝浆砌块石 地基特性石英砂岩石英砂岩 坝顶高程 m 150.7 150.7 2引水渠 长度M 7300 7300 断面m 9.33.0 坡降 1/7000 1/7000 引用流量m3/s 26.4 26.4 7 工程特性表工程特性表 序号名 称单位 改造前 改造后备 注 3压力钢管 主管直径Mm22002200 主管长M3939 管壁厚Mm88 4厂房 型式岸边式岸边式 地基特性石英砂岩石英砂岩 主厂房尺寸（长宽高）m30.3611.72 630.3611.72 6 水轮机安装高程m 125.40 125.40 6开关站 型式户外式户外式 地基特性花岗岩花岗岩 变电等级（输出/输入）35kv/6.3kv 35kv/6.3kv 容量 KvA 2000+4000 2000+4000 面积（长宽）M2 200 2002010 七主要机电设备 1 、 水轮机 型号HL300-LZ-120 HL551-LZ-120 台数台3 3 额定出力 Kw 1380 1684.2 额定转速 r/min 300 333.3 额定水头 m 24.8 22.8 额定流量 m3/s 7.69 8.1 2 台数台 3 型号TSL260/35-20 SFW1600-18/2600 单机容量 kw 1600 1600 额定电压 kv 6.3 6.3 3 、 主变压器 台数台 2 型号 SL1-2000/35/6.3 SL1-4000/35/6.3 S11-2000/35/6.3 S11-4000/35/6.3 容量 KVA 2000 及 4000 2000 及 4000 4 、 起重机T 20 吨行车 20 吨行车 8 工程特性表工程特性表 序号名 称单位 改造前 改造后备 注 5输电线 电压kv 35 35 回路线回路 1 1 输电距离km 6 6 线型 LGJ-70 LGJ-120 八经济指标 1静态总投资万元1318.12 2总投资万元1318.12 其中：建筑工程万元455.20 机电设备及安装工程万元648.68 金属结构设备及安装工程万元65.12 临时施工工程万元25.88 独立费用万元60.08 基本预备费万元62.75 3经济指标 水电站单位千瓦投资元/kw2746 单位电度投资元/kwh1.92 经济内部收益率%10.47 4上网电价元/kwh0.32 5投资回收年限年7.62 不含建设 期 9 2 2 水文水文 2.1 流域概况流域概况 2.1.12.1.1 自然地理及河道特征自然地理及河道特征 山口水电站位于修河主要支流山口水上游，江西省西北部，流 域地理位置处东经 114010114014，北纬 2802328047之 间，西、北邻修河干流，南毗锦江上游支流，东邻修河支流安溪水， 涉及铜鼓、修水 2 县。流域面积 1780 平方千米，呈三角形状。发源 于湖南省浏阳市与江西省铜鼓县交界的九岭山脉之大围山东麓铜鼓 县龙须洞，流经铜鼓县排埠、永宁、三都、大塅及修水县山口、漫 江、征村、义宁等乡（镇） ，主河长 134 千米，河道平均坡降 1.6。流域面积 100 平方公里以上支流 3 条。 流域内地形南高北低，干流中游漫江、奉乡水支流何市镇以上 属中低山区。中下游为丘陵区。地处扬子准地台，处九宫穹断束与 修水武宁凹褶断束交接部位。地层分布以中元古代和晚元古代 为主，上游铜鼓县城至大塅水库间有晚白垩纪出露，中游修水县漫 江镇附近有老第三纪始新世分布。流域地貌以侵蚀岩浆岩和变质岩 为主，上游山区则表现为强烈侵蚀特征。主要岩层为富斜花岗岩、 板岩、变沉凝灰岩、粉砂岩及砂砾岩等。土壤类型以红壤和黄壤、 黄棕壤为主，局部河谷有水稻土分布。地震烈度小于 V 度。 2010 年流域人口 17.57 万人，耕地面积 1.028 万公顷，粮食总 10 产量 5.41 万吨，工业主要有水电产业和木竹加工业，地区生产总值 8.27 亿元。上游铜鼓县县级公路沿河流穿行，大塅以下因山脉阻隔， 需经安溪水流域绕行。干流河床狭窄，滩多水浅，河道不通航。水 力资源理论蕴藏量 5.44 万千瓦，技术可开发量 5.95 万千瓦，经济 可开发量 3.95 万千瓦。 流域上游森林覆盖率为 86%，中下游 58%，各类树木 91 科 500 余种，属国家级和省级保护树种 31 种，名贵树种有金钱松、红豆杉、 银杏等。野生动物有国家二级保护动物穿山甲、锦鸡等。矿产资源 有钨、金、硅和花岗岩等。高岭土分布广、储量大、质量好。有天 柱峰和秋收起义旧址肖家祠等旅游景点。 自唐元和十五年（公元 820 年）至 1949 年，有记载的大水年 份达 52 余年，1949 年至 2004 年有记载的大水年份有 8 年。1973 年 出现历史最大洪水，铜鼓县冲毁桥梁 863 座（其中公路桥 15 座） ， 毁坏水库 7 座，死亡 41 人，受淹农田 1 837 公顷，粮食减产 3 524 吨。 旱灾以伏旱为重。自唐元和二年（公元 807 年）至 1949 年， 有记载的大旱年份达 54 年，1949 年至 2004 年大旱年份 6 年。2001 年铜鼓县受旱面积 4036 公顷，绝收面积 960 公顷，粮食减产 1528 吨。 流域中度水土流失面积占山地面积 2%，轻度水土流失面积占山 地面积 8%。中上游铜鼓县 75%区域为地质灾害易发区。 1949 年前，流域内只有山塘、水陂、堰等小型水利工程。中华 11 人民共和国成立以来，中上游建有大（二）型大塅水库；下游修水 县建有龙潭峡中型水库，总库容 1 995 万立方米，设计装机 4 800 千瓦；小（一）型水库 15 座，总库容 4198 万立方米，电站装机容 量 1.86 万千瓦。至 2006 年，全流域水电站总装机容量超过 4 万千 瓦，有效灌溉面积 6000 余公顷。流域水土流失面积较小，治理措施 主要为植树造林。 2.1.22.1.2 气象气象 本流域属中亚热带湿润季风气候区，上半年季风源源不断从孟 加拉湾与南海带来暖湿气流，同时，北方冷空气经常南下与西南暖 湿气流交绥，不断造成强烈辐合上升运动，锋面活动频繁，加以地 形作用，从而形成本流域春夏季经常出现暴雨或大雨。特别是伴有 低涡变线暴雨，强度大、范围广、持续时间长，是造成本流域洪水 灾害重要原因。 此外，台风是形成本地区盛夏季节一种主要降水系统，平均每 年约 1 至 2 次影响本流域，约 90%左右台风出现于 7 月至 9 月，其 中 8 月占 40%左右。 经统计分析，本流域雨季始于 3 月中、下旬，终于 7 月中旬。 旬降水量年变化曲线有两个峰值，第一峰值出现于五月上旬，为春 汛；第二峰值出现于 6 月下旬，为夏汛。暴雨历时一般以一天为最 多，最长可达三天，一般由两次相互衔接的天气系统产生的暴雨过 程历时较长，而由一次天气系统产生的暴雨历时较短，峰面暴雨过 12 程历时较长，台风暴雨过程历时较短。 流域内多年平均气温 16.2 摄氏度，最高气温 44.9 摄氏度 （1953 年 8 月 15 日） ，最低气温零下 13.4 摄氏度（1972 年 2 月 9 日） 。流域内多为东北风，年平均风速为 2.0m/s。多年平均最大风速 2.9m/s；流域多年平均年降水量 1628 毫米（49 月降水占全年 68.1%，最大年降水量为 1998 年 2577 毫米，最小年降水量为 1968 年 1151 毫米） 、年水面蒸发量 760 毫米、年径流量 14.1 亿立方米 （最大年径流量为 1998 年 33.83 亿立方米，最小年径流量为 1968 年 7.61 亿立方米） 。多年平均无霜期为 239-266 天，一般从 3 月中 旬开始至 11 月中旬，初霜一般出现于 11 月下旬，结束在 3 月中旬； 多年平均相对湿度为 75-80%，历年相对最大湿度为 3%。 2.1.22.1.2 流域内人类活动情况流域内人类活动情况 修水县山口水电站上游铜鼓境内河段，建有大(二)型水库电站 大塅水电站，该电站属蓄水式电站，其坝址以上集雨面积 610.45 平 方公里，总库容 1.146 亿 m3，调节库容 0.773 亿 m3，装机容量 43200 计 12800 千瓦，保证出力 3030 千瓦，多年平均发电量 4328 万千瓦时，设计引水流量为 56m3/s。工程于 1987 年 9 月动工兴建， 1990 年完工发电。因大塅电站具有年调节性能，可对洪水和径流在 年内进行重新分配。故对山口电站的径流年内分配，洪峰及洪水过 程均有影响。 距山口电站大坝约 3.5 公里有金鸡桥水电站，其坝址以上集雨 13 面积 848.5 平方公里，总库容 398 万 m3，调节库容 50 万 m3，装机 容量 23000 计 6000 千瓦，保证出力 1505.9 千瓦，多年平均发电 量 2264.8 万千瓦时，设计引用流量为 28.02m3/s。工程于 1998 年 9 月动工兴建，2000 年完工发电。工程具有日调节性能，对山口电站 的径流年内分配，洪峰及洪水过程影响不大。 2.2 水文基本资料水文基本资料 2.2.12.2.1 参证站径流资料系列参证站径流资料系列 山口电站坝址处无实测流量资料。但本流域内有三个国家水文 测站，即先峰水文站、铜鼓站和江头水文站(1980 年分解成铜鼓水 文站和江头水文站)。江头水文站位于山口电站坝址上游 60 公里处， 控制流域面积 346 平方公里。始建于 1958 年，观测流量和水位。 1980 年停测流量，改为基本水位站，其资料精度可靠。先锋水文站 位于山口水河口中，距山口电站坝址仅 31 公里，控制集雨面积 1764km2，观测流量、水位及泥沙等项。铜鼓水文站在山口水上游， 测站河段顺直，河床由细砂、卵石组成，控制集雨面积 191km2。于 1980 年从江头迁移至铜鼓县城城郊，观测水位、降雨、流量等资料 系列，其资料精度可靠。 另修河上游干、支流设有的水文、水位站主要有高沙、清江、 柘林、虬津、先锋和杨树坪等站，这些测站均为国家基本水文观测 站，水文资料由水文年鉴刊印。 高沙站为修河中上游干流主要控制站，于 1956 年 10 月设于白 14 马殿流量站，观测水位、流量、降水量等，1958 年增测含沙量， 1963 年增测消化、水温，1966 年改为高沙水文站。该站测验河段顺 直，控制条件良好，实测系列长，资料精度高。 修河干支流主要测站水文资料一览表 资料年份 河名站名 集雨面积 (km2) 水位流量泥沙 修河高沙 5303 1956.1019571958 渣津水杨树坪 324 195819581963 山口水先锋 1764 1956.121956.1219581961 山口水江头 346 1958195819801963 山口水铜鼓 191 198019801980 2.2.22.2.2 参证站的选择参证站的选择 山口电站坝址处控制流域面积 889km2，为日调节水电站，其上 游已建成大塅水电站、塔下水电站、金鸡桥水电站。大塅水电站为 年调节电站，调节库容 7730 万 m3，对山口电站径流影响较大。塔 头水电站、金鸡桥水电站均为径流式水电站，对山口电站径流影响 忽略不计。 同时由上表可知，县境内高沙站、杨树坪站均距离本电站较远， 且集雨面积相差较大。山口水流域有先锋、江头、铜鼓三个水文站， 为推求山口水电站坝址年月径流，选取流域面积相近、自然地理条 件相似，精度较高的先锋水文站作为山口水文分析的参证站。 15 先锋水文站有 19562009 年共 53 年的实测径流资料，考虑到 1990 年大塅电站发电后径流影响，实际引用 1956 至 1989 年实测流 量系列资料。按面积比的一次方换算到山口站坝址，得到山口电站 坝坝 19561989 年 33 年的实测径流资料系列。 2.2.32.2.3 资料的代表性、一致性、可靠性分析资料的代表性、一致性、可靠性分析 先峰水文站属国家基本测站，有先进的观测设备，所测资料经 分析处理整编后刊入水文年鉴及存入水文数据库，其可靠性满足要 求。 先峰站集雨面积 1764km2，具有 1956.122010 年的实测水位、 流量资料，至今已 53 年，属长系列，引用系列 19561989 年系列 中包含有 67、83、74 等丰水年，63、68、79 年等枯水年，资料的 代表性较好。本电站集雨面积 889km2，占先峰站集雨面积的 0.5， 径流计算由先峰站径流通过水文比拟法(面积比的 1 次方，下同)进 行分析，所得系列为坝址处 19561989 年天然径流资料，具备很好 的一致性。 2.3 径流 查水利统计年鉴资料，先锋水文站 19561989 年各年的年均流 量见表 2.3.1。经计算可得山口水电站坝址处多年平均流量为 25.03m3/s，多年平均年径流量为 7.89108m3，多年平均径流深为 888mm。这与江西省水资源中的“江西省 19561979 年平均年 径流深等值线图”上查得山口电站坝址多年平均年径流深约为 16 850920mm 相一致，因此本设计采用的径流成果是合理的。 先锋水文站历年平均流量统计表 表 2.3.1 17 2.4 洪水洪水 2.4.12.4.1 洪水特性成因分析洪水特性成因分析 修水地处亚热带季风气候区，汛期一般由 3-4 月开始，7-8 月结 束，洪水发生时期主要是 5-7 月，6 月发生的次数最多。 年 份 先锋站 平均流量 （m3/s） 山口电站平 均流量 （m3/s） 排 序 经验 频率 （%） 年份 先锋站 平均流 量 （m3/s ） 山口电站平 均流量 （m3/s） 排 序 经验 频率 （%） 5737.418.852882.357439.519.912573.53 5849.725.051441.187573.136.8438.82 5939.219.762676.477657.629.03823.53 6041.420.862470.597754.327.371132.35 6152.226.311338.247834.617.443088.24 6254.427.421029.417946.423.381852.94 6325.112.653294.128042.921.622367.65 6435.717.992985.298147.123.741750 6532.516.383191.188249.6251544.12 6652.626.511235.298366.933.72617.65 6770.435.48411.768446.423.381852.94 6824.112.153397.068545.823.082058.82 6974.237.3925.888644.722.532161.76 7069.234.87514.718748.124.241647.06 7143.922.122264.718855.227.82926.47 7237.7192779.418959.930.19720.59 7387.143.912.94多年49.6625.03 18 流域洪水主要由暴雨形成，4-6 月洪水由锋面雨形成，7-8 月洪 水由锋面雨及台风雨形成，一次洪水历时一般在三天左右，洪峰流 量由最大一日暴雨形成，一次洪水总量由最大三日降雨产生。 本流域地处山区，洪水一般陡涨陡落，峰型成不对称型。 2.4.22.4.2 洪水计算洪水计算 山口水电站坝址无实测洪水资料，距电站坝址仅 3.5 公里的金 鸡桥电站有江西省宜春地区水电勘测设计院的江西省铜鼓县金鸡 桥水电站初步设计报告 ，报告中对金鸡桥洪水采用三种不同的方法 计算，分析比较，最后提出洪水设计成果。本工程以金鸡桥电站坝 址洪水成果通过水文比拟法推求山口水电站设计洪峰流量。 金鸡桥电站坝址洪水计算采用三种不同的方法，具体如下： 一、利用江头站、铜鼓站实测资料推求坝址洪水 江头水文站有 1959-1980 年实测洪水资料，铜鼓水文站有 1981- 1996 年实测洪水资料，用江头站、铜鼓水文站实测洪峰流量资料按 流域面积比的 2/3 次方移用至大塅坝址及大塅金鸡桥区间，考虑 历史洪水后，经 P适线求得大塅坝址各频率设计洪水及大塅 金鸡桥区间洪水，然后对大塅坝址洪水进行调洪后演进到金鸡桥坝 址，与区间洪水叠加求得坝址设计洪水。 二、利用先峰水文站实测资料推求坝址洪水 先峰水文站 19572009 年实测洪水资料，用先峰水文站实测洪 峰流量资料按流域面积比的 2/3 次方移用至大塅坝址及大塅金鸡 桥区间，考虑历史洪水后，经 P适线求得大塅坝址及大塅坝址 19 金鸡桥坝址区间各频率设计洪水，然后对大塅坝址洪水进行调洪 后演进到金鸡桥坝址，与区间洪水叠加求得坝址设计洪水。 三、利用暴雨推求坝址洪水 坝址暴雨洪水的推求，采用江西省水文总局 1986 年编的暴雨 洪水查算手册中的单位瞬时线法求得大塅坝址洪水及区间洪水， 然后对大塅坝址洪水调洪后用马斯京根法演进至金鸡桥坝址，再加 上区间洪水得坝址设计洪水。 金鸡桥坝址设计洪水成果表 洪水频率 P（% ） 计算方法 0.10.330.5123.335102033.3 1、用江头、铜 鼓站推求 460237343599319928292475221517481290935 2、用先峰站推 求 461037453609320628362481222217561299943 3、用暴求推求4700421740693590309727092454192714171028 经综合分析，方法 1 的洪水计算成果比较符合实际情况。 山口水电站坝址洪水及厂房处洪水采用水文比拟法将洪水置换 至各计算断面。 洪水置换公式：Q设 m=Q参 m n F F 参 设 式中：Q设 m山口电站坝址处及厂房处洪峰流量（m3/s） F设山口电站坝址处及厂房处集雨面积 889 及 904（km2） 20 F参金鸡桥电站坝址处集雨面积 848.5（km2） Q参 m金鸡桥电站坝址处洪峰流量（m3/s） n面积关系指数，结合实际资料分析的经验采用 2/3 计算结果见表 2.4.1 山口电站洪峰流量频率成果表 表 2.4.1 洪水频率 P（% ） 计算方法 0.10.330.5123.335102033.3 金鸡桥坝址处460237343599319928292475221517481290935 山口电站坝址处474738523713330029182553228518031331965 山口电站厂房处4952401838733442304426632384188113881007 2.5 泥沙及其他泥沙及其他 2.5.12.5.1 泥沙淤积分析泥沙淤积分析 流域内植被良好，水土流失甚少，流域输沙量不大，属少沙河 流。山口电站坝址区泥沙主要来源于山口水。据先峰站泥沙资料统 计，多年平均输沙模数为 170T/km2，得坝址多年平均年输沙量为 15.11104t。 2.5.22.5.2 厂房下游水位流量关系厂房下游水位流量关系 坝址处及厂房处(厂房在大坝下游 7.6m 处，大坝与厂房下游水 位流量关系相同)无实测水位流量资料，通过野外实测坝址下游纵断 面和横断面资料，经水力计算确定坝址下游水位的流量关系如下： 21 坝址下游水位流量关系 水位 m141142143144145146147148149150151 流量 m3/s9630571011101680212025803060370044505950 坝址水位流量曲线 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 02000400060008000 流量(m3/s) 水位(m) 系列1 厂房下游水位流量关系厂房下游水位流量关系 水位 m123.5125127129131133135 流量 m3/s0372.58977.521780.352751.53872.665131.4 22 厂房下游水位流量曲线 122 124 126 128 130 132 134 136 0100020003000400050006000 水位(m) 流量(m3/s) 23 3 3 工程地质工程地质 3.1 概述概述 山口水电站位于修河主要支流山口水，距山口镇政府约 5 公里， 离修水县城约 40 公里，坝址控制集雨面积 889km2，设计水头 24.9m，装机容量 31600kw。工程于 1978 年开工建设，1981 年完 工，至今已运行 40 多年。本次工程建设任务主要对引水渠道进行防 渗处理，勘察任务主要针对渠道工程钻孔勘测，同时对区域、挡水 建筑物、厂房及开关站工程进行野外现场踏勘。 3.2 区域构造稳定性及地震动参数区域构造稳定性及地震动参数 3.2.1 地形地貌特征 山口电站坝址地处九岭脉南麓，属构造侵蚀低山丘陵区。区内 地貌多为山崇山峻岭，局部为小型山间盆地。流域分水岭海拔高程 一般 6001200m，相对高差一般大于 200m，地势由东南向西北化倾 斜。山脉间河谷和冲沟深切、河道狭窄，河谷多呈“V”型，零星发 育有漫滩、不对称阶地，覆盖层一般为粉质粘土、粉砂及砂卵砾石。 3.2.2 地层及岩性特征 区域地质构造受九岭花岗岩侵入体控制，岩性简单。区内出露 的地层有第四系冲积层、前震旦系统板溪群、花岗闪长岩等地层。 24 区内主要地层从老至新分述如下。 1、第四系冲积层 该层主要分布于一级阶地之上，引水渠、发电厂房及尾水均分 布在该层之上。其厚度为 5-6 米，表层 2.5 米为亚砂土及细、中、 粗砂所构成。中部为砂砾石层厚度约 1.5 米。下部为漂 ，砾径 30- 40cm 无棱角、呈浑园状，系河流洪积、冲积产物。 2、前震旦系板溪群，上亚群安乐林组(Ptna22),石英砂岩，长石 砂岩，粉砂岩等组成。 3、花岗闪长岩(r22)，为雪峰期所形成，出露于厂房及尾水基 底，风化厚度在 5 米以上。 3.2.3 区域地质构造及地震 本区位于杨子岗地台、江南台隆、修水武宁凹褶断束构造单 元中，区内褶皱、断裂较发育。查中国地震动参数区划图 （GB183062001） ，本区地震动峰值加速度等于 0.05g。 3.2.43.2.4 水文地质条件水文地质条件 区内地下水类型主要为孔隙性潜水及基岩裂隙水，局部具有裂 隙承压水及岩溶水。第四系全新统冲积层中的砂砾（卵）石层为孔 隙潜水的主要含透水层，主要由大气降水补给，排灌于河流及沟谷 之中。 25 3.3 水库的主要工程地质问题及评价水库的主要工程地质问题及评价 3.3.1 水库渗漏 山口电站库区位于低山丘陵区，库周山高体厚，库区垭口和相 邻沟谷地面高程远高于水库正常蓄水位，地表分水岭高程远高于水 库回水位，地形封闭条件好。库周和库盆组成岩性为前震旦系及震 旦系区域浅变质岩，属非可深岩，微新岩体透水性徽弱，为相对隔 水层，区域上未发现大的导水断裂构造通向库外。 3.3.2 库岸稳定 岩质库岸边坡坡度一般 40-600左右，组成库盆、库岸的岩体多 为较坚硬的震旦系变质岩及变质板岩或震旦系弱风化变质砂岩、石 英砂岩等，自然边坡较稳定。土质库岩组成主要为河流冲积阶地， 自然边坡一般较缓，阶地高出河床一般为 8-10m 以上，上部为厚约 2m 的壤土和砂壤土，下部为砂卵砾石层，自然边坡稳定。 3.4 坝址区工程地质条件坝址区工程地质条件 3.4.1 地形地貌 山口水电站坝址段长 150m，河谷呈“U”型，河流近南北向， 河道平直，河库宽 50-90m，向下游渐宽，河床高程为 135-140m。枢 纽两岸山体雄厚，基本对称，左、右岸为低山，岸坡坡角 45-600左 右，自然岸坡稳定。右岸 158m 高程左右分布修水至铜鼓公路，公路 外侧边坡高约 10m，坡角 450左右。 26 3.4.2 地层岩性 坝址区地层由震旦系、寒武系地层，第四系冲积层、残坡积层 局部分布。 3.4.3 地质构造 坝址区位于寒武系地层，呈单斜构造，岩层断裂不发育，岩层 产状，左岸为走向 SW，倾向 S160E，倾角 3040；右岸为走 向 SW，倾向 S155E，倾角一般 3240， 坝址区未见规模较 大的断裂构造。 。 3.4.4 地下水水化学特征与侵蚀性评价 坝址区地下水类型主要为孔隙潜水和基岩裂隙、岩溶水两种， 前者主要以第四系冲积层为含透水层，后者主要埋藏于基岩构造裂 隙、岩溶中。据钻孔压（注）水试验了解，河床及一级阶地分布的 砂砾石层具强透水性；强弱风化岩体一般具中等透水性，微新 鲜基岩具弱微透水性。 3.4.5 物理地质现象 坝区物理地质现象主要为风化、剥蚀和局部崩塌，坝区岩层倾 角较陡，受构造作用较弱，但局部岩石裂隙较发育。多数裂隙呈闭 合状， 少数微张，为泥砂质充填。岩石大多呈较完整完整状态，为坚硬 类岩体，一般不易风化，强风化带厚度一般 01.0m；弱风化带厚 27 度一般为 3.05.0m。 3.5 引水建筑物工程地质工程地质 引水渠多为土渠，局部采用砼护砌，基础置于一级阶地之上， 多为洪积堆积层，开挖边坡坡度在1：1.5至1：2，土质为壤土和砂 壤土，自然边坡稳定。运行至今，局部存在渗漏，护砌砼或砂浆老 化、剥蚀、裂缝。 3.7 发电厂房及升压站的工程地质发电厂房及升压站的工程地质 基础上部为冲积层，厚度在 5 米以上，局部见弱风化花岗岩， 无大的构造通过，承载力满足要求。 3.8 天然建筑材料天然建筑材料 1、块石料：采掘块石料场地位于下游，距坝址约 6km，岩性为 石英砂岩，岩质坚硬，抗风化强，物理力学性能较好，运距短，储 量丰富，可满足工程用料需要。 2、砂卵料： 砂砾料可从坝址下游 5km 处山口砂砾石采取，储量满足要求。 3.9 结论与建议结论与建议 1、山口水电站位于“淮阳山字型”南，江南台背斜中段的“修 水凹陷带” ，处于九岭山北西向构造的复合部位。地形地貌上属构造 剥蚀中低山区，新构造运动在本区表现为间歇性稳定上升，并逐渐 28 减弱，区域地壳稳定，查中国地震动参数区划图 （GB183062001） ，本区地震动峰值加速度等于 0.05g。 2、本水库系由低坝挡水形成，组成库缘与库区地层为第四系冲 积层、前震旦系统板溪群、花岗闪长岩等地层组成。岩层透水性小， 库缘山体雄厚而稳定，植被良好，水库两岸为中低山环绕,分水岭宽 厚,地形地质封闭条件好,水库无渗漏之虞。 3、引水渠系置于一级阶地之上，多为洪积堆积层，承载力满 足要求。 4、厂房及升压站基础上部为冲积层，厚度在 5 米以上，局部见 弱风化花岗岩，无大的构造通过，承载力满足要求。 5、区内天然建筑材料，砂卵石、块石、土料均较丰富，质量和 数量均可满足本工程需要，运距近，交通方便，是本工程建筑的有 利条件。 29 4 4 工程任务和规模工程任务和规模 4.1 工程任务工程任务 4.1.14.1.1 流域规划情况流域规划情况 山口电站发电量通过 6km35kv 线路接入山口变电所，起一定的 顶峰任务。2008 年修水县山口水流域规划报告及修水县“十 二五”电气化规划均对山口电站提出扩容改造。目前电站蓄水位 与铜鼓镜内的金鸡桥电站尾水相衔接，但发电流量不匹配，电站扩 容改造潜力较大。 4.1.24.1.2 流域开发现状流域开发现状 山口水电站位于山口水上游，流域地理位置处东经 114010114046，北纬 2802629001之间，西、北邻修河干 流，南毗锦江锦江上游支流，东邻修河支流安溪水，涉及铜鼓、修水 2 县。流域面积 1 768 平方千米，呈三角形状。发源于湖南省浏阳市 与江西省铜鼓县交界的九岭山脉之大围山东麓铜鼓县龙须洞，流经 铜鼓县排埠、永宁、三都、大塅及修水县山口、漫江、征村、义宁 等乡（镇） ，主河长 130 千米，河道平均坡降 1.60。流域面积 100km2以上一级支流 3 条。 流域内水力资源较丰富，修水县境内水力资源理论蕴藏量 3.64 万千瓦，技术可开发量 2.14 万千瓦，经济可开发量 1.94 万千瓦。 30 山口水系电站基本情况表 序 号 电站名称 所在 乡镇 建设 情况 控制 面积 设计 水头 装机 容量 正常 高水位 年发 电量 1杨坑电站山口镇已建46.352932018090 2秀水电站山口镇已建2927320184207 3查家坪电站漫江乡已建5.25180320360120 4北山电站漫江乡已建43812523030 5洞上电站漫江乡已建52512521030 6山口电站山口镇已建88924.24800150.62800 7梅口电站征村乡拟建11286.23000124 1142. 4 8荼子岗电站山口镇已建12648.960001082180 9龙潭峡电站义宁镇已建17646.556400101.52010 10大塅电站大塅镇已建610.543.012800212.04328 11金鸡桥电站古桥乡已建848.512.256000164.02265 合计5134.6214108609.4 31 修水县山口水系水电站分布图 柏树 埚水 炭埚 里水 黄土 坑水 龟山 水 龙潭峡(4800KW) 梅口(3000KW) 黄罗 山水 樟山 殿水 桥梓 埚水 屋场 坪水 龙洞 水 山口(4800KW) 桃 坪 洞上(125KW) 查家坪(320KW) 太阳 岭水 查家 坪水 南坑 水 杨坑(500KW)山口 镇 漫 江 北山(125KW) 沙埚 里水 秀水(320KW) 新坪 里水 32 4.1.2 自然地理及经济概况 修水县位于江西省西北部，居幕阜山脉和九岭山脉之间：东经 11357112.556、北纬 28472922。东邻武宁、 靖安，南抵奉新、宜丰、铜鼓，西连湖南平江，湖北通城，北毗湖 北崇阳、通山。东西长 85km，南北宽 67km，总面积 4503.72km2。 南北有九岭、幕阜山脉，修河主干流自腹地西偏南向东偏北贯穿全 境。全县最高海拔为 1716.5m，最低 75m，相对最大高差 1641.5m。 修水县耕地 57.32 万亩，山地 508.67 万亩，道路、村庄、房屋 等 20.84 万亩，难以开发的裸露岩山、高山、草甸、河滩、沙洲 67.18 万亩。修水县是一个山区大县、国定贫困县，也是个农业大县， 农业结构要加大调整力度，工业在三项产业中比重还很低。 山口镇位于修水县的东南部、修铜两县交界处，历来乃兵家必 争之地，当年工农革命军第一军第一师曾整编驻扎于此。面积173.8 平方公里，人口20016人，下辖12个行政村，属亚热带湿润季风气候， 四季分明，气候温和，雨量充沛，特别适合生态农业的发展。 4.1.3 建设任务 经调查，我县目前县属小水电与供电量基本持平，最大负荷为 最大电力约2倍，并存在丰枯不平现象，下半年明显电力不足，且随 着我县经济发展，电能不足的现象将日益严重。因此，大力开发资 源，提高水能利用率，充分发挥资源优势，对我县经济发展及电力 33 平衡均起到重要的作用。 本工程按照水电201143 号中农村水电增效扩容改造项目初 步设计指导意见要求，对山口水电站进行增效扩容改造，工程采 取对影响水能的建筑物进行维修加固，同时对机电设备进行更新及 自动化改造，达到“无人值班，少人值守”的现代化要求。 4.2 径流调节计算径流调节计算 4.4.14.4.1 基本资料基本资料 本工程占我县电力比重较小，依据小型水力发电站设计规范 ， 山口电站设计保证率取 85%，以丰、中、枯实测代表年法进行水能 规划。根据选择代表年的原则，选取频率接近（丰：15%、中： 50%、枯：85%）但稍偏不利的年份为代表进行操作，经比较代年选 择如下： 丰水年 1970 年 （经验频率：p=14.71%） 中水年 1981 年 （经验频率：p=50.00%） 枯水年： 1964 年 （经验频率：p=85.29%） 根据先峰站丰、中、枯三个实测代表年逐日平均流量系列，通 过面积相关法换算可得到山口电站区间（大塅水库山口电站坝址 区间集雨面积 278.5 平方公里）丰、中、枯三个代表年的逐日平均 流量系列，然后分别加上大塅电站对丰、中、枯年份来水进行调节 之后的逐日发电下泄流量（采用大塅电站初设中提供的逐月发电下 泄流量） ，即得到山口电站坝址处的实际逐日平均流量系列。见表 2.3.2、2.3.3、2.3.4。 34 各代表年大塅水库逐月发电调节流量 月 年 123456789101112 197014.7620.027.8425.6147.6024.5840.3218.8830.0515.8318.1618.70 198114.2318.6817.3528.2517.1523.5625.6016.8110.6416.8223.4513.25 196413.0310.4313.3015.5813.2425.5911.6612.2511.179.6710.210.72 山口水电站坝址丰水年（1970 年）逐日平均流量表 表表 2.3.2 月 日 一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月 十一 月 十二 月 116.3522.3135.2651.0360.2529.8559.922.9435.9422.8420.9724.43 216.3522.0142.6443.1471.133052.1922.735.6221.8820.9735.12 316.3521.8942.8937.1860.4529.749.1322.463421.2520.8635.75 416.4522.0136.8433.5458.5429.448.5622.4636.5720.9520.8633.05 516.6522.2134.9131.7179.529.1351.7822.3538.120.520.8628.49 616.8621.8939.6230.8271.7629.5551.7722.2436.920.2520.7526.06 716.5621.8940.6830.5462.6529.748.5322.1334.620.0120.6425.22 816.5622.2136.8430.1975.8730.6357.6922.133419.8920.6424.59 916.6523.0634.7448.51207.0940.5386.7522.3533.6319.7820.6423.67 1016.7722.6433.34123.67129.2432.8265.5921.9134.4719.5420.5323.25 1116.7722.3132.586.477.7630.7956.1124.7738.8619.5420.5323.52 1216.5622.132.9657.9886.4529.464.9527.536.4119.6520.7523.52 1316.4521.84943.45116.6128.64172.172435.1719.7821.0822.88 1416.4521.6979.4836.9874.630171.3822.9434.4719.4121.0822.65 1516.9721.69103.4861.9365.4429.25