四级水电站工程初步设计报告.doc

xx省安xx县xxxxx四级水电站工程初步设计报告xx省安xx县xxxxx四级水电站工程初步设计报告目 录1 综合说明11.1 绪言11.2 水文41.3 工程地质71.4工程任务和规模91.5 工程布置及主要建筑物121.6水力机械、电工、金属结构及采暖通风171.7 消防211.8 施工211.9水库淹没处理及工程占地241.10水土保持设计241.11环境保护设计251.12 工程管理271.13 设计概算281.14 经济评价282水文332.1 流域概况332.2 气象352.3 水文资料392.4 年径流412.5 洪水572.6 施工期洪水632.7 HQ关系曲线662.8 泥沙及冰情673 工程地质693.1 工程概况693.2 区域地质概况703.3 水库区工程地质条件及评价733.4 坝址区工程地质条件743.5引水建筑物工程地质条件及评价803.6 厂房工程地质条件及评价823.7 天然建筑材料823.8 结论及建议874 工程任务和规模894.1 地区社会经济概况894.2 电网概况904.3 水利和动能924.4径流调节964.5洪水调节984.6 回水计算995 工程总体布置及主要建筑物1015.1设计依据1015.2 工程选址1025.3 工程总体布置1065.4 主要建筑物1075.4.3.3支护和衬砌型式选择1115.5设计计算1146 水力机械1296.1电站基本参数1296.2 水轮机及其附属设备1296.3 辅助机械设备1356.4 主厂房主要尺寸的确定及水力机械主要设备布置1376.5主要设备汇总表、附件及附图1387电气1487.1水电站与电力系统的连接1487.2电气主接线1487.3厂用电1497.4主要电气设备1507.5 过电压保护及接地1517.6 综合自动化1517.7继电保护1537.8直流电源1557.9通信1557.10电工试验1557.11附表、附图1558.金属结构1598.1引水隧洞进口段金属结构1598.2压力前池进水室段金属结构1598.3电站尾水闸门1599电站消防1599.1.设计依据1599.2电站消防对象15910 施工组织设计16110.1 施工条件16110.2 天然建筑材料16210.3 施工导流16210.4 主体工程施工16410.5 施工交通及施工总布置16510.6 施工总进度16711 淹没处理和工程占地16911.1 淹没处理设计16911.2 工程占地17212 环境保护及水土保持设计17412.1 环境保护设计17412.2 水土保持设计17813 采暖通风及消防设计19713.1 采暖通风19713.2 消防设计19914劳动安全与工业卫生20214.1设计依据20214.2工程概述20314.3危害因素分析20414.4工程主要防范措施20514.5工程施工安全设计20914.6安全标志21014.7安全应急措施21014.8防范设备和设施的设置21114.9预期效果及评价21114.10安全与卫生机构设置及人员配置21214.11投资概算21215节能设计21315.1 工程概况21315.2编制依据21315.3 耗能项目21315.4 能源供应状况分析21415.5 耗能指标21415.6 优化设计21415.7能源成本分析21516工程概算21616.1投资主要指标21616.2编制依据21616.3 设计概算编制说明21617 融资方案21917.1资本金筹措21917.2分年投资使用计划21918 经济评价22018.1概述22018.2财务评价基础数据与参数选取22118.3不确定性分析22418.4财务评价结论22519 国民经济评价22619.1影子价格及主要参数选取22619.2投资费用调整22719.3国民经济效益估算22719.4国民经济效益费用流量表22719.5国民经济评价指标22819.6国民经济评价结论228281 综合说明1.1 绪言原水利部东北勘测设计院在1990年6月编制的二道松花江水资源开发利用规划报告中，推荐二道松花江干流河段的水能开发为三级开发，即由上至下分别为两江水电站、大估江水电站、西金沟水电站三个梯级水电站，同时又在其支流古洞河上、大估江水库回水末端布置了西江水电站。由于淹没损失大，多年来，原西江方案一直未能得到实施。为此，吉林省吉利水利水电工程监理咨询中心于2005年6月编制了二道松花江水资源开发利用规划补充报告，提出用多梯级开发小水电站代替西江高坝电站的方案，将梯级开发的水力动能指标和淹没补偿指标等进行比较。经比较“梯级方案”远优于“一级方案”，“梯级方案”经济合理，技术可行，为规划补充推荐方案。梯级方案共7个梯级电站，分别为：富尔河一级电站、富尔河二级电站、富尔河三级电站、古洞河一级电站、古洞河二级电站、古洞河三级电站、古洞河四级电站。吉林省发展与改革委员会以吉发改农经字200688号文件批准了此方案。本建设项目为古洞河四级水电站工程，2008年9月，吉林市水利水电勘测设计研究院完成了该项目的可行性研究工作，2008年12月，吉林省发展与改革委员会以吉发改审批字2008874号文对可行性研究进行了批复。2009年3月9月，吉林省银河水利水电新技术设计有限公司受延边鑫河电站有限公司的委托，经现场查勘、地质勘测、内业设计，完成了工程的初步设计工作并报送省水利厅审查总站接受行业审查。审查结论认为：由于初步设计投资金额远超可研编制时工程估算投资15%以上，且装机容量有所调整（由2800kw调为3125kw），应重新编制可研报告。故延边鑫河电站有限公司委托我公司重新编制可研并已于2011年6月经由省发改委以吉发改审批2011678号文进行了批复。本初设是在新做可研的基础上，根据专家评审结论重新修改而成。1.1.1 勘测设计简要过程受建设单位委托，吉林省银河水利水电新技术设计有限公司承担了古洞河四级水电站工程的初步设计工作。于2009年4月8月开展了工程测量和地质勘察等工作。为更好地完成本设计工作，建设单位与设计单位邀请有关专家到工程现场进行了技术察勘，专家们在工程选址、引水方案等方面为本次设计提出了许多宝贵意见，为本项工程设计提供了技术支持。1.1.2工作任务安图县古洞河四级水电站是以发电为主的引水式水电站，供电范围确定为安图县电网，近期设计水平年为2015年。1.1.3 工程建设缘由安图县现有12个乡（镇），209个行政村、屯，总人口约21.74万人，根据人口自然增长率1.2%，国民经济增长率5%，到2015全县人口将达到24.42万人，工农业总产值19.65亿元。全县主要工业生产有森林采伐、机械修配、矿产、医药、酒业、水力发电等。农业生产以人参栽培、粮食生产及山区特产种植、养殖业为主。至2007年底，包括国、省市营企业在内，安图县工业企业总户数256户，其中国、省、州营规模工业企业5户，县属规模工业企业50户，总资产值11.63亿元。对电力能源依赖性较强。随着安图县工农业生产的持续发展和人民生活水平的不断提高，对电力的需求量将越来越大。随着工业经济的不断发展，全县的用电需求也将呈高速增长态势。据供电和农电部门测算，全县的用电量每年以8的速度递增，预计到2015年全县用量总量将达到9.6亿度。因此，利用安图县境内古洞河丰富的水力资源，加快兴建一批小水电，是缓解本县日益严重的电力电量不足的主要措施，也是带动本地区经济发展，早日脱贫致富的有效途径之一。另外，随着人类环境保护意识的不断提高，一方面应积极地改善和提高人文环境，另一方面，还要努力地保护自然生态环境。为了保护森林植被、防风固沙、减少和避免水土流失，国家适时出台了一系列相关政策，其中之一就是鼓励地方、企业、个人积极投资兴建小水电，另外大力支持农村、乡镇居民，特别是以木材为主要生活燃料的地区采取“以电代柴”，“以电养电”的措施，这就为具有丰富水力资源的安图县经济发展带来生机和推动作用，特别是对古洞河流域的小水电开发，提供了良好契机，为众多投资者开创了有利条件。本电站是本流域梯级水电站开发的水电站之一。古洞河四级水电站坝址位于延边地区安图县古洞河与富尔河汇合口上游27.5km处的古洞河上，是一座以发电为主的小型水电工程。电站坝址以上集水面积1772 km2，本次设计的电站装机容量3125kW，多年平均发电量907万kWh，年利用小时数2903h。工程建成后，可缓解安图县电网中电力电量需求的压力，减轻省电网的供电压力。将使电源结构趋于合理，电网运行条件得到改善。既能减少火电机组因燃煤而产生的大气污染，又能电力就地平衡，节省供电输送运行费。此外，还能为繁荣地区经济，增加税收创造有利条件。因此修建古洞河四级水电站是十分必要的，也是势在必行的。1.1.4可行性研究报告的主要结论2011年6月，吉林省发展与改革委员会以吉发改审批字2011678号文对xx省安xx县xxxxx四级电站可行性研究报告进行了批复。批复结论为：该工程是以发电为主的水利枢纽工程。工程属小()型水电站工程，工程等别为等，拦河闸、厂房均为5级建筑物，临时性水工建筑物为5级。拦河闸设计洪水标准为二十年一遇，校核洪水标准为一百年一遇。电站为引水式水电站，可研批复的电站装机容量为3125kw，电站最大水头10.76m，最小水头8.83m，设计水头10.27m。电站引用流量为38.45m3/s，多年平均发电量907104kw.h，拦河闸型式为混凝土自控翻板闸门，闸顶高程为537.5m，闸门挡水高度为3.0m，电站总投资为5751万元。1.2 水文1.2.1 流域概况拟建的古洞河四级电站座落于延边朝鲜族自治州安图县境内，位于古洞河的中上游河段。处于已建的古洞河一级电站上游15.9km处，坝址处地理位置为东经12801210，北纬4204606。电站集水面积1772km2。古洞河为二道松花江上游右岸的一级支流，发源于合龙县卧龙乡甑峰岭山脉老岭峰东谷，河口地理位置为安图县两江乡两江口。河源地理位置为东经128041，北纬42031，河源高程1325m。河口地理位置为东经128004，北纬42039，河口高程466m。流域内最高山顶高程为1500m。古洞河流域形状似扇形，水系发达，主要水系在安图县境内。河道全长为156.6km，在安图县境内长约90km。河道坡度较陡，平均河道坡度为2.2。河道弯曲，河道宽度变化较大，在80150m范围内。河道转弯处多砾砂石，河床多卵石，河水清澈见底，河道较稳定，河床基本无冲淤变化，河床多呈不对称的“V”型。 安图县古洞河流域水资源丰富，亟待开发利用。1.2.2气象本流域属北寒温带大陆性季风气候区，主要受西伯利亚高压和太平洋季风影响，其气候特征是季分明，温差较大。春季干旱多风，夏季湿润多雨，秋季凉爽多雾，冬季寒冷漫长。由于长白山脉的山体走向与海岸线一致，阻挡了冬季盛行的西北寒流和夏季盛行的东南、西南暖湿气流，这一天然的屏障成为气候变化的分水岭，分割着气温和降水，致使山体两侧形成两道截然不同自然景观。加之长白山的山体高大，影响整个东亚地区的大气环流、天气系统，使本区的气候具有山地气候的共同特点。流域内的大暴雨一般由北上台风形成，降水分布自西南向东北递减。以松江气象站为例，多年平均降水量在673.0mm，降水的年内分配不均匀，多集中在69月上旬，尤其集中在7、8月份，占全年降水总量的70%左右，历年最大降水年份为1978年。天池附近是降水的高值区，据天池气象站资料统计，多年平均降水量达1330mm。冬季从11月开始到次年3月为降雪期，降雪量约占全年降水量的48%。流域内的大暴雨一般由北上台风形成，一次暴雨过程约为3天，但主要雨量集中在12天内。本次设计的气象资料主要采用松江气象站的统计资料，多年平均气温为2.4，7、8月份平均气温在19左右，极端最高气温34.6，发生在1988年8月份。一月份平均气温-18.5左右，极端最低气温-42.8，发生在1987年1月份。流域内冬季多西风和西北风，夏季多东南风，多年平均风速2.5/m，最大风速为22 m/s，发生在1970年6月份，相应风向为南风。 最大冻土深186mm，发生在1966年3月份。多年平均日照时数为2351.1h。无霜期日数为111天。1.2.3 年径流本次年径流计算选用吉林省水文水资源局经过审定后大甸子站19562005年实测系列(n=50)成果计算。根据电站设计的要求，进行了保证率为P=15%、50%、85%的径流年内分配计算。在设计参证站大甸子站实测系列中分别选取丰、平、枯接近设计频率径流值的设计代表年，年径流成果见表1.2.1。P(%)155085Qp(m3/s)23.9816.9411.49典型年年 份196319691976实测21.616.410.2还原23.2816.7111.29年 份198119881977实测23.215.011.2还原24.2116.3711.89表1.2.1 大甸子站各保证率典型年径流成果表1.2.4 洪水古洞河四级电站设计洪水采用两种方法计算：面积比法、地区综合法。首先计算设计参证站大甸子站设计洪水，再分别用面积比法和地区综合法计算古洞河四级电站坝址处设计洪水。经比较采用了地区综合法的计算成果。古洞河四级电站坝址设计洪水成果见表1.2.2。表1.2.2 古洞河四级电站坝址设计洪水表(m3/s)CvQmp(m3/s)P=0.33%P=1%P=2%P=3.3%P=5.0%P=10%P=20%262.70.91140411249498227225513851.2.5施工期洪水本次设计的施工期洪水采用地区综合线的方法推求。施工期洪水成果见表1.2.3。表1.2.3 古洞河四级站施工期洪水成果表站名面积(km2)汛别均值(m3/s)CvP(%)Qp(m3/s)古洞河四级1772春汛1930.6254271035220275秋汛42.70.9851271095.22064.81.2.6泥沙大甸子水文站在19581968年期间曾进行了含沙量观测及计算，其多年平均输沙量为2.65万吨，侵蚀模数为15.5t/km2。该成果与1984年吉林省水利厅刊印的吉林省水资源成果中的模数分区图进行比较，查分区图为1050t/ km2，说明该流域河流含沙量较少，实际观察河水常年清澈见底，其原因是上游森林茂密，植被较好，基本无水土流失现象。本次设计采用侵蚀模数为大甸子站实测成果为15.5t/km2(悬移质)，推移质按悬移质的10%计。古洞河四级站年输沙总量为3.015万吨，输沙量很小可忽略不计。输沙季节主要在48月份，占全年总输沙的80%以上。1.2.7冰情该流域河流初冻期一般为10月下旬，稳定封冻期为11月中旬，开河一般在4月中旬，完全解冻为4月下旬，稳定封冻期为147天。河流年最大冰层厚度在1m左右，河心厚度一般在0.8m左右。春季开江形式一般为文开，比较平稳。1.3 工程地质1.3.1 区域地质概况 古洞河是二道松花江上游右岸的一级支流，发源于合龙县卧龙乡甑峰岭山脉老岭峰东谷，河口位置为安图县两江乡两江口。区内出露的地层主要有：太古界鞍山群，元古界震旦系，古生界志留泥盆系、石炭系、二迭系，中生界侏罗系、白垩系，新生界第三系和第四系。本区在构造体系上位于阴山天山复杂东西构造带的东端与新华夏构造体系锡霍特张广才岭隆起带相交地区，地质地构造较为复杂。据2001年国家地震局编制的国家标准（GB18306-2001）1/400万中国地震动参数区划图，工程区地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为度。 本区地下水按埋藏条件可分为孔隙潜水和基岩裂隙水二种类型。1.3.2 水库区工程地质条件及评价库周山体连续性好，未见通向库外的断裂构造，且水库正常蓄水位较低，故水库不存在永久外渗的地形地质条件。库周地形较平缓，边坡稳定性好，故不存在岸坡稳定问题。库区居民点均分布在正常蓄水位之上，且无大面积耕地，故没有浸没影响。库区固体径流量不大，河流带入的泥沙量小，水库不存在淤积问题。1.3.3坝址区工程地质条件及评价坝基上部由第四系冲积物级配不良砾，虽然级配不良砾承载力较高，但呈强透水性，且易发生渗透破坏，故不宜作为坝基础。坝基出露的基岩为华力西晚期花岗岩，承载力高、抗风化能力强、岩石坚硬，且呈中等风化状态和弱透水性，故可作为坝基础。基坑开挖时，由于地下水位较高，应加强施工排水。1.3.4引水建筑物工程地质条件及评价引水隧洞进(出)口段上覆岩体较单薄，节理较发育，山体自然边坡稳定性较好，洞室稳定性稍差。洞身段普遍埋藏较深，岩体新鲜完整，工程地质条件较好。洞内仅见有二条断层，两断层均为陡倾角断层，规模较小，对围岩稳定无大影响。但与节理易构成不利组合，出现岩体失稳，须加强支护。1.3.5 厂房工程地质条件及评价厂房呈NE向布置，轴向N41E，布置于输水隧洞出口古洞河右岸一级阶地上，地形平缓，地面高程527m530m。厂房地段上部为冲积上覆级配不良的砾，下伏基岩为华力西晚期。地基承载力建议值：级配不良砾300Kpa，全风化花岗岩200Kpa250Kpa，强风化花岗岩1000Kpa。由于级配不良砾渗透系数达K=3.9210-2cm/s，属于强透水层，基坑开挖时要加强施工排水。1.3.6天然建筑材料 本工程所需混凝土骨料、块石料的质量和储量均能满足设计要求。混凝土骨料运距近，且开采运输条件均较好。仅细骨料堆积密度偏小，孔隙率偏大，含泥量偏大且含有少量泥块；粗骨料堆积密度偏小、吸水率偏大，含泥量偏大；其它各项指标均合格，质量一般。块石料岩性为燕山期花岗岩，质地坚硬，各项指标均合格，开采运输条件均较好。1.4工程任务和规模1.4.1 经济发展概况安图县位于吉林省东部，全县国土总面积7438km2，其中：林地面积6468km2，耕地面积274km2，草地面积64km2，其他面积632km2。全县现有12个乡（镇），209个行政村屯，总人口约21.74万人，工农业总产值11.63亿元。根据人口自然增长率为1.2%，国民经济增长率5%，到2015年全县人口将达到24.42万人，工农业总产值为19.65亿元。全县主要工业生产有森林采伐、机械修配、矿产、医药、酒业、水力发电等。农业生产以人参栽培、粮食生产及山区特产种植、养殖业为主。1.4.2河流开发情况古洞河梯级开发共4个梯级电站，分别为：古洞河一级电站、古洞河二级电站、古洞河三级电站、古洞河四级电站。本次设计的古洞河四级水电站是规划批准的古洞河流域梯级开发方案中的梯级电站之一，位于梯级开发的最上游。1.4.3工程任务安图县古洞河四级水电站的开发任务是以发电为主，兼有旅游等综合利用效益。1.4.4工程规模安图县古洞河四级水电站是一座以发电为主的水利枢纽工程，坝址以上集水面积1772km2。电站总装机容量3125kW。在可行性研究报告中，本电站水利枢纽工程等别为别为等，本次初步设计复核，符合防洪标准（GB50201-94）及水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）的规定，符合xx省安xx县xxxxx四级水电站可行性研究报告评估意见。本次设计仍采用可研设计的等别，即工程等别为等，工程规模为小()型。1.4.5正常蓄水位的确定可研阶段对正常水位的确定进行了论证，由于受淹没耕地和林地以及地形条件与地质条件等因素的制约，古洞河梯级电站规划阶段并不完全按最优上下游水位衔接确定梯级电站正常水位和尾水位。本电站虽然是梯级电站，但处于梯级开发的最上游，正常水位和尾水位不影响下级电站机组出力。本阶段设计拟定了相同装机容量，在537.0m、537.5.0m和538.0m三个正常蓄水位方案下进行了比较，综合考虑各种因素后，本阶段采用正常蓄水位为537.5m。表1.4.1 正常蓄水位比较表项目单位方案一方案二方案三正常蓄水位M537.0537.5538.0电站装机容量kW312531253125加权平均水头M 9.75 10.2710.77年均发电量万kWh862.54907.23951.40装机利用小时数h276029033044工程投资万元5503.005694.066136.53单位电能投资元/kWh6.386.276.451.4.6装机容量选择根据本电站坝址处径流资料及电力系统负荷预测成果，分别拟定了2755kw、3125kw、3300kw三个装机容量方案进行比较。经技术经济指标分析，确定装机容量为3125kw，年利用小时为2903h。表1.4.2 装机容量选择方案比较表单位方案1方案2方案3装机容量（kw）275531253300年发电量（万kw.h）865.26907.23917.45年利用小时（h）314129032780水量利用系数70.46%73.56%74.31%工程总投资（万元）5619.635694.065724.33电能增量（万kw.h）41.9710.22投资增量（万元）74.4330.27投资增量/电能增量（元/kw.h）1.772.961.4.7 工程规模古洞河四级水电站各项工程技术指标见表1.4.3。表1.4.3 古洞河四级水电站主要技术指标 项 目单 位指 标电站装机容量kw3125设计引水流量m3/s38.45平均水头m10.27最大水头m10.76最小水头m8.83多年平均发电量104kw.h907.23装机利用小时h29031.4.8工程建设的可行性水资源充沛安图县古洞河四级水电站渠首闸址位于安图县城至长白山公路74km处，坝址以上集水面积1772hm2，水资源充沛。拦河坝与厂房基岩埋藏深度较浅，且河岸基础稳定。修建安图县古洞河四级水电站除上述有利条件外，在调动企业、个人投资的积极性，发展地区经济等方面均是可行的。1.4.9 工程建设的必要性全县现有12个乡（镇），209个行政村、屯，总人口约21.74万人，根据人口自然增长率1.2%，国民经济增长率5%，到2015全县人口将达到24.42万人，工农业总产值19.65亿元。全县主要工业生产有森林采伐、机械修配、矿产、医药、酒业、水力发电等。农业生产以人参栽培、粮食生产及山区特产种植、养殖业为主。至2007年底，包括国省市营企业在内，安图县工业企业总户数256户，其中国省市营规模工业企业5户，县属规模工业企业50户，总资产值11.63亿元。对电力能源依赖性极强。现在全县的几家重点企业就因电力短缺，已处于停产和半停产状态。随着安图县工农业生产的持续发展和人民生活水平的不断提高，对电力的需求量将越来越大。根据调查，2007年，全县年度总发电量为2.4亿度左右，随着工业经济的不断发展，全县的用电需求也将呈高速增长态势。据供电和农电部门测算，全县的用电量每年以8的速度递增，预计到2015年全县用量总量将达到9.6亿度。因此，利用安图县境内古洞河丰富的水力资源，加快兴建一批小水电，是缓解本县日益严重的电力电量不足的主要措施，也是带动本地区经济发展，早日脱贫致富的有效途径之一。本电站是一座以发电为主的小型水电工程。电站坝址以上集水面积1772 km2，电站装机容量3125kW，多年平均发电量907万kWh，工程建成后，可缓解安图县电网中电力电量需求的压力，减轻省电网的供电压力。将使电源结构趋于合理，电网运行条件得到改善。既能减少火电机组因燃煤而产生的大气污染，又能电力就地平行，节省供电输送运行费。此外，还能为繁荣地区经济，增加税收创造有利条件。随着人类环境保护意识的不断提高，一方面积极地改善和提高人文环境，另一方面，还要努力地保护自然生态环境。为了保护森林植被、防风固沙、减少和避免水土流失，国家适时出台了一系列相关政策，其中之一就是鼓励地方、企业、个人积极投资兴建小水电，另外大力支持农村、乡镇居民，特别是以木材为主要生活燃料的地区采取“以电代柴”，“以电养电”的措施，这就为具有丰富水力资源的安图县经济发展带来生机，特别是对古洞河流域的小水电开发，提供了良好契机，为众多投资者开创了有利条件。本电站是本流域梯级水电站开发的水电站之一，因此修建古洞河四级水电站是十分必要的，也是势在必行的。1.5 工程布置及主要建筑物1.5.1 工程等别及标准安图县古洞河四级水电站装机容量为3125Kw，根据小型水力发电站设计规范（GB50071-2002），本工程属小()型水电站，工程等别为等，拦河闸、厂房均为5级建筑物，临时性水工建筑物为5级。拦河闸设计洪水标准为二十年一遇，校核洪水标准为一百年一遇，厂房设计洪水标准为二十年一遇，校核洪水标准为五十年一遇。1.5.2 工程选址1.5.2.1坝址和厂址选择方案比较可行性研究阶段，进行了两个坝址的方案比较。所选坝址分别位于古洞河与古洞河汇合口上游21.7km处和22.4km处的古洞河上。本次设计，根据实测地形图成果对坝址进一步进行了选择和论证。方案一：上坝线坝址选在安图县城至长白山公路74.24km处的古洞河上。方案二：下坝线坝址选在安图县城至长白山公路74.74km处的古洞河上。经方案比较，本次设计推荐方案一，即：坝址选在安图县城至长白山公路74.24km处的古洞河上。1.5.2.2坝型选择方案比较在安图县古洞河四级水电站可行性研究设计中，进行了拦河闸与溢流实用堰两个方案的比较，本阶段对可研所选择的两种坝型又进一步作了比较和论证。方案一：拦河闸方案拦河闸选用水力自动翻板闸门。方案二：实用堰方案坝址处河道宽度约为100m，实测河道平均比降2.4，为不影响河道行洪，不宜减缩河道行洪断面。如修建固定溢流坝，坝址处河道行洪断面将减小，将影响河道行洪。经进行技术比较，本次设计推荐方案一，即：水力自控翻板拦河闸方案。1.5.3 工程总体布置工程布置首先满足建筑物正常工作的要求，保证在各种运行条件下，都能完成所承担的任务。此外，工程对外和内部交通线路也要合理布置，以便满足交通运输的要求。工程布置与施工方法和施工进度综合考虑，力求施工方便，程序简单，工期短，劳动力省。在技术可行的条件下，力求经济最优，且应在满足建筑物的稳定、强度、运用及远景规划等要求的前提下，使工程的总造价和年运行费用最低。在不影响运用且不互相矛盾的前提下，应尽量发挥建筑物的综合利用能力。本工程枢纽由拦河闸、引水隧洞、压力前池、压力钢管、厂房、升压站等组成。拦河闸采用水力自动翻板闸，拦河闸垂直水流方向结构总长度97m。引水隧洞采用无压洞结构，隧洞入口位于拦河闸左岸上游桩号0-030.46m处。根据工程布置要求，发电引水隧洞长1404m，纵坡i=1/1500，断面为城门洞形，进水口设有工作闸门和检修闸门，进口前设拦污栅。隧洞末端接压力前池。压力前池顺水流方向水平投影结构长度49.8m，由扩散段、前室段、进水室段组成。压力前池下接两根主压力管道，管径分别为2.8m和1.5m，主压力管道于压力前池后的伸缩节后分叉。管径为2.8m的主压力管道的两根分叉管直径均为2m。管径为1.5m的主压力管道的两根分叉管直径分别1.3m和0.7m。电站厂房主要由主厂房、副厂房、开关站组成。电站装机3125kw，共四台机组。主厂房为地面式厂房，长49.0m，宽14.0m，高25.7m。副厂房位于主厂房上游侧，分两层布置，长49.0m，宽11.0m。电站升压站占地面积3722.5m2，电气设备采用中式布置。1.5.4主要建筑物布置1.5.4.1拦河闸工程布置拦河闸主要由闸前铺盖段、闸室段组成。其中闸前铺盖段顺水流结构长度8m，闸室段顺水流方向结构长度7m。闸室垂直水流方向总长97m，在右侧设置一泄水闸。拦河闸主体结构主要由自动翻板闸门与闸基础组成，闸面板选用定型的水力自动翻板闸门，共13扇，闸基础采用毛石混凝土外包钢筋混凝土结构。本设计闸下消能防冲设施采用铅丝石笼结构。石笼顺水流向总长19.04m，前7.04m为1.0m厚铅丝石笼结构，后接12.0m长0.3m厚的铅丝石笼护底。为保持拦河闸上、下游岸坡的稳定，上、下游两岸采用悬臂式混凝土直墙防护。防护长度分别为：下游左、右岸各19.04m；上游右岸29.31m，上游左岸56m（含隧洞进口左、右岸）。自动翻板闸门兼做泄洪闸，闸前泄洪水位通过闸门整定装置来实现，本次设计整定为：当水位超过正常水位0.19m时闸门自动缓缓开启，闸门开度随闸前水位的升高而加大，当闸前水位超过正常水位0.5m时闸门全开。为满足坝址至厂房间脱水段河道的生态用水需要，在河道右岸设置一泄水闸，电站关闸发电时用于生态放流，同时，该闸还兼做冲沙闸，用于排沙。泄水闸净过流宽度2m，闸门采用铸铁闸门结构，采用手电两用启闭机启闭。1.5.4.2 引水隧洞引水隧洞采用无压洞，发电引水隧洞长1404m，纵坡i=1/1500，断面为城门洞形，进水口底板高程534.0m。进水口孔口尺寸为4.8m4.7m（宽高），由一孔平板钢闸门控制，进口前设拦污栅。根据地勘成果，隧洞进口段前50m及出口段后40m围岩类别为类，洞身有两段总长30长的围岩类别为类，其余围岩类别为及类。为减少洞体开挖工程量及弃渣工程占地，经经济与技术分析比较，本次设计拟对全段隧洞采用混凝土衬砌。衬砌厚度根据围岩类别确定。本次设计、类及类围岩洞顶及洞壁采用钢筋混凝土护砌，衬砌厚度分别为25cm、40cm。类围岩段洞壁及洞底采用素混凝土衬砌，洞壁衬砌厚度15cm，洞底衬砌厚度15cm。1.5.4.3压力前池设计压力前池由扩散段、前室段、进水室段及重力墙组成。重力墙后与压力管道衔接。压力前池扩散段首端与引水隧洞末端连接，该段长29.48m。末端宽16.2m，水平扩散角为12度。前室段长11.12m，宽16.2m，钢筋混凝土结构，底板高程为527.50m，墙顶高程为538.40m。进水室段长9.2m,两条主压力钢管进水室宽度分别为2.4m和4.0m，进水室底板高程528.00m，钢筋混凝土结构，进水室内设有拦污栅，拦污栅后设有机组事故平板钢闸门，两条主压力钢管平板钢闸门孔口尺寸分别为1.5m2.4m和2.8m4.0m，配备2台液压启闭机。1.5.4.4 压力管道4台机组选用2根主压力管道，即：2台1250kw机组采用1根主压力管道，管径为2.8m，1台500kw和1台125kw机组采用一根主压力管道，管径为1.5m。两根主压力管道于压力前池后的伸缩节后分叉，管径为2.8m的主压力管道的两根分叉管直径均为2m，管径为1.5m的主压力管道的两根分叉管直径分别1.3m和0.7m。直径2.0m的两根分叉管通向2台1250kw水轮机，直径1.3m的分叉管通向500kw水轮机，直径0.7m的分叉管通向125kw水轮机。1.5.4.5 厂房和升压站厂区主要由主厂房、副厂房、升压站组成。电站厂房为引水式地面厂房，厂内装有4台水轮发电机组，水轮机型号分别为：2台ZDJP502-LH-180（+5）、一台ZDJP502-LH-120（0）、一台ZDJP502-LJ-60（0）；发电机型号为：2台SF1250-28/2150，1台SF500-18/1730、1台SF125-10/740，总装机容量为3125kw。主厂房长为49m，宽为14m。机组间距分别为10m、8m、6m。机组安装高程为525.12m，水轮机层地面高程为526.50m，吊车轨顶高程为540.14m。厂房基础坐落在砂砾石基础上。副厂房位于主厂房上游侧，副厂房结构尺寸为：长49m，宽11m；副厂房地面高程为：一层，526.50m，二层，532m。升压站位于主厂房左侧，地面高程为532m，占地面积3722.5m2。1.5.4.6尾水设计尾水渠为人工挖掘渠道，宽度29.14m，与下游天然河道斜交。为减少占地，左、右岸均采用悬臂式钢筋混凝土直立墙防护结构。其中，右岸防护长度43m，左岸防护长度110m。尾水渠道设计泄流量38.45m3/s 。1.6水力机械、电工、金属结构及采暖通风1.6.1水轮机及其附属设备1.6.1.1水轮机型式选择本电站水头范围为10.76m8.83m，在此水头段适用的机型为轴流式和贯流式水轮机，由于机组容量较小，转轮直径较小，贯流机只能选择轴伸贯流机组。根据现有模型转轮资料，并征询了国内有关制造厂商，可供选用的模型转轮有ZDJP502、ZD560a、GD006。经方案比选本工程采用了ZDJP502转轮。根据ZDJP502转轮在国内电站已经使用的经验和因避免空蚀所需的开挖深度进行分析，电站初定ZDJP502转轮的单位流量1=1.49m3/s。根据本电站装机容量3125 KW，为使冬季小流量能够尽量多发电，经过技术经济比较,结合运行、维护、管理方面,选择了 1250kw2500kw125 kW方案。1.6.1.2水力机械辅助设备选择起重设备选用一台10t电动单梁（低速）桥式起重机，跨度12m，起升高度16m。技术供水系统技术供水系统主要用于发电机轴承冷却器、水轮机主轴密封、厂内生活等用水。技术供水采用水泵供水方式，全厂设三台供水泵，两台工作，一台备用,从前池取水。水泵型号为KQB50-20,参数为Q=12.5m3/h，H=20m，Pa=1.5kW。高压压缩空气系统选用二台SF-1/4型空气压缩机，参数为P=4.0MPa，Q=1m3/min， P=18.5Kw；选用一只1.0m3储气罐，额定压力3.0MPa，用于压力油罐用气，空压机的起停由压力开关自动控制。低压压缩空气系统本系统主要用于机组的正常制动用气、水轮机检修密封、吹扫和风动工具用气等。电站选用二只3m3储气罐和2台SF-1.2/8型空压机，参数为P=0.8MPa Q=1.2m3/min， P=15Kw。空压机的起停由储气罐或气管上的压力开关自动控制。1.6.2 电工1.6.2.1接入电力系统方式古洞河四级水电站初选装机4台，其中单机容量1250kW机组2台，机端电压为6.3kV，功率因数为0.8； 单机容量为500kW和125kW机组各1台，机端电压为0.4kV，功率因数为0.8。总装机容量3125kW。保证出力为584kW，年利用小时数为2903h，多年平均发电量907104kWh。根据水电站的动能特性和电业部门系统规划设计，确定本电站采用66kV级电压接入系统，出线回路1回，并网地点为附近66kV变电所。1.6.2.2 电气主接线基于本电站出线单一的具体情况，将发电机电压侧和升高电压侧接线相结合，共拟定二个电气主接线方案进行技术经济比较。方案一, 机端电压为6.3kV的发电机电压侧采用扩大单元接线，通过1台3150KVA 的变压器将电能送入系统；机端电压为0.4KV发电机电压侧采用单母线接线，通过1台800KVA 的变压器将电能送入系统。升高电压侧采用单母线接线。方案二, 机端电压为6.3kV的发电机电压侧采用发-变组接线，通过2台1600KVA 的变压器将电能送入系统；机端电压为0.4KV发电机电压侧及升高电压侧接线方案与方案一相同。通过对上述方案的技术经济比较和综合分析,推荐方案一作为选定方案。1.6.2.3 厂用电本电站厂用负荷供电电源一回取自机端6.3kV母线，经一台125kVA的变压器降压至0.4kV后接入厂用母线上；另一回直接取自0.4KV发电机母线。1.6.2.4坝区供电坝区供电由0.4kV厂用电直接供电。1.6.2.5主要机电设备选择主要电气设备根据技术先进、经济合理、运行维护方便和安全可靠的原则进行选择, 同时必须满足有关规程、规范的要求。电站主变压器初选1台S9-3150/63 6622.5%/6.3kV型自冷式升压电力变压器和1台S9-800/63 6622.5%/0.4kV型自冷式升压电力变压器。电站厂用变选用1台SCR-125/10 6.35%/0.4kV型干式变压器和1台SCR-125/10 10.55%/0.4kV型干式变压器。6.3kV发电机电压侧选用KYN28A型中置式手车柜，内装设VBG-12M型真空断路器。0.4kV发电机电压侧选用GCS型中置式抽屉柜，内装设CW1-2000系列智能型万能断路器。厂用低压配电柜选用GCS型抽屉柜。66kV侧断路器选用LW9-72.5型SF6断路器, 隔离开关选用GW5-60型。1.6.3 金属结构本电站金属结构主要包括引水隧洞进口工作闸门、检修闸门、拦污栅，压力前池进水室工作闸门、检修闸门、冲沙闸门及拦污删、厂房尾水闸门。1.6.3.1引水隧洞进口段金属结构引水隧洞进口设一扇工作闸门、检修闸门及拦污栅。工作闸门和检修闸门为平板钢闸门，孔口尺寸为4.8m4.1m，各配备1台手电两用螺杆启闭机。拦污栅为活动式拦污栅，采用定型产品。结构尺寸为6.2m5.2m，栅条间距为50mm。配备GQ型格栅清污机。1.6.3.2压力前池进水室段金属结构压力前池进水室进口共设二扇工作闸门、两扇拦污栅。工作闸门采用定型铸铁闸门，孔口尺寸分别为4.0m3.176m，2.4m2.176m分别配备1台液压启闭机，闸门关闭时间小于2分钟。拦污栅为活动式拦污栅，采用定型产品。结构尺寸分别为4m10m，2.4m10m，栅条间距为50mm。配备GQ型格栅清污机。1.6.3.3电站尾水闸门电站尾水闸门采用平板钢闸门，孔口尺寸分别为5.14m2.018m，5.14m2.018m，3.43m1.71m，3.0m2.5m，配备4台固定式手电两用螺杆启闭机。1.7 消防对厂房和机电设备, 特别是电气设备的防火，配置足够的1211灭火装置等措施等措施。水电站各建筑物和构筑物为钢筋混凝土结构,为非燃烧体, 其耐火等级均能达到二级。本电站的发电厂房的火灾危险性类别属丁类, 1.8 施工1.8.1 施工条件安图县古洞河四级水电站右岸为安图县城长白山公路，工程区对外交通较便利。拦河闸施工区与厂房施工区均需要跨河修建临时交通工程。本电站枢纽工程主要由拦河闸、引水隧洞、压力前池、压力管道、电站厂房、升压站等组成。主要建筑材料水泥、钢材、木材、汽油、柴油等自安图县购买。通过公路运至工地仓库。施工及消防用水采用古洞河水；生活用水取至地下水。工地供电主要供给各施工工厂、供水系统等的用电，总容量为200KVA。1.8.2 施工导流及标准根据水利水电工程施工组织设计规范SDJ338-89（试行）第2.2.1、2.2.12、2.2.13条之规定，围堰结构为土石围堰与编织袋土围堰相结合，确定导流建筑物级别为级，导流建筑物洪水标准为5年洪水重现期，相应流量为275m3/s（春汛）；拦河闸右段施工时的围堰标准采用秋汛，相应流量为64.8m3/s（秋汛）。1.8.2.1 导流方式根据工程地形条件和工程结构布置形式确定导流方式为分期导流，一期导流泄水道利用束窄后河床导流，二期导流利用已完建拦河闸段导流。1.8.2.2 导流建筑物设计一期围堰垂直水流方向长40m，围堰选用土石围堰与编织袋土围堰相结合。围堰顶宽3.0 m，围堰边坡采用坡比1:1.5。二期围堰。利用已建拦河闸导流，围堰选用土石围堰与编织袋土围堰相结合，顶宽3.0m，围堰边坡采用坡比1:1.5。1.8.2.3 基坑排水本工程施工分两期导流，共划分两个基坑，即一期基坑和二期基坑。围堰堰体采用复合土工膜防渗，初期排水主要排围堰闭气后的基坑积水。经常性排水主要考虑围堰及基岩渗水、天然降水、施工弃水等。基坑排水考虑用水泵排水。1.8.3料场的选择与开采设计用天然建筑材料有混凝土用粗、细骨料，块石料等。混凝土用部分粗骨料，毛石混凝土、浆砌石所用块石利用隧洞开挖弃石料加工而成，不足部分采购商品料，材料运距57km。1.8.4主体工程施工1.8.4.1 拦河闸及冲砂闸施工a) 土方开挖采用1.0 m3挖掘机挖土，配74kw推土机，局部辅以人工开挖，一部分由8t柴油自卸汽车运至弃土场弃掉，一部分直接堆在开挖点附近，用于土方回填；土方填筑采用2 m3挖掘机装土，配59kw推土机集料， 8t自卸汽车运输，59kw拖拉机履带碾压, 2.8kw蛙式夯实机补夯。浆砌石砌筑采用0.2m3拌浆机制浆，人工选石、修石、冲洗、砌筑、勾缝，