河湾梯级电站月牙崖水电站工程初步设计报告－－144页优秀专业设计院设计

- - 甘肃省 永昌县 东河湾梯级电站月牙崖水电站工程 初步设计报告 某某 省设计院 - - 甘肃省 永昌县 东河湾梯级电站月牙崖水电站工程 初步设计报告 - - 目 录 1 综合说明 . 1 1.1 概述 . 1 1.2 水文、气象 . 1 1.3 工程地质 . 5 1.4 工程任务和规模 . 9 1.5 工程布置及主要建筑物 . 10 1.6 水机、金结、采暖通风及消防 . 14 1.7 电气 . 15 1.8 工程管理 . 16 1.9 施工组织设计 . 16 1.10 环境保护、水土保持及安全 . 18 1.11 工程招标建议 . 20 1.12 概算 . 20 1.13 经 济评价 . 20 2 水文、气象 . 27 2.1 流域概况 . 27 2.2 年径流 . 29 2.3 洪水 . 33 2.4 泥沙 . 37 3 工程地质 . 39 3.1 区域地质概况 . 39 3.2 工程地质条件与评价 . 44 3.3 天然建筑材料及施工用水 . 47 - - 3.4 结论 . 48 4 工程任务和规模 . 50 4.1 河流规划 . 50 4.2 电力发展规划及工程建设的必要性 . 51 4.3 水利、水能计算 . 55 4.4 电站运行方式及能量指标 . 58 5 工程布置及主要建筑物 . 60 5.1 工程等别及标准 . 60 5.2 工程选址及工程总布置 . 61 5.3 主要建筑物设计 . 65 6 水机、金结、采暖通风及消防 . 76 6.1 水力机械 . 76 6.2 金属结构 . 84 6.2.3 压力钢管 . 85 6.3 采暖与通风 . 85 6.5 消防 . 87 7 电 气 . 89 7.1 接入系统设想 . 89 7.2 电气主接线 . 89 7.3 厂用电接线 . 90 7.4 主要电气设备 . 90 7.5 自动控制 . 92 7.6 通信 . 92 7.7 防雷保护与接 地 . 92 - - 8 工程管理 . 94 8.1 管理机构及人员编制 . 94 8.2 行政管理及生活区建筑面积 . 94 8.3 主要管理设施 . 95 9 施工组织设计 . 97 9.1 施工条件 . 97 9.2 天然建筑材料 . 99 9.3 施工导流 . 100 9.4 主体工程施工 . 100 9.5 施工交通及施工总布置 . 102 9.6 施工总进度 . 103 10 环境保护与水土保持 .105 10.1 环境保护 . 105 10.2 水土保持 . 112 11 劳动安全与卫生 .118 11.1 依据和设计原则 . 118 11.2 劳动安全 . 118 11.3 工业卫生 . 121 11.4 安全卫生设施 . 123 12 工程招标 .124 12.1 招标范围的确定 . 124 12.2 招标组织形式 . 124 12.3 招标形式 . 124 12.4 标段划分 . 124 - - 13 工程投资概算 .127 13.1 编制说明 . 127 13.2 概算附表 . 132 14 经济评价 .159 14.1 概述 . 159 12.2 财务评价 . 159 12.3 国民经济评价 . 164 12.4 综合评价 . 165 - - 1 综合说明 1.1 概述 肃 南县月牙崖水电站地处甘肃省肃南裕固族自治县境内石羊河水系东大河中上游，属东河湾梯级电站中的第一座电站，电站总装机 3600KW，距离永昌县城约 40km。根据防洪标准(GB50201-94)和水利水电工程等级划分及洪水标准 (SL252-2000)的规定，工程为小 (2)型等工程，工程建筑物均按 5 级设计。月牙崖水电站建成后，通过头坝变电所并入永昌电网运行，对永昌县和肃南裕固族自治县地方经济的发展，增加地方财政收入，确保地方工农业与各乡镇企业用电将起重要作用。 根据东河湾梯级水电站工程可行性研究报告，从 皇城水库电站至大干沟水电站之间河段分四级进行开发，依次为月牙崖水电站、东河湾一级水电站、东河湾二级水电站和东河湾三级水电站。 随着西部大开发的进程，永昌县工农业生产及人民生活对电力资源的供需矛盾日趋加剧，为了进快解决能源短缺的问题，受月牙崖水电开发有限责任公司委托，我院在东河湾梯级水电站工程可行性研究报告的基础上，于 2007 年 5 月编制完成了东河湾梯级电站月牙崖水电站工程初步设计报告。 2007 年 10 月 17 日，金昌市发改委组织专家对初设报告进行了审查，审查基本同意初设报告，但对部分问题提出修改意见，我院 根据修改意见对初设报告进行了补充完善。 1.2 水文、气象 1.2.1 流域概况 东大河流域位于祁连山北麓，是石羊河水系的第二大支流 ,南- - 以祁连山的冷龙岭为界并与大通河相依，东以西营河为邻，西与西大河相连，北部是石羊河干流。在北纬 37 36 38 10和东径 101 21 103 24之间，流域内地势由西南向东北倾斜，可分为三个自然地貌单元：祁连山区和走廊中部山区，祁连山地势高，海拔高约在 3000m以上，年降雨量在 300mm 以上；流域内有皇城、洋翔盆地，皇城盆地地势高面积大 ，年降雨量在 400mm 以上，是良好的牧场。洋翔盆地位于东大河峡谷中，面积较小，盆地已开垦为农业区；年降雨量在 200mm以下，以灌溉农田为主。 东大河干流上游直河、斜河交汇口以下至东大河旧渠首段河道，河道总长 30km，总落差 414m，水能理论蕴藏量 42MW。为充分利用东大河的水资源和水力资源，已在东大河干流皇城滩盆地出口处修建有皇城水库，其水库的主要作用是蓄丰补枯，与下游金川峡水库联合调度，以保证下游金昌市工农业用水和东大河干流上水电站的运行要求。所以经水库调蓄后的下泄流量比较稳定，对下 游东大河的水力资源开发创造了良好的条件。 1.2.2 气象 东大河地处祁连山区，河流地形高差悬殊，深山区海拔高程2500 4000m以上，属寒冷半湿润气候到高寒湿润气候，年平均气温 1.2 0.2，最热月七月平均气温 14.3 13.1，最冷月一月平均气温 -13.1 -14.3，年降水量 300 600mm，年日照时数 2200h。浅山区海拔高程 2000 2500m，属寒冷干旱气候和寒冷半干旱气候，年平均气温 4.6 1.2，最热月平均气温 17.4 13.1，最冷月平均气温 -10.1 -13.1，年降水 量 150 300mm，年蒸发量1260 1050mm,年日照时数 2200 2880h,无霜期 136 103d。 - - 1.2.3 径流 东大河径流主要靠降水和冰雪融水补给，产流于山区，耗水于平原。月牙崖水电站引水枢纽位于皇城水库坝后，区间无支流汇入，因此，电站年径流的确定直接采用皇城水库径流分析成果。 根据皇城水库调节年度（ 1954 年 7 月 2005 年 6 月） n=51 年径流系列资料，经统计分析参数如下： Q0 9.00m3/s Cv 0.18 Cs=2Cv 电站引水枢纽处不同频率年径流成果见表 1 1，设计年径流分配成果见表 1 2。 月牙崖水电站设计年径流成果表 表 1-1 F (km2) 统计参数 Qp(m3/s) Q0 (m3/s) Cv Cs/Cv P=15% P=25% P=50% P=75% P=85% 1030 9.00 0.18 2 10.8 10.1 8.91 7.92 7.32 月牙崖水电站设计年径流分配表 (调节年度 7 6 月 ) 表 1-2 项目 月 份 年平均(m3/s) 七月 八月 九月 十月 十一月 十二月 一月 二月 三月 四月 五月 六月 典型年(1988.71989.6) 20.3 16.8 13.9 13.5 5.75 4.22 5.63 5.45 2.63 5.46 18.1 18.8 10.9 月牙崖电站 P=15%丰水年流量 20.2 16.7 13.8 13.4 5.7 4.19 5.59 5.41 2.61 5.42 18.0 18.7 10.8 典型年(1996.71997.6) 19.5 13 11.1 13.4 8.50 6.81 4.50 3.19 0 2.68 10.1 16.3 9.09 月牙崖电站 P=50%平水年流量 19.1 12.7 10.9 13.1 8.3 6.7 4.4 3.1 0 2.6 9.9 16.0 8.91 典型年(2001.72002.6) 17.4 8.00 7.78 8.6 11.4 6.29 3.00 3.00 4.52 1.54 5.08 9.15 7.15 月牙崖电站 P=85%枯水年流量 17.8 8.19 7.96 8.80 11.7 6.44 3.07 3.07 4.63 1.58 5.20 9.37 7.32 - - 1.2.4 洪 水 月牙崖水电站紧接皇城水库坝后电站，引水枢纽紧接坝后电站尾水渠，电站厂房位于皇城滩水库下游约 3km 处，其控制集水面积为 1160km2。月牙崖电站引水渠首洪水为皇城水库下泄洪水，电站厂房处洪水为皇城水库下泄洪水加同频率区间洪水，成果见表1-3，分期洪水成果见表 1-4。 月牙崖水电站各设计频率洪峰流量表 (m3/s) 表 1-3 断面位置 F（ km2） P (%) 2% 3.33% 5% 10% 20% 皇城水库入库 1030 401 332 280 194 123 皇城水库出库 1030 382 332 280 194 123 区间洪水 130 35 30 25 18 11 电站引水渠首 1030 382 332 280 194 123 电站厂房 1160 417 362 305 212 134 月牙崖水电站分期洪水成果表 表 1-4 月牙崖水电站引水渠布置在河道右岸，引 水渠桩号 0+840 处有一无名冲沟。冲沟平时无水，汛期沟道洪水影响渠道安全运行。无名冲沟洪水主要由暴雨组成，所以采用小流域暴雨洪水计算的方法 瞬时单位线法进行推求，分析成果见表 1 5。 施工分期 P（ %） 10% 20% 汛期 7 9月年最大 212 134 枯水期 10 5月 75 52.2 3 5月 75 52.2 10 6月 104 77.3 3 6月 106 78.7 - - 月牙崖水电站沿线沟道洪水特征值表 表 1 5 序号 沟道名称 集水面积 (km2) 主流长度 (km) 河道比降 () 设计洪水 （ m3/s） Q5% 1 无名沟 3.8 4.6 98.2 5.8 1.3 工程地质 1.3.1 地形地貌 工程区位于永昌南山凸起带的中部山区，属中山地形，海拔2300 2700m。东 大河于此间深切古夷平面而成大比降（ 1/60 1/90）的峡谷，河谷断面多呈“ U”型，部分呈“ V”型。河谷两岸发育不对称的河漫滩及侵蚀堆积阶地，其中级阶地发育较完整，级阶地仅在厂房区附近保留较完整。 1.3.2 地层岩性 根据地质测绘，区内广泛分布第四系不同成因的松散堆积层，下伏基岩为加里东晚期的花岗岩岩体。 1.3.3 地质构造 工程区位处祁、吕、贺山字型构造西翼反射弧中永昌南山古凸起带的中部，南依北祁连山脉的冷龙岭，北为马营 永昌新凹陷盆地。岩浆活动和构造运动复杂且频繁，周边广泛分布有加里东各期的侵入 岩体及各时代地层，以 1/20 万 区域地质图上看出此间分布多个褶皱构造及区域性断裂，并在燕山运动晚期形成工程区的顺河断层 F1。 F1 断层属压性断裂，东北端始于泱翔乡，西南端终于皇城电站。 据 1:400 万中国地震动峰值加速度区划图（ 2001），工程- - 区地震动峰值加速度为 0.20g（相当于地震基本裂度度），地震动反应谱特征周期 0.40s。 1.3.4 水文地质 区内地下水主要源于冰雪融水和大气降水，皇城水库及电站泄水也是控制地下水源的重要因素。根据埋藏条件，地下水可分为第四系松散堆积层中的孔隙性潜水和基岩裂隙中的 裂隙性潜水。前者含水层主要为河床及级阶地砂卵砾石层，直接受河水及两岸山体中基岩裂隙水补给。两岸山体及谷底基岩中存在基岩裂隙水，主要赋存在各种结构面中，依靠大气降水和高山裂隙水补给，受断裂构造控制。 根据水样分析试验，水质类型为 HCO3-或 HCO3-、 SO4=盐 Ca#、Mg#型水，矿化度 0.19 0.32g/l，属低矿化度淡水，对普通硅酸盐水泥不具侵蚀性。 1.3.5 岩石物理力学特性 根据试验数据 ,结合其它工程类比，岩石物理力学特性见表 1-6。 各类围岩主要物理、力学参数建议值 表 1-6 岩石 名称 围岩类别 抗剪断强度 （峰值） 弹性 模量 变形 模量 泊松比 单轴饱和 抗压强度 单位抗 力系数 坚固 系数 （） C(MPa) 103MPa 103MPa MPa Mpa/m f 粗 粒 花 岗 岩 48 50 1.2 1.5 12 16 10 15 0.230.25 60 7500 4-5 35 40 0.4 0.75 6 10 5 8 0.260.28 40 60 20002500 3-4 26 35 0.2 0.4 3 5 1 1.6 0.300.35 30 50 10001500 1-2 - - 1.3.6 引水枢纽工程地质条件 引水枢纽座落在皇城水库电站尾水末端的河床砂砾卵石层之上，砂砾卵石层 25 30m（皇城滩水库资料），天然湿密度 2.14t/m3，天然干密度 2.11t/m3，结构中密。地基承载力特征值 200 250Kpa，建议临时开挖边坡 1： 1，永久边坡 1： 1.25。 该层砂砾卵石层赋存有孔隙性潜水，地下水位埋深 1 3m，渗透系数 200m/d。闸、坝基础可座落在砂砾卵层之上，其承载力可满足要求，但基础开挖时应注意基坑排水问题。 1.3.7 引水渠（洞）工程地 质条件与评价 0+0000+800 明渠填方段工程地质条件与评价 该段为填方段，地基为河谷右侧高漫滩的砂砾卵石层，厚度25 30m，天然湿密度 2.14t/m3，天然干密度 2.11t/m3，地基承载力特征值 200250Kpa，在填方之前应清除表层的草皮及植物根系，填筑料应选择级配良好的砂砾卵石，分层碾压夯实，夯填要求干密度 2.15t/m3，含泥量 5%。 0+8001+343 明渠挖方段工程地质条件与评价 该段渠道座落在坡积块碎石土之上。块碎石呈土黄色，其中土含量 65%，块碎石含量 35%，属中等 强湿 陷性土，压缩系数分别在 0.34 0.38 和 0.7 1.03，为中等压缩性土，具垂直节理，遇水崩解。块碎石土结构稍密，厚度 0.5 30m，具有很强的渗透破坏性，渗透破坏是主要的工程地质问题，须采取有力措施处理，另外冻胀破坏与湿陷破坏也应同时防治。该坡积物边坡整体是稳定的，其地基承载力特征值为 140 150Kpa，建议开挖边坡临时边坡 1:1，永久边坡 1:1.25，开挖深度 10m的渠段需要增设二级平台马道，- - 所有人工边坡均须护砌，以防暴雨冲刷破坏及堵塞渠道。 隧洞段工程地质条件与评价 1+3432+226 线 路穿越基岩山体，需开凿隧洞，基岩山体的岩性为加里东晚期侵入岩 花岗片麻岩，灰白色、粗粒显晶结构，块状构造。岩石致密坚硬，但受构造影响，局部节理裂隙密集带岩体较为破碎。新鲜岩体判定为类围岩，风化岩体及节理裂隙密集带判定为类围岩（包括隧洞进、出口 40m内）。 1.3.8 压力管道及厂房工程地质条件与评价 压力管道段及厂房场地十分狭窄，地层岩性为厚层坡积块碎石土，灰黄色，土含水量量 65%，块碎石含量 35%，土为中粉质壤土，碎石直径 220mm，块石直径 20200mm，大者 1.52m，据钻孔重型触探试验测试 ，块碎石承载力特征值 200Kpa，但地基土极不均匀，建议厂房基础下设置 12m厚的砂卵砾石垫层并夯实，施工开挖时基坑将有较大的涌水量，应加强排水、隔水措施、另外厂房基础将处在地下水位以下，设计时应考虑地下水的浮托力。地下水水质良好，对钢筋砼均无侵蚀性。 1.3.9 天然建筑材料 引水渠线 0+0000+800 填方渠所需砂砾卵石可在渠段左方河床内开采，但必须清除表层基皮及植物根系，剔除漂石及弧石。 引水渠沿线出露的花岗片麻岩体，面积广大，质地坚硬，特别是开挖隧洞的弃渣，岩质新鲜，可成为良好的块石料。另外，东大河 及高漫滩上广泛分布的砂砾石卵石层中含有较多漂石及弧石，也是良好的砌石材料，开采便利运输条件好。 工程区无合适的砂、砾骨料场，只能选在皇城东大河桥上下 4- - 公里范围内采取。经取样试验结果表明：除含泥量超标需冲洗外，其余指标均可满足规范要求，而且料场就近有水冲洗方便，平均运距 15km，渠道防冻胀破坏垫层料也可从该料场筛取。 1.4 工程任务和规模 1.4.1 工程建设的必要性 月牙崖水电站是一座引水式小水电站，位于永昌县城南部的东大河干流上，是整个东大河九座梯级开发电站的第二级电站。电站建成后，并入永昌电网运行，对改 善当地用电紧缺现状，开发新的资源，发展永昌县经济，缓解供电矛盾，保证地方工农业与各乡镇企业用电起到重要作用。现永昌县用电主要依靠大电网解决，输电距离远，损耗较大，供电质量差。该水电站的兴建将减轻该地区电网和大电网的供电压力，对促进地区经济的发展、加快西部大开发步伐、改善永昌县的投资环境具有一定的作用。工程区交通便利，永久占地大部分占地为荒地和草地，以及少量林地，施工期短、见效快，工程建成后，不仅可以为地方提供一定的就业机会，还可上缴一定的税收，增加财政收入，促进地方经济发展。 综上所述，兴建月牙崖水电站，不 仅可以为工农业的生产发展提供能源保证，实现电气化县，并且能充分利用当地便利的水能资源，因此，该工程的建设是十分必要的。 1.4.2 工程主要指标 月牙崖水电站设计引用流量为 18.3m3/s，设计水头 23.15m，装机容量 3600KW。参照国内水轮机系列样本，经方案比较选用HLA551-LJ-104 型 水轮机三台，配套 SF1200 16/2150 型发电机及YWT 1000 型微机调速器各三台。电站多年平均发电量 1571 万- - kWh，装机年利用小时数为 4364 h。 1.5 工程布置及主要建筑物 1.5.1 工程等别及标 准 月牙崖水电站装机容量 3600kw，属小 (2)型等工程，主要及次要建筑物均按 5 级设计。引水枢纽按 10 年一遇洪水设计， 30 年一遇洪水校核，厂房按 30 年一遇洪水设计， 50 年一遇洪水校核。 1.5.2 工程选址及工程总布置 东河湾梯级电站中东河湾一级电站已投入运行，东河湾二级电站正在建设，月牙崖水电站和东河湾三级水电站未开发。东河湾三级电站在泱翔盆地，占耕地多，电站开发对附近农牧民生产生活影响大，月牙崖电站虽然地形条件较差，但电站开发所受社会干扰少，先开发月牙崖水电站较为有利。 月牙崖水电站上接皇城水库坝后电站 尾水渠，下至东河湾一级水电站引水枢纽库区，开发河段毛水头 25.9m。电站布置在河道右岸，从前到后依次为引水枢纽、引水明渠、前池、引水隧洞、压力管道及发电厂房。引水枢纽布置在皇城滩水库下游河道，类似于多首制引水，由溢流坝、引渠及进泄水闸组成，溢流坝布置在河道左侧水库泄水洞冲刷坑后，从左到右依次为溢流坝、冲沙闸和引水闸，进泄水闸布置在皇城水库电站尾水渠末端，引渠长 85m，位于溢流坝与进泄水闸之间。引水明渠布置在东大河右岸，长 1261.2m(桩号0+021.2 1+282.4)。前池布置在引水明渠末端、引水隧洞进 口，前池长 61.5m(桩号 1+282.4 1+343.9)，从前到后依次为渐变段、溢流段、拦污栅室及弯道渐变段，溢流堰布置在前池左侧，溢出的水流通过 120m长的泄水渠泄入东大河。前池后紧接无压引水隧洞，- - 隧洞长 822.2m(桩号 1+343.9 2+166.1)，城门洞形断面。隧洞后接压力管道，压力管道采用一管三机的布置形式。发电厂房布置在东河湾一级电站引水枢纽坝体上游 500m处永皇公路旁，发电尾水通过穿永皇公路涵洞进入东河湾一级电站引水枢纽库尾。 1.5.3 主要建筑物设计 1.5.3.1 引水枢纽 引水枢纽布 置在皇城滩水库坝后，类似于多首制引水，由溢流坝 (引水闸 )、引渠及进泄水闸三部分组成。月牙崖水电站设计引用流量 18.3m3/s，其中 14.7m3/s 来自水库电站尾水，不足部分来自水库泄水洞。 溢流坝 (引水闸 )布置在河道左侧水库泄水洞冲刷坑后，从左到右依次布置溢流坝、冲沙闸和引水闸。坝前正常挡水位 2498.8m，设计洪水位 2500.8m，校核洪水位 2501.5m。引水闸布置于枢纽左边， 2 孔，钢筋砼结构，冲沙闸布置在引水闸左侧， 1 孔，钢筋砼结构。溢流坝布置于引水枢纽左侧，为 WES 堰，堰长 30m。 堰顶高程 2499.1m，采用 C15 抛石砼浇注，溢流堰后设 13.5m长消力池，消力池后接 20m长护坦，护坦后设防冲槽。 引渠长 85m，位于溢流坝与进泄水闸之间东大河高漫滩上，采用梯形断面， C20 砼衬砌，底宽 2.5m，边坡系数 1.25，纵坡 1/1500，衬砌厚度 10cm。 进泄水闸布置在皇城水库电站尾水渠末端，采用侧面进水、正面泄水的布置形式。进泄水闸均设计为两孔，闸室采用钢筋砼结构。 1.5.3.2 引水渠 引水渠布置在河道右岸，长 1261.2m(桩号 0+021.2 1+282.4)，- - 设计流量 18.3m3/s，引水渠布置的原则 是在尽量少占林地的基础上沿等高线布置，实现投资省、对环境影响尽可能小的目的。 引水渠设计流量 18.3m3/s，设计纵坡 1/2000，考虑前池溢流堰溢流时涌水影响，渠顶水平，设计高程 2498.962m，渠底设计高程2495.907 2495.267m，渠深 3.055 3.695m。桩号 0+021.168 0+940和 1+035 1+282.4 设计为梯形断面， C20 现浇砼衬砌，衬砌厚度底部 12cm，边坡 12 10cm。桩号 0+021.168 0+810 渠道为填方渠，布置在砂砾卵石层上，填方材质为砂砾石。桩号 0+810 0+940和 1+035 1+282.4 段为挖方渠，座落在坡积块碎石土之上，基础具湿陷性及冻胀性，为防止渠道衬砌体发生冻胀破坏，衬砌体下铺砂砾石垫层作为抗冻胀措施，垫层厚度临河侧渠坡 80 50cm，渠底 100cm，靠山侧渠坡 100 70cm。靠山侧渠堤上设排水渠，并铺设土工膜，防止雨水进入垫层引起基础湿陷。 引水渠桩号 0+950 1+025 座落在坡积块碎石土之上，地形不具备布置梯形渠，该段渠道设计成矩形断面，钢筋砼结构，临河侧不修渠堤。矩形渠宽 4.5m，渠底及边墙厚 0.25m，顶部每 2m设一拉杆。 0+940 0+950 和 1+025 1+035 为砌石扭面段。 1.5.3.3 前池 压力管道进口无布置前池地形条件，本次设计将前池布置在引水渠末端、隧洞进口。前池长 61.5m(桩号 1+282.4 1+343.9)，从前到后依次为渐变段、溢流段、拦污栅室及弯道渐变段，具备溢流、拦污、排沙功能。 1.5.3.4 引水隧洞 前池后接无压引水隧洞，隧洞地质条件良好，基岩为花岗岩，- - 岩石致密坚硬，岩石致密坚硬，除个别地段为类围岩外，绝大部分为类围岩，可不衬砌，为减小糙率，底部用 20cm厚 C20 砼找平。 引水隧洞根据地 质条件，选用方便施工的城门洞形断面，隧洞设计流量 18.3m3/s，设计纵坡经比较选用 1/1000。引水隧洞水力学上按自动调节渠道设计，即洞顶水平，高程 2499.508m，洞底纵坡1/1000，高程 2494.45 2493.668m。 隧洞进出口 40m 及节理裂隙密集带为类围岩，全断面 C20钢筋砼衬砌，衬砌厚度底板 20cm，边墙及顶拱 25cm，单层配筋，衬砌段开挖过程中对洞顶局部不稳定岩块采用悬吊式砂浆锚杆加固，钢筋砼衬砌段顶部回填灌浆，灌浆压力 0.4MPa。 1.5.3.5 压力管道 压力管道选用钢管，采用 一管三机布置方案，支管在平面上呈梳齿形。钢管总长 98.1m，其中总管一根长 43.2m，直管三根总长54.9m，总管管径 3.2m，支管管径 1.8m，钢管壁厚 12mm，每 2m设加劲环一道。压力钢管采用明管暗敷式，除支管镇墩外，总管外包 40cm砼。 1.5.3.6 发电厂房 主厂房面对永皇公路布置，由主机室和安装间两部分组成，主机室长 28.47m，宽 11.1m，安装水轮发电机组三套，水轮机安装高程 2473.5m，发电机层底板高程 2478.9m。安装间布置在主机室左侧，底板高程同发电机层底板高程，长 9.37m，宽度 同主机室。副厂房布置在主机室上游，长 28.47m，宽 7.8m，分上下两层布置，上层底板同发电机层底板相平。 - - 主厂房底板及以下结构采用现浇钢筋砼结构，屋面大梁采用预制薄腹大梁，屋面板采用预制槽形屋面板，吊车梁排架柱及上下圈梁均采用现浇钢筋砼结构。副厂房上层为砖混结构，下层为现浇钢筋砼结构。厂房基础地层岩性为厚层坡积块碎石土，极不均匀，基础下垫 2m厚砂砾石垫层。 1.6 水机、金结、采暖通风及消防 1.6.1 水力机械 月牙崖水电站设计引水流量 18.3m3/s，额定水头 23.15m，装机容量 3600kw，参照国内 水轮机系列样本，经方案比较选用三台HLA551 LJ 104 型 水轮机，配套 SF1200 16/2150 型发电机及YWT 1000 型微机调速器各一台。 厂内选用 16t 电动双梁慢速桥式起重机一台。为方便检修和作为调速系统的后备保护，设水轮机进水阀。进水阀选用 1600D941X 6 蝶阀公称直径 1.6 米，额定压力 0.6Mpa。 1.6.2 金属结构 本电站在引水枢纽及前池上共设置闸门 7 扇、拦污栅 2 扇，配置启闭设施 7 台，铺设压力钢管总管 1 根，支管 3 根。金属结构特性见表 1-7。 1.6.3 采暖、通风及消防 本电站地处 暖温带湿润气候区，主厂房不设置全面的采暖系统，尽量利用发电机的热风，并在局部设置采暖装置如电热器等采暖，以保证工作地点设备的温度要求。 主厂房、副厂房和安装间均采用自然通风方式为主，但中控室、计算机室等副厂房可采用小型柜式空调机，以达到温湿度要求。 - - 主厂房发电机消防主要采用水消防方式，在发电机和安装间共设置二套消火栓箱，保证两条充实水柱同时到达厂内任一火警部位，并配置移动式灭火器。其余部位配置一定数量的化学灭火器。 金属结构特性表 表 1-7 名称 型式 数量(孔 ) 孔口尺寸 (m) 设计水头(m) 重量 (t) 启闭机 闸门 预埋件 引水枢纽引水闸 潜孔式平板钢闸门 2 2.0*1.5 3 0.5*2 0.2*2 5t手电两用螺杆式启闭机 2台 引水枢纽冲沙闸 潜孔式平板钢闸门 1 2.5*2.0 3.8 0.9 0.3 7.5t手电两用螺杆式启闭机 1台 引水枢纽进水闸 露顶式平板钢闸门 2 2.5*2.8 2 0.8*2 0.2*2 7.5t手电两用螺杆式启闭机 2台 引水枢纽泄水闸 露顶式平板钢闸门 2 2.5*1.8 2 0.7*2 0.2*2 5t手电两用螺杆式启闭机 2台 前池泄水冲沙 闸 潜孔式平板钢闸门 1 1.0*1.2 7.2 0.3 0.15 10t手电两用螺杆式启闭机 1台 前池拦污栅 2 3.7*4.35 1.8*2 0.3*2 不专门配置 压力钢管 90 1.7 电气 1.7.1 接入系统设想 根据永昌县电力局提供的资料及东河湾梯级水电站的有关资料，本次设计考虑月牙崖水电站以一回 35KV出线，接于大干沟水电站 35KV母线，汇流后接至头坝变电所并入永昌电网。 1.7.2 电气主接线 电气主接线采用三机一变扩大单元式接线方式，安装一台SZ9-5000 型升压 变压器，在发电机保护控制屏内部装置 6.3KV 母线，并设置一面 6.3KV出线屏（主变进线屏），与主变低压侧连接，主变高压侧装设一台 35KV开关及隔离刀闸 ,连接在 35KV母线上，35KV 母线出线侧安装相关设备送至 35KV 系统。 由于厂区狭窄，- - 本电站不设 35KV室外升压站，在副厂房布置 35KV高压室，除主变放在室外，其余 35KV设备均放在室内。 1.7.3 主要电气设备 水轮发电机 3 台，型号： SF1200 16/2150，配静止可控硅微机励磁装置。主变压器 1 台，型号： SZ9-5000/38.5 3*2.5%/6.3。厂用变压器 2 台，型号： S9-160/6.3 5%/0.4 和 S9-160/38.5 5%/0.4各 1 台。 6.3KV 高压开关柜 9 面，型号： XGN2-10。 35KV 高压开关柜 3 面，型号： JYN1 35 。 1.7.4 自动控制 本电站采用计算机监控系统方式。主要功能有：正常运行时 ,水轮发电机组的开、停机；有、无功功率的调节；机组事故的自动处理；断路器、灭磁开关的自动操作；以及电站运行必需的反映设备运行状态的模拟量和开关量的信息反馈均由计算机监控系统进行处理。 1.8 工程管理 月牙崖水电站隶属月牙崖水 电开发有限责任公司。电站建成后，自行管理，独立运行。电站运行实行集中监控，按少人值守原则进行运行人员的编制，机组的大型检修及水工建筑物的维修均实行社会化服务。电站生产、运行、检修及管理人员的配置按国电公司国电人资（ 2000） 499 号水力发电厂劳动人员标准规定，电站总人数以 20 人计。 1.9 施工组织设计 1.9.1 施工条件 月牙崖水电站位于肃南东大河皇城水库下游，在皇城水库电站- - 和东河湾一级电站之间。工程区属张掖市肃南县皇城乡管辖，永皇公路从工程区通过，距永昌县 40km，对外交通较为方便。 工程所需的天 然建筑材料可就近开采，储量满足设计要求。本工程所需的钢材、木材可由永昌供应，水泥由河西堡水泥厂供应。东大河河水水量丰富，水质良好，可作为本工程施工用水源。工程区有皇城水库电站至东河湾一级水电站 10KV 输电线路通过，可 “ T”接作为本工程施工用电源。 1.9.2 施工导流 本工程属小（）型工程，在皇城水库坝后，水库蓄水对施工极为有利，除坝后电站尾水渠末端进泄水闸需修建导流渠外，其余工程均可利用非汛期及河道停水期施工 1.9.3 主体工程施工 电站建筑工程总工程量 23.55 万 m3，其中土方开挖 13.07 万m3，土方回 (夯 )填 6.85 万 m3，岩石开挖 2.20 万 m3，砌石 0.25 万m3，砼及钢筋砼 1.18 万 m3。共需水泥 2619t，钢筋、钢材 243t(不包括金属结构 101t)，木材 81m3，共需劳动工日 7.81 万个。 枢纽及引水明渠砂砾石由 1m3 挖掘机开挖，装 8 10t 自卸汽车运输；夯填采用自卸汽车运输，推土机铺摊，振动碾压实；现浇砼由 0.4m3拌和机拌料，架子车运输砼入仓，机械振捣；砌石均由人工砌筑。 引水隧洞岩石洞挖采用手风钻钻孔、爆破，人工装 1t 机动翻斗车运输出渣，隧洞穿过断层段时需注意支护，洞内砼采用 1t 机动翻斗车运输，底板砼直接入仓，边顶拱采用砼泵入仓，机械浇筑，回填灌浆采用灌浆泵灌浆，灰浆搅拌机制浆。 - - 1.9.4 风、水、电 施工供风采用固定与移动供风方式相结合，拟在隧洞各进出口、分别布置一座空压站，采用 20m3 空压机供风。施工水源采用东大河河水，在枢纽区、电站厂区、辅助企业区、引水隧洞各进出口分别设抽水泵站向施工点供水。工程区有 10kv 输电线路通过，施工期间可直接“ T”接使用，并备两台 30kw 柴油发电机组，满足施工用电需要。 1.9.5 施工总进度 该电站总工期安排为二年，包括施工准备期、主体工程施工 期和工程完建期。其中准备工期 3 个月 (与主体工程平行作业 1 个月 ),主体工程施工期 18 个月 ,工程完建期 3 个月 (与主体工程平行作业 1个月 )。准备工期由第一年 3 月开始至 5 月底结束，历时 3 个月，主体工程施工期由第一年 5 月开始至第二年 10 月结束 ,历时 18 个月，尾工工期自第二年 10 月开始至 12 月结束，历时 3 个月。 1.10 环境保护 、 水土保持 及安全 1.10.1 环境保护 结合工程施工和运行特点，本工程环境保护措施包括水环境保护措施、大气和声环境保护措施、生态环境保护措施、水土保持措施等。 工程施工期各辅助生产场区均有一定 的加工、设备冲洗废水排放，采取在各施工场地修建临时沉淀池，进行沉淀处理。沉淀处理后的废水集中蓄存，回用作混凝土拌合、道路喷洒用水，禁止排放。 工程开挖废弃碴石拟运往工程设计中规划的碴场集中处置，部分用于修筑河道防洪堤。并及时做好弃碴后的土地整治与植被恢复- - 等生态恢复与建设工程，将水电站建设引发的水土流失及生态环境影响降至最小程度。 工程改扩建、新修建施工道路以及运输车辆行驶所产生的道路扬尘拟采取洒水方式进行降尘，以改善道路沿线区域的环境空气质量，减轻污染程度，并缩小扬尘污染范围。洒水时间及次数根据具体情况操作 1.10.2 水土保持 厂房和副厂房的布置上，充分考虑了厂房上游侧山体的稳定性，在厂房后边坡上清除了上部危石，确保边坡永久稳定。厂基开挖设有排水措施，尾水排放渠道加强了衬护措施，可有效防止土建工程中人为水土流失。主体设计中块石料选用石方明挖的弃料，骨料也用弃料加工而成，减少了弃渣量的排放。隧洞口的护面，防护了洞身围岩开挖后的岩石分化、剥蚀掉块。弃渣堆放采用汽车运输和推土机平整，使渣体得到碾压，有效防止了水土流失。枢纽及场区均设有截排水沟，有效防止了洪水对主体建筑和地面的冲刷。主体工程根据弃渣堆放量、设置堆放 弃渣场。主体工程根据取料情况设置料场。 对料场分别根据实际地形和需要进行边坡治理、土地整治。渣场布设干砌块石栏渣坝，渣体推平碾压。土地整治工程：对施工场地等临时用地在施工结束后进行坑凹回填，恢复原状或作为绿化用地。 1.10.3 工程安全 电站安全设计参照 DL5061 19水利水电工程劳动安全与工业卫生设计规范执行。该工程投产后要符合劳动安全卫生的要求，- - 保障劳动者在劳动过程中的安全与健康，贯彻“安全第一、预防为主”的设计原则。 1.11 工程招标建议 月牙崖水电站建筑工程施工进行招标，部分工程也可自营； 机电设备及安装工程全部进行招标；金属结构设备及安装工程全部进行招标。招标组织形式采用项目法人自行组织招标。建筑工程采用公开招标形式，机电设备制造工程、机电设备安装工程、金属结构设备及安装工程采用邀请招标的方式。根据工程施工特性，工程划分为八标段进行施工。 1.12 概算 建筑工程采用甘水规字 199641 号文颁发的甘肃省水利水电建筑工程概算定额，机电及金属结构设备安装工程采用水利部水建 199363 号文颁发中小型水利水电设备安装工程概算定额。 本工程概算总投资 2430.41 万元，建设期贷款利息 92.36 万元，工程静态总投资 2388.05 万元，其中建筑工程 1039.44 万元，机电设备及安装工程 802.16 万元，金属结构设备及安装工程 82.96 万元，临时工程 121.30 万元，其它费用 180.85 万元，基本预备费 111.34万元。 资金筹措方式 : 60%贷款， 40%由项目业主自筹投资解决。 1.13 经济评价 1.13.1 财务评价 月牙崖水电站总装机容量为 3600kW，多年平均总发电量为1571 万 kWh。电站工程静态总投资为 2338.05 万元，相应单位千瓦投资为 6495 元 /kW，单位电能投资为 1.488 元 /kWh，单位电量发电- - 成本 0.0904 元 /kW h，单位电量经营成本为 0.036 元 /kWh。 月牙崖水电站经营期上网电价为 0.227 元 / kWh，包括建设期贷款偿还期 17 年。全部投资财务内部收益率为 13.4%，财务净现值为 282.25 万元，大于零；投资回收期从建设期初算起为 17 年；投资利润率和投资利税率分别为 4.8%及 6.1%。 综上分析说明，本项目在财务上是可行的。 1.13.2 国民经济评价 按影子电价 0.30 元 / kWh 计算，本水电站国民经济内部收益率为 20.2%，高于社会折现率 12%；经济净现 值为 1138.8 万元，大于零；经济效益费用比为 1.494，大于 1。 综上分析说明，本项目在经济上是合理可行的。 1.13.3 综合评价 月牙崖水电站为引水式小型水电站，财务评价指标及国民经济评价指标较优，并具有较强的抗风险能力，项目经济评价可行。 月牙崖水电站是永昌县实现电气化县的重要电源点，项目建成后，每年可向永昌县及肃南皇城提供 1571 万 kWh 的电量，将极大缓解项目区供用电矛盾，保证井灌用电和地方工农业与乡镇企业用电要求。本项目的建设将促进地方基础设施建设和第三产业的发展，增加社会就业机会，提高人民生产 生活水平，促进该地区社会经济发展。 综上所述，本项目在财务上是可行的，经济上是合理的，社会效益和经济效益显著，建议尽快开工建设。- - 月牙崖水电站工程特性表 表 1 序号 名 称 单位 数 量 备 注 一 水文 1 沙沟寺水文站控制流域面积 km2 1545 皇城水库控制流域面积 km2 1030 电站引水枢纽控制流域面积 km2 1030 2 利用水文系列年限 年 51 3 电站洪水流量 引水枢纽设计洪水 (P=10%) m3/s 194 引 水枢纽校核洪水 (P=3.3%) m3/s 332 电站厂房设计洪水 (P=3.3%) m3/s 362 电站厂房校核洪水 (P=2%) m3/s 417 4 电站设计引水流量 m3/s 18.3 二 工程地质特性 1 引水枢纽地基承载力特征值 Kpa 200 250 2 厂房地基承载力特征值 Kpa 200 3 引水隧洞围岩类别 风化岩体及节理裂隙密集带 包括隧洞进、出口 40m 新鲜岩体 4 地震动峰值加速度 g 0.2 地震动反应谱特征 周期 S 0.4 三 动能经济 1 水头 最大净水头 m 23.5 最小净水头 m 23.15 设计水头 m 23.15 2 流量 设计发电引用流量 m3/s 18.3 3 装机容量 Kw 3600 4 设计年发电量 万 kwh 1571 5 装机年利用小时数 小时 4364 - - 月牙崖水电站工程特性表 表 2 序号 名 称 单位 数 量 备 注 四 主要建筑物特性 1 引水枢纽工程 (1) 溢流坝 WES堰型 坝顶高程 m 2499.1 坝长 m 30 正常挡水位 m 2498.8 设计洪水位 m 2500.8 校核洪水位 m 2501.5 (2) 引水闸 潜孔式 孔口数量 孔 2 闸底高程 m 2497.8 闸顶高程 m 2502.0 孔口尺寸 m*m 2*1.5 宽 *高 设计水头 m 3.0 (3) 冲沙闸 潜孔式 孔口数量 孔 1 闸底高程 m 2497.0 闸顶高程 m 2502.0 孔口尺寸 m*m 2*1.5 宽 *高 设计水头 m 3.8 (4) 进水闸 露顶式 孔口数量 孔 2 闸底高程 m 2496.487 闸顶高程 m 2499.287 孔口尺寸 m*m 2.5*2.8 宽 *高 闸前正常水位 m 2498.487 (5) 进水闸 露顶式 孔口数量 孔 2 闸底高程 m 2496.487 闸顶高程 m 2499.287 孔口尺寸 m*m 2.0*2.8 宽 *高 闸前正常水位 m 2498.487 - - 月牙崖水电站工程特性表 表 3 序号 名 称 单位 数 量 备 注 2 引水系统 (1) 引水明渠 长度 m 1261.2 断面形式 梯形、矩形 衬砌形式 全断面砼 (钢筋砼 )衬砌 梯形渠砼衬砌厚度 cm 10 12 矩形渠钢筋砼衬砌厚度 cm 25 梯形渠防冻胀砂砾石垫层厚度 cm 80 50 临河侧渠坡 cm 100 渠底 cm 100 70 靠山侧渠坡 渠系建筑物 座 4 (2) 前池 前池断面最大尺寸 m*m*m 61.5*8*5.35 长 *宽 *深 溢流堰长 m 30 溢流堰顶高程 m 2497.812 甩负荷时最高涌波水位 m 2498.362 (3) 无压引水隧洞 长度 m 882.2 断面形式 城门洞型 衬砌形式 类围岩不衬砌，类围岩全断面钢筋砼衬砌 类围岩钢筋砼衬砌厚度 cm 20 25 底板 20cm，顶拱边墙 25cm (4) 压力钢管 明管暗敷式 布置形式 一管三机 总管尺寸 一根长 43.2m,直径 3.2m，壁厚 12mm 支管尺寸 三 根总长 54.9m,直径 1.8m，壁厚 12mm - - 月牙崖水电站工程特性表 表 4 序号 名 称 单位 数 量 备 注 3 发电厂房 主厂房尺寸 m*m 37.89*11.1 长 *宽 主厂房建筑面积 m2 420 副厂房尺寸 m*m 28.47*7.8 长 *宽 副厂房建筑面积 m2 222 水轮机安装高程 m 2473.5 水轮机层底板高程 m 2474.9 发电机层地面高程 m 2478.9 桥式起重机轨顶高程 m 2484.9 五 机组及电气设备 水轮发电机组 套 3 水轮机 台 3 HLA551-LJ-104 发电机 台 3 SF1200-16/2150 调速器 台 3 YWT-1000 主阀 台 3 1600D941X-6 桥式起重机起重量 吨 16 电动双梁慢速桥式起重机 主变 台 1 SZ9-5000/38.5 32.5%/6.3 厂用变 台 1 S9-160/6.3 5%/0.4 厂用变 台 1 S9-160/38.5 5%/0.4 6.3KV高压开关柜 面 9 XGN2-10 35KV高压开关柜 面 4 JYN1-35 六 施工特性 1 主要工程量 土方开挖 万 m3 13.07 岩石开挖 万 m3 2.20 土方回 (夯 )填 万 m3 6.85 砌石 万 m3 0.25 砼及钢筋砼 万 m3 1.18 金属结构 T 101 钢筋制安 T 242 - - 月牙崖水电站工程特性表 表 5 序号 名 称 单 位 数 量 备 注 2 主要材料用量 水泥 T 2619 钢筋、钢材 T 243 不 包括金结 木材 m3 81 3 劳动工日 万个 7.81 4 工期 年 2 七 经济效益指标 1 工程投资与收益 工程总概算 万元 2338.05 不包括建设期利息 92.36万元 国民经济年收益 万元 441 影子电价 0.30元 /kwh 企业财务年收益 万元 336 电价 0.227元 /kwh 2 单位经济指标 单位千瓦投资 元 /kw 6495 单位电能投资 元 /kwh 1.488 单位电量发电成本 元 /kwh 0.0904 单位电量经营 成本 元 /kwh 0.036 3 国民经济评价指标 经济内部收益率 20.2 经济净现值 万元 1138.8 Is=12% 效益费用比 1.494 4 财务评价指标 全部投资财务内部收益率 13.4 电价 0.227元 /kwh 借款偿还期 年 17 包括建设期 2年 静态投资回收期 年 11.6 包括建设期 2年，税后 投资利润率 4.8 投资利税率 6.1 资本金利润率 13.6 财务净现值 万元 282.25 税后 - - 2 水文、气象 2.1 流域概况 2.1.1 流域自然地理概况 东大河是河西地区石羊河水系第二大支流，发源于祁连山脉东段冷龙岭北麓，流域分水岭最高处为冷龙岭主峰，海拔高程 5254 m。东大河流域南以祁连山的冷龙岭为界，东以西营河为邻，西与西大河相连，北部是石羊河干流，地理位置在北纬 37 36 38 10和东经 101 21 103 24之间。流域地势由西南向东北倾斜。流域的上游分为东西两岔，分别为直河和斜河，当两岔河流流至皇城乡大湖滩附近汇合后称为东大河。两岔源头终年积雪，分布有现代冰川，是石羊河流域 冰川的主要分布区。河流上游地区还分布有小片的沼泽和湖泊。 东大河上游直河、斜河汇合后向东北方向流去， 1985 年修建的皇城滩水库即在直河、斜河汇合口以下 6.5km 的皇城滩盆地下缘骆驼脖子处。由汇合口到水库处河流流经一片开阔地，过了骆驼脖子以后，河流进入约 23km长的峡谷地段，直至出山口以下流入平原走廊区，尔后汇入石羊河。沙沟寺水文站位于峡谷中部，控制流域面积 1545km2， 1954 年建站， 1971 年 1 月下迁 2.5km, 控制流域面积 1614km2，观测至 1987 年撤销。拟建的月牙崖水电站 引水渠道 进水闸接皇城水 库电站的尾水渠出口，位于沙沟寺水文站上游10.28km 处，控制流域面积 1160km2，电站厂房位于枢纽下游 1.76km处，控制流域面积 1168km2。 东大河皇城滩以上流域植被比较好，降水量丰富 ,是河川径流的主要来源区， 皇城滩以下峡谷地段 , 降水量减少 ,植被甚差；出- - 了峡谷山口后 ,建有东大河渠首，系向下游金川峡水库及农田灌溉之枢纽工程。河流进入河西走廊的永昌武威盆地 ,水量大部分引灌及渗入洪积扇转化为地下水，在扇形地带以泉水形式溢出地表，形成众多的泉水河道，复归入石羊河。 2.1.2 流域气象概况 东大河地 处祁连山区，河流地形高差悬殊，深山区海拔高程2500 4000m以上，属寒冷半湿润气候到高寒湿润气候，年平均气温 1.2 0.2，最热月七月平均气温 14.3 13.1，最冷月一月平均气温 -13.1 -14.3，年降水量 300 600mm，年日照时数 2200h。浅山区海拔高程 2000 2500m，属寒冷干旱气候和寒冷半干旱气候，年平均气温 4.6 1.2，最热月平均气温 17.4 13.1，最冷月平均气温 -10.1 -13.1，年降水量 150 300mm，年蒸发量1260 1050mm，年日照时数 2200 2880h，无霜期 136 103 天。平原区海拔高程在 2000m 以下，属温寒干旱气候，地面气侯特征以永昌气象站实测资料为代表：多年平均气温为 4.8，一月 -10.0 ,七月 17.5 ,绝对最高气温 32.5，绝对最低气温 -26.7；多年平均降水量 185.1mm，主要集中在 5 9 月，占全年降水量的 83.7%；多年平均蒸发量 2000.6mm(20cm蒸发皿 )， 4 9 月蒸发量占全年蒸发量的 72.7%；多年平均相对湿度 52%；春季多风，多年平均风速3.2m/s，最大风速 26m/s，风向多为西风 (W)；冬季最大积 雪深度11cm；年日照时数 2884.2h；多年平均霜日数 56.8 天。 沙沟寺站各气象要素见表 2-1。 - - 东大河沙沟寺站气象要素统计表 表 2-1 单位 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 十一 十二 年 平均降水量 mm 1.3 3.1 8.6 19.1 36.6 43.2 61.8 67.2 45.7 22.1 4.6 0.8 314.3 绝对最高气温 8.8 11.6 20.7 25.5 26.2 27.9 30 31 25.9 22.7 18 10.2 31 绝对最 低气温 -29.5 -24 -21 -12.5 -5.7 0.5 3.5 1.5 -7.7 -14.5 -21.5 -26.5 -29.5 月平均气温 -14.7 -11.9 -4.9 2.2 6.8 11.7 13.8 11.9 7.2 0.7 -7.1 -11.7 月平均风速 m/s 11 12 10 12 12 9 8 9 8 9 11 12 各月最大风力 级 7 8 7 7 7 7 5 6 6 7 7 8 相应风向 SSW S S ENE SWS S S.ENE SSW ESW SE SSE S 2.2 年径流 2.2.1 径流系列的插补延长 沙沟寺水文站 1954 年 5 月设站，观测到 1970 年止，控制汇水面积 1545km2， 1971 年 1 月起，因受渠道的影响，基本断面下迁2.5km，控制汇水面积 1614km2，资料观测到 1987 年 3 月止；沙沟寺水文站新老断面控制汇水面积相差 4.4%，参照规范“工程地点与设计站的集水面积相差不超过 3%时，工程地点的径流设计值可直接采用设计站的径流分析成果。当两者集水面积相差超过 3%，但小于 15%，则应按面积比修正。”的规定，沙沟寺水文站新老 断面径流本应按面积比修正，但考虑到超过范围不大，东大河主要产流在皇城以上的上游区，建立东大河沙沟寺站与临近的西大河插剑门站年径流深相关关系，可以看出 1970 年以前与 1971 年以后的点据无明显的系统偏离，故沙沟寺站新老断面的观测资料可以合并统计，不再进行修正。本次计算中沙沟寺水文站的控制汇水面积- - 以 1545km2计。 1985 年 12 月 24 日上游皇城滩水库建成开始蓄水，1986 年以后刊布的流量资料经水库调节已改变了天然过程，这样沙沟寺水文站有（ 1954 年 7 月 1985 年 6 月） n=31 年天然实测径流系列。本次设计收 集到上游皇城滩水库 1986 年 2005 共计 20年出库平均流量资料。本次月牙崖电站设计采用沙沟寺站 1954 年7 月 1986 年 6 月 31 年径流资料扣除皇城滩寺区相应年份径流后，将皇城滩水库 1986 年 7 月 2005 年 6 月共 20 年径流资料一并加入，合并统计，这样，皇城水库共有调节年度（ 1954 年 7 月 2005年 6 月） n=51 年径流系列。 2.2.2 系列代表性分析 采用滑动平均进行统计参数的稳定性分析，采用差积曲线法进行统计参数的代表性分析。 经对 1954 年 7 月 2005 年 6 月 n=51 年的年平均流量系列进行 20 年以上 子系列的滑动均值与 Cv 的计算可知，系列愈长，愈趋于稳定，说明变化是比较稳定的。 2.2.3 电站的径流分析计算 根据皇城水库调节年度（ 1954 年 7 月 2005 年 6 月） n=51 年径流系列资料，经统计分析参数如下： Q0 9.00m3/s Cv 0.18 Cs=2Cv 电站枢纽处不同频率径流成果如表 2-2 所列。 月牙崖水电站设计年径流成果表 表 2-2 F (km2) 统计参数 Qp(m3/s) Q0 (m3/s) Cv Cs/Cv P=15% P=25% P=50% P=75% P=85% 1030 9.00 0.18 2 10.8 10.1 8.91 7.92 7.32 - - 2.2.3 径流的年内分配 东大河径流的年内变化分四个时期： 6 9 月份径流主要靠降水补给， 10 月份为退水期， 11 3 月份稳定为枯水期，径流主要靠地下水补给， 4 5 月份径流除地下水补给外尚有冰雪融水补给。 采用皇城滩水库出库资料（调节年度 1986 年 7 月 2002 年 6月） n=16 年实测资料进行分配，推求月牙崖电站设计频率年径流的年内分配。选取 1988.7 1989.6 为丰水年（ P=15%）典型 ， 1993.71994.6 为平水年 (P=50%)典型， 1999.7 2000.6 为枯水年（ P=85%）典型，按设计年水量进行控制缩放，得电站相应频率的月、年径流量。成果见表 2-3、 2-4。 月牙崖水电站设计年径流分配表 (调节年度 7 6 月 ) 表 2-3 项目 月 份 年平均(m3/s) 七月 八月 九月 十月 十一 月 十二 月 一月 二月 三月 四月 五月 六月 典型年(1988.71989.6) 20.3 16.8 13.9 13.5 5.75 4.22 5.63 5.45 2.63 5.46 18.1 18.8 10.9 月牙崖电站 P=15%丰水年流量 20.2 16.7 13.8 13.4 5.7 4.19 5.59 5.41 2.61 5.42 18.0 18.7 10.8 典型年(1996.71997.6) 19.5 13 11.1 13.4 8.50 6.81 4.50 3.19 0 2.68 10.1 16.3 9.09 月牙崖电站 P=50%平水年流量 19.1 12.7 10.9 13.1 8.3 6.7 4.4 3.1 0 2.6 9.9 16.0 8.91 典型年(2001.72002.6) 17.4 8.00 7.78 8.6 11.4 6.29 3.00 3.00 4.52 1.54 5.08 9.15 7.15 月牙崖电站 P=85%枯水年流量 17.8 8.19 7.96 8.80 11.7 6.44 3.07 3.07 4.63 1.58 5.20 9.37 7.32 - - 表 2-4 月牙崖水电站不同水平 年设计年径流旬月分配表 月牙崖电站 P=15%丰水年流量 七月 八月 九月 十月 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 17.2 22.0 21.2 19.6 18.7 11.9 16.7 11.9 12.7 13.5 14.4 12.3 十一月 十二月 一月 二月 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 8.34 4.51 4.27 4.24 4.17 4.17 8.16 4.34 4.26 4.26 4.27 7.70 三月 四月 五月 六月 年平均 (m3/s) 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 5.77 1.66 0.40 0.42 7.71 8.14 18.5 19.4 15.9 18.3 17.3 20.4 10.8 月牙崖电站 P=50%平水年流量 七月 八月 九月 十月 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 16.7 22.6 17.9 18.9 9.12 10.0 11.8 7.86 13.0 14.2 14.2 10.90 十一月 十二月 一月 二月 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 8.33 8.33 8.33 8.33 7.28 4.41 4.41 4.41 4.41 4.41 4.41 0.55 三月 四月 五月 六月 年平均 (m3/s) 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 0 0 0 3.92 3.47 0.49 4.17 9.39 16.2 17.2 16.2 14.5 8.91 月牙崖电站 P=85%枯水年流量 七月 八月 九月 十月 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 13.2 24.6 15.6 8.19 8.19 8.19 8.19 8.19 7.50 5.49 8.3 12.6 十一月 十二月 一月 二月 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 12.5 12.2 10.4 10.2 6.00 3.07 3.07 3.07 3.07 3.07 3.07 3.07 三月 四月 五月 六月 年平均 (m3/s) 上 中 下 上 中 下 上 中 下 上 中 下 4.48 4.78 4.61 4.61 0.11 0 0 4.02 11.6 10.2 5.63 12.3 7.32 - - 2.3 洪水 2.3.1 资料情况 沙沟寺站有 1954 1985 年共计 32 年实测洪水资料，皇城滩水库有 1986 2002 年共计 16 年实测入库资料。 历史洪水调查：根据甘肃省洪水调查资料，东大河泱翔河段沙沟寺站址，调查历史洪水为 1945 年 Qm=582m3/s，其重现期为1913 年以来最大， N 90 年。 收集到的皇城滩水库 1986 2002 年 16 年实测入库洪水资料，根据过去有关工程计算点绘的河西地区各频率洪峰流量与流域面积关系线，沙沟寺站符合 Qp=AF0.7关系式依据此关系式得到 19861999 年共计 16 年的沙沟寺站最大洪峰资料。 2.3.2 洪水计算成果 经频率统计分析计算，沙沟寺站适线后采用统计参数为： Qm0=115m3/s Cv=0.88 Cs=4.0Cv 东大河沙沟寺站不同频率洪峰流量成果见表 2 5。 东大河沙沟寺站设计洪峰流量成果表 表 2 5 位置 集水面积 （ km2） 设计洪峰流量（ m3/s） P=2% 3.33% 5% 10% 20% 沙沟寺 1545 442 369 314 226 147 2.3.3 皇城水库 的设计洪水复核计算 由于上游修建了皇城水库，而改变了天然情势，月牙崖水电站紧接坝后电站，实际上为上游皇城水库调节后下泄流量与区间洪水的组合。鉴于上述情况，本次设计对皇城水库进行设计洪水的复核- - 计算、设计洪水过程线的计算以及调洪演算来确定不同设计频率的最大下泄流量。 1、皇城水库设计洪水大小的确定 月牙崖水电站工程对皇城水库设计洪水的复核计算依据 1981年 5 月“甘肃省东大河皇城滩水库技施设计报告”中分析的沙沟寺站与皇城水库同频率设计洪水成果的比例关系，将本次分析的沙沟寺站设计洪水成果移置到皇城水库处。东大河皇城 水库设计洪峰流量成果见表 2-6，东大河皇城水库最大三日设计洪量成果见表 2-7。 东大河皇城水库设计洪峰流量成果表 表 2 6 位置 集水面积 （ km2） 设计洪峰流量（ m3/s） P=2% 3.33% 5% 10% 20% 皇城滩水库 1030 401 332 280 194 123 东大河皇城滩水库最大三日设计洪量成果表 表 2 7 位置 集水面积 （ km2） 最大三日设计洪量（ 104m3） P=2% 3.33% 5% 10% 20% 皇城滩水库 1030 4000 3510 3140 2450 1860 2、皇城水库设计洪水过程线及不同频率最大下泄流量 皇城水库设计洪水过程线选用沙沟寺站峰较高、量较大的 1958年 6 月下旬的洪水过程为典型 (与皇城滩水库技施设计采用典型相同 )，按峰及三天量同频率放大过程线。不同频率设计洪水过程线见表 2 8。经调洪演算，皇城水库不同频率最大下泄流量为： P=0.5%时， Qm泄 =390 m3/s； P=1%时， Qm泄 =386 m3/s； P=2%时， Qm泄 =382 m3/s；当 P 2%时，也就是皇城滩水库以上来水洪- - 峰流量 Qm 382m3 s 时，水库不削减洪峰流量。 表 2-8 东大河皇城滩水库不同频率设计洪水过程线 时段 Q2% Q3.33% Q5% Q10% 时段 Q2% Q3.33% Q5% Q10% 0 74.6 66.4 60.6 50.6 38 117 104 94.0 76.7 1 88.4 78.5 71.4 59.1 39 117 103 93.5 76.3 2 102 90.8 82.5 67.7 40 120 106 96.1 78.4 3 116 103 93.5 76.3 41 123 109 98.8 80.4 4 115 101 92.0 75.1 42 127 112 101 82.5 5 113 99.7 90.4 73.9 43 130 115 104 84.6 6 110 97.8 88.7 72.6 44 140 124 112 90.8 7 109 96.1 87.2 71.4 45 150 133 119 96.9 8 109 96.1 87.2 71.4 46 150 133 119 96.9 9 119 106 95.8 78.1 47 150 133 119 96.9 10 131 115 104 84.9 48 141 125 112 91.4 11 141 125 113 91.5 49 132 117 105 85.8 12 145 128 116 93.9 50 123 109 98.1 80.3 13 149 132 119 96.3 51 114 101 90.9 74.7 14 153 135 122 98.7 52 109 96.7 87.3 71.8 15 212 187 169 132 53 105 92.9 83.9 69.2 16 272 239 215 168 54 100 88.9 80.3 66.4 17 349 307 276 190 55 95.7 84.8 76.6 63.5 18 349 307 276 190 56 91.3 81.0 73.2 60.9 19 349 307 276 190 57 87.2 77.4 70.0 58.4 20 401 332 280 194 58 82.9 73.6 66.6 55.7 21 401 332 280 194 59 78.8 70.0 63.3 53.2 22 401 332 280 194 60 74.4 66.2 59.9 50.5 23 376 330 276 190 61 74.4 66.2 59.9 50.5 24 335 294 265 190 62 74.4 66.2 59.9 50.5 25 296 260 234 183 63 74.4 66.2 59.9 50.5 26 255 224 202 158 64 74.4 66.2 59.9 50.5 27 255 224 202 158 65 72.5 64.5 58.4 49.3 28 231 204 184 143 66 72.5 64.5 58.4 49.3 29 208 183 165 129 67 72.5 64.5 58.4 49.3 30 185 163 147 115 68 74.4 66.2 59.9 50.5 31 174 153 138 108 69 74.4 66.2 59.9 50.5 32 163 144 130 101 70 74.4 66.2 59.9 50.5 33 152 134 121 97.9 71 74.4 66.2 59.9 50.5 34 141 124 112 91.1 72 72.7 64.7 58.6 49.5 35 130 115 104 84.4 36 119 105 95.4 77.8 合计 4000 3500 3140 2450 37 118 105 94.8 77.3 - - 2.3.4 月牙崖水电站设计洪水的确定 月牙崖水电站紧接皇城水库坝后电站，引水枢纽紧接坝后电站尾水渠，电站厂房位于皇城滩水库下游约 3km 处，其控制集水面积为 1160km2。月牙崖电站引水枢纽洪水为皇城水库下泄洪水，电站厂房处洪水为皇城水库下泄洪水加同频率区间洪水，成果见表2-9。 月牙崖水电站各设计频率洪峰流量表 (m3/s) 表 2-9 断面位置 F（ km2） P (%) 2% 3.33% 5% 10% 20% 皇城水库入库 1030 401 332 280 194 123 皇城水库出库 1030 382 332 280 194 123 区间洪水 130 35 30 25 18 11 电站引水枢纽 1030 382 332 280 194 123 电站厂房 1160 417 362 305 212 134 2.3.5 分期洪水 电站分期设计洪水主要以东大河沙沟寺站月最大流量资料为依据，资料统计按跨期五天取样。 分期根据施工设计需要划分为： 10 5 月、 35 月、 10 6 月、 3 6 月及汛期 7 9 月，分期洪水成果见表 2 10。 月牙崖水电站分期洪水成果表 表 2 10施工分期 P（ %） 10% 20% 汛期 7 9月年最大 212 134 枯水期 10 5月 75 52.2 3 5月 75 52.2 10 6月 104 77.3 3 6月 106 78.7 - - 2.3.6 沟道洪水 月牙崖水电站引水渠布置在河道右岸，引水渠桩号 0+840 处有一无名冲沟。冲沟平时无水，汛期沟道洪水影响渠道安全运行。 沟道洪水主要 由山区暴雨形成，洪水一般出现在 6 月下旬至 9月上旬，以 7、 8 月洪水出现最多，而且多为单峰型。根据省水利厅编制的甘肃省暴雨洪水图集 (1988 年版 )，洪水主要由暴雨组成，所以采用小流域暴雨洪水计算的方法 瞬时单位线法进行推求。防洪标准：二十年一遇 (即 P=5 )。 根据甘肃省暴雨洪水图集界定，当流域面积 F100km2时，应选取 1 小时、 3 小时、 6 小时和 24 小时为雨量控制时段，由于冲沟的流域面积小于 100km2，所以采用以上时段为暴雨控制时段。 月牙崖水电站沿线沟道洪水特征值见表 2 11。 月牙崖水电站沿线 沟道洪水特征值表 表 2 11 序号 沟道名称 集水面积 (km2) 主流长度 (km) 河道比降 () 设计洪水 （ m3/s） Q5% 1 无名沟 3.8 4.6 98.2 5.8 2.4 泥沙 东大河皇城水库以上流域植被条件较好，因而含沙量较小。以东大河沙沟寺水文站 1955 1967、 197187 年 n 29 年实测泥沙资料说明泥沙问题。 经 统计 分析得到：沙沟寺站多年平均含沙量为 0.533 kg/m3 ，实测最大断面平均含沙量为 116kg/m3（ 1974 年 7 月 20 日）。年内含沙量分配不均匀，七 、八月份平均含沙量大于 1kg/m3，而冬季枯- - 水期十一月三月平均含沙量小到 0.01kg/m3。沙沟寺站多年平均悬移质输沙量为 17.0 万 t，泥沙多集中在汛期 5 8 月，约占年输沙量的 92.8%，仅 78 月的泥沙就占年输沙量的 75.8。因是山区河流，推移质沙量较大，但无实测资料，按推悬比估算，推悬比根据实地勘察和经验取为 0.20，则多年平均推移质输沙量为 3.4 万 t，沙沟寺断面多年平均输沙总量为 20.4 万 t。- - 3 工程地质 3.1 区域地质概况 3.1.1 地形地貌 工程区位于永昌南山凸起带的中部山区，属中山地形，海 拔2300 2700m。东大河于此间深切古夷平面而成大比降（ 1/60 1/90）的峡谷，河谷断面多呈“ U”型，部分呈“ V”型。河谷两岸发育不对称的河漫滩及侵蚀堆积阶地，其中级阶地发育较完整，级阶地仅部分保留较完整。 皇城峡河谷两岸各发育 10 余条大冲沟，与河流呈近正交且沟口呈悬挂状，沟口高出河床约 1.5 10m。冲沟长几公里至十几公里，沟壁陡峭，上部基岩裸露，下部沟坡至沟底均有坡积及坡洪积块碎石土覆盖。右岸冲沟口有洪积扇分布，暴雨时节常有山洪并伴有泥石流发生；左岸冲沟口分布有级阶地冲积砂卵砾石及砂壤土。 河谷左岸岸坡较稳定，坡角约 55 60，坡下分布有崩坡积块、碎石土；右岸岸坡陡缓相间呈犬牙交错状，陡坡基岩直立，缓坡处堆积着崩坡积块碎石土。 3.1.2 地层岩性 工程区内地层岩性主要为第四系全新统一上更新统松散覆盖层及加里东晚期的花岗片麻岩侵入体，现从新到老依次叙述： 第四系全新统一上更新统松散覆盖层：主要分布于河床及其两侧的阶地台面、冲沟两侧及谷坡上，其成因为冲积、洪积、崩坡积、残积等。 冲积砂砾卵石（ Qal3-4）：分布于河床及两侧高漫滩。砂砾卵石，青灰色，含砂量 1520%，漂砾及孤石 20 30 ,卵砾石 50- - 65，砂为中粗砂，成份为长石、石英及其它暗色矿物，砾石直径220mm，卵石直径 20 200mm，漂石直径 200400mm，大者 600mm以上，砾卵石成份为灰绿色、紫红色变质细砂岩，磨圆较好，呈扁圆状，表面光滑、石质坚硬，本次勘探（ zk1）揭露砂砾卵石层厚度 15m，未揭穿，根据皇城滩水库资料砂砾卵石层厚达 30m。 崩坡积物（ Qdl34）：主要分布于河谷右岸陡峻谷坡中下部，地貌上形成缓坡台地或斜坡向河床过渡。主要为块碎石土，局部为含大孤石的块碎石土，其中砂、粘土含量 65，块碎石含量 35，土为中粉质壤土，经试验分析：砂粒 18.2223.91%，粉粒59.9862.71%，粘粒占 16.1119.07%，孤石及块碎石呈棱角状，其成份为山体母岩的崩塌物即花岗片麻岩。碎石直径 2 20mm，块石直径 20200mm，孤石直径 200800mm，大者可达 3m以上，块碎石土在水平和垂直向上均有一定的分布规律，即越近基岩山体，块碎石含量越高，粒径越粗，反之则含量减少，粒径变小，垂向上随着深度的增加，块碎石含量增加。块碎石土中的中粉质壤土具有垂直节理。厚度变化较大，本次勘探最大深度 17.2m(zk2)未揭穿，推测厚度 830m，结构稍密中密。 残积块碎石土：局部分布于花岗岩山坡的表部，呈灰黑色，碎石含量 60%，块石含量 40，碎石直径 2020mm，块石直径20200mm，大者 500mm，其成份与山体母岩相同，为花岗片麻岩，极破碎、松散。本次勘探仅在 TK4探坑中揭露，厚度 2m未揭穿，推测厚度 35m。 洪积块碎石土（ Q4PL）：主要分布在渠线 0+831 和厂房区右侧，形成各自小的洪积扇，其它小的冲沟也有零星分布，其物质来- - 源为沟谷坡积物及残积物，其岩性与坡积物类同，厚度 0.5 9m不等。 加里东 晚期花岗片麻岩（ 33-1）：为区域性性岩基侵入体，分布于河床右岸陡峻的基岩山体，花岗片麻岩：灰白色，粗粒显晶结构，块状构造，矿物成份为石英、长石、黑云母，致密坚硬，受构造影响，节理裂隙发育，裸露岩体破碎。 3.1.3 地质构造及地震