黑水河水电站综合说明

1 综合说明 1 11 1 绪绪 言言 黑水河水电站位于定西地区岷县黑水河乡境内的洮河干流上 根 据 1991 年甘肃省水利水电勘测设计院完成的 洮河干流西宁庄 九 甸峡河段水能开发补充规划报告 在西宁庄 马莲滩河段中规划有 六级梯级电站 分别为 小族坪 坎铺塔 刘家浪 黑水河 冰桥湾 和古城 黑水河电站是该段中的第四级电站 地理位置详见平面位置 示意图 1997 年初 我院受岷县电力局委托对岷县黑水河电站进行了可 行性研究工作 并完成了 岷县黑水河水电站可行性研究报告 岷 县黑水河水电站可行性研究补充报告 根据报告及有关成果 主要 结论意见如下 1 黑水河电站属洮河中游西宁庄 马莲滩段内的第四级电站 开发方式推荐河床式方案 2 电站坝址初选在三十里铺村牙坞沟口上游 350m 处 正常蓄 水位 2353 5m 总装机 1 5 万 KW 3 工程区地质条件良好 库坝区无重大地质问题 基岩岩性主 要为板岩及灰板岩 满足基础强度要求 当地建筑材料丰富 数量及 质量满足工程要求 4 工程修建仅有少量土地淹 浸 没 不涉及人口迁移 对环境 无不利影响 5 工程静态总投资 13778 41 万元 静态单位千瓦投资 9186 元 KW 计入价差予备费后总投资 15500 万元 6 工程施工期为 30 个月 7 工程国民经济评价各项指标较好 财务评价指标均在规范规 定范围之内 从敏感性分析看具有一定的抗风险能力 因此 本电站 在经济上是合理的 1998 年 2 月 20 日甘肃省工程咨询中心对可研补充报告进行了评 估论证 3 月正式以甘咨项 1998 016 号文 岷县黑水河水电站工 程可行性研究评估报告 上报省计委 评估的主要结论为 1 岷县利用当地丰富水能资源开发建设小水电项目 符合国家 优先发展能源工业的产业政策 也符合我省洮河干流水能开发规划 其建设对改变岷县缺电状况 促进工农业生产和经济发展将起重要作 用 项目的建设是必要的 2 采用河床式开发能充分利用水能资源 装机 1 5 万 KW 规模基 本适宜 工程总布置和设计方案基本可行 3 本工程建成后 以自发自用为主 大电网调节为辅 因此 对县电网统一规划 并积极落实用电负荷与上网电价 4 设计部门在初步设计阶段要认真研究解决评估中提出的工程 设计问题 优化设计方案 5 建设单位必须抓紧落实建设资金的来源 并尽快办理土地征 用等有关手续 做好各项前期工作 1998 年 6 月我院与岷县电力局签订了初步设计合同 随后进行 了现场勘测工作 根据咨询中心的以上意见 针对坝轴线优选 水库 区重点可能渗漏地段 古河道的渗流稳定性及天然建材等问题 进行 了工程地质勘察 完成了 岷县黑水河水电站初步设计阶段工程地质 勘察报告 2001 年 8 月我院根据初设阶段勘察成果 完成了初步设计初稿 初稿完成后省电力局龙源 明珠集团公司先后与岷县政府洽淡开发事 宜 认为黑水河电站开发方式适宜 建设条件优越 是一个良好的电 源建设点 唯有装机规模偏小 为此龙源公司委托我院对初稿进行了 进一步的优化 2002 年 11 月 15 日我院完成了 岷县黑水河水电站优化论证意 见 随后 12 月 12 日省电力局内部召开了 岷县黑水河电站工程审 查会 对初步设计初稿和优化论证意见进行了审查 肯定了优化后的 正常蓄水位 装机规模 机组选型等 并提出取消厂房底孔排沙道 对厂房左右岸方案加以论证等建议 会后我院根据以上意见和建议进 行了认真的修改和补充工作 完成了第二次修改稿 2003 年 5 月 31 日明珠集团公司召开了 岷县黑水河水电站工程 予审查会议 邀请华研咨询公司专家再次对第二次修改稿进行了预审 会议就厂房左右岸布置的导流方案 电气主接线 快速门的设置等问 题提出了意见和建议 会后我院及时进行了修改和说明 在前述工作 的基础上完成了 岷县黑水河水电站初步设计报告 1 21 2 水文 气象水文 气象 洮河是黄河上游的一级支流 发源于甘 青两省交界的西倾山东 麓 由西向东流径岷县折向北流 至永靖县境内汇入黄河刘家峡水库 全长 673 1km 流域面积 25527km2 干流平均比降 2 8 工程所处位置是洮河干流中游的西宁庄 九甸峡河段 该河段西 宁庄至岷县县城附近河道呈东南流向 长约 40km 岷县县城以下河 道折向西北方向 至陈旗长约 50km 在长 90km 的河段内 形成洮河 大河弯 该河段总落差约 208m 水能资源丰富 黑水河电站为河床式无调节电站 电站枢纽距已建刘家浪电站 6 34km 枢纽以上控制流域面积 13848km2 占总流域面积 54 多年 平均流量 103m3 s 天然径流总量约 32 5 亿 m3 多年平均悬移质输 沙量 218 万 t 多年平均含沙量 0 67kg m3 侵蚀模数 157t km2 推移 质按悬沙的 5 考虑 推移质输沙量为 10 9 万 t 多年平均总输沙量 228 9 万 t 不同频率年平均流量成果见表 1 2 1 不同频率洪峰流量成果 见表 1 2 2 黑水河电站不同频率年平均径流量黑水河电站不同频率年平均径流量 表 1 2 1 不同频率设计值多年平 均流量 m3 s CvCs Cv 15 25 50 75 85 1030 32 513512199 280 672 0 不同频率洪峰流量不同频率洪峰流量 表 1 2 2 不 同 频 率 F km2 均值 m3 s 0 5 1 2 3 33 5 10 13848586223019501680148013201060 流域内为高原大陆性气候 由于地形变化较大 上 中游高寒阴 湿 下游属温带半干旱气候 电站区平均海拔高程 2350m 左右 冬季 寒冷 夏季凉爽 多年平均气温 5 7 平均最高气温 13 2 平均 最低气温 0 极端最高气温 31 5 极端最低气温 26 3 年降 雨量 588 2mm 年蒸发量 1192 2mm 年日照时数 2239 5h 平均相对 湿度 69 最大风速 24m s 最大冻土深 75cm 1 31 3 库坝区工程地质条件库坝区工程地质条件 1 3 1 区域地质 工程区属构造剥蚀中山区河谷地貌 河谷底部宽阔平坦 洮河呈 曲折的深切 U 型峡谷 宽 60 180m 切深 15 26m 河谷两岸 级阶地在区内最为发育 构成了河谷内平坦的川台地 在工程区内洮河两岸的 级基底阶地之下 有基座切割较深的古 河道隐伏 库区唯一可能产生渗漏的通道 是埋藏于坝址右岸三十里 铺村 级阶地中贯通着库坝上下游的古河道 工程区出露的岩层为三 迭系中统第二岩性组 浅变质石英砂岩 板岩及中薄层灰岩 各岩性 呈夹层或互层组合 层理清晰 与工程有关的有 Tb 12 Tb 22和 Tb 32三个岩性组 第四系松散堆积物主要有全新统 Q4 现代河床及 级阶地冲积砂壤土 漂卵砾石层等 工程区处西秦岭复杂褶皱带 洮河复式向斜中段北翼次级褶皱 三岔 三十里铺复式背斜纵贯整个工程区 两翼次褶曲和断裂构造发 育 地震活动较为频繁 据 2001 版 1 400 中国地震烈度区划图 黑水河地区属 7 度地震区 1 3 2 库区工程地质 电站库区由两岸 级阶地基座围成 呈宽 60 180m 的峡谷 型水库 纵贯整个库坝区的古河道与水库占据的现代河道峡谷交叉切 割 受其影响 水库在古河道贯通的坝上下游的右岸 级阶地段出现 渗漏等工程地质问题 并在 级阶地的甘寨村东 郭哈村西一带有一 定的浸没影响 近坝右岸三十里铺村 级阶地下 古河道内的地下水因受三十里 铺沟地表水及地下水潜流的补给 向古河道进出口两端排泄 在古河 道中段形成一个明显的地下水分水岭 受地下水年变幅的控制 估算 最大渗漏量 908 8m3 d 在丰水季节 由于受地下水分水岭顶托 沿 古河道渗漏量极小 水库蓄水后古河道水位有所上升 但仍在阶地漂 卵石层 不会对右岸的村庄产生浸没及渗透破坏 库区左岸浸没 82 7 亩 古河道露头端塌岸损失仅 22 1 亩 故对古河道适当进行护 岸及防渗处理 1 3 3 坝区工程地质条件 坝址位于三十里铺村北侧洮河干流峡谷中 坝线在三十里铺沟口 上游 100m 处 左岸发育 级基座阶地 右岸发育 级基座阶地 级阶地在两岸对称发育 阶面宽广 高出河床 16 21m 坝线左 右坝肩置于两岸阶地基座中 岩面高程 2353 2356m 基岩岩性为 Tb 12板岩与灰岩的夹层或互层 属一次级背斜构造 其核部从河床 泄冲闸坝基中通过 与河道走向基本一致 两翼岩层走向与坝线近于 直交 有 f13 F45小断层通过坝中 破碎带宽 0 1 0 8m 对建坝影 响不大 坝基岩体透水性中等 较严重 级岩体约占坝基 76 级岩体占 24 地基承载力 0 4 1 2MPa 砼与岩体的摩擦 系数 f 0 5 0 6 工程地质清晰 无重大工程地质问题 由于坝基 岩体质量相对差异较大 需对坝基岩体做固结灌浆处理 1 3 4 天然建筑材料 工程区天然建筑材料储量和质量可满足需求 开采运输条件便利 围堰防渗土料最大运距 3km 储量 39 21 万 m3 砼粗细骨料最大运距 5km 砂储量 6 68 万 m3 砾石储量 21 3 万 m3 块石料最大运距 8km 储量 0 805 万 m3 1 3 5 工程测量 本工程高程系统沿用可研阶段建立的刘家浪高程系统 水准线从 可研阶段布设的 IVBM03 起闭 沿厂坝区布设四等闭合水准线路一 条 该系统与 56 年黄海高程系的差值 3 803m 工程平面控制为二 级闭合导线 其高程以红外测距的三角高程测定 坐标系为 1954 年 北京坐标系 1 41 4 工程任务与规模工程任务与规模 岷县为我省定西地区的高寒阴湿县 全县辖 23 个乡 总人口 43 5 万人 据 1999 年统计全县工农业总产值为 4 85 亿元 其中工业总产 值 2 15 亿元 农业总产值 2 7 亿元 乡镇企业总产值 2 53 亿元 人 均国民收入 1113 元 农民人均收入 1200 元 户通电率 91 2 根据岷县 十五 规划 到 2005 年乡以上工业总产值 乡镇企 业总产值 农民人均收入均翻一番 分别达到 2 5 亿元 6 7 亿元和 2200 元 届时 全县综合用电负荷将达到 5 57 万 KW 年需电量将达 到 2 39 亿 KW h 岷县现有 110KV 变电所一座 主变容量 20000KVA 35KV 变电所 七座 主变容量 26230KVA 已基本形成了以地方小水电为基础 依 托大网 以城关 35KV 变电所为中心的岷县小电网 县内电源主要依 靠刘家浪电厂 装机容量 4 2MW 按 1997 年统计资料 全年发电 量 3800 万 KW h 目前在建的古城电站总装机容量 25 5MW 多年 平均发电量 12620 万 kw h 根据当地地形 地质条件 在充分利用水能资源的前提下 经水 能 经济分析比较 确定黑水河电站为河床式开发 电站主要以发电 为主 总装机容量 21 5MW 保证出力 P 85 4821KW 多年平均 发电量为 9080 万 KW h 装机年利用小时数 4223h 1 51 5 工程布置及主要建筑物工程布置及主要建筑物 本电站以发电为主 确定为河床式开发方式 主要由挡水泄水建 筑物 泄冲闸 溢流坝 电站厂房 左右岸副坝及开关站和生活区等 设施组成 本工程属 等工程 规模为小 1 型 主要建筑物属 4 级 次要 建筑物属 5 级 防洪标准为 设计洪水重现期三十年一遇 相应洪峰 流量 1480m3 s 校核洪水重现期二百年一遇 相应洪峰流量 2230m3 s 坝址位于三十里铺沟口上游约 100m 处的洮河干流上 根据地形 地质条件布置枢纽坝顶总长 209 96m 自河道左岸向右岸布置有左岸 副坝段长 60m 厂房段长 68 96m 泄洪段长 61 0m 右岸副坝段长 20m 泄洪段采用闸坝集中布置型式 设 3 孔泄冲闸和 3 孔溢流坝 3 孔泄冲闸为潜孔式闸 闸孔尺寸为 7 5 5m 宽 高 弧形闸门 下 游采用底流式消能 3 孔溢流坝为实体砼重力结构 剖面为 WES 堰 型 堰顶设有平板式工作闸门和检修闸门 闸孔尺寸 7 6 5 5m 宽 高 下游采用底流式消能 厂房段布置于河道左侧 厂内装有 4 台轴流定浆水轮发电机组 从左向右为安装间和主机间两部分 从上游向下游为主厂房和副厂房 主机间长 53 06m 安装间长 15 90m 主机间为两机一段 主厂房内 安装一台 75 20t 电动双梁桥式起重机 跨度 Lk 12 5m 副厂房内 分设有中央控制室 高低压开关室 电工室 通信室 仪器仪表室及 空压机室等 辅助性生产设施布置于厂外 厂房上游为进水流道 进口尺寸 7 7 8 5 m 宽 高 共四孔 每孔均设有主 副拦污栅及检修门 共槽 和事故工作门 电站尾水底 板以 1 4 反坡与河道顺接 下游设厂坝分流导墙 右岸副坝及左岸靠厂房段的 35m 副坝均为砼重力式挡水结构 坝内设有门库 左岸其余副坝段上游侧设砼防渗墙 防渗墙背侧夯填 砂砾石做上坝公路 电站生产管理区及辅助性设施布置在左岸的 级阶地上 由于电 站与县城相距 11 2km 生活福利区考虑设在岷县县城 这样可减少 辅助性机构 对职工生活较为有利 1 61 6 水力机械水力机械 根据电站工作水头及我国水轮机型谱 结合洮河水量分配特点和 流域内电站机组运行情况 该电站选用 三大一小 4 台轴流定浆式 水轮发电机组 电站总装机容量 21 5MW 大机单机容量 6MW 小机单机容量 3 5MW 主要机械设备选型如下 1 水轮机 型 式 轴流定浆 轴流定浆 台 数 3 1 型 号 ZD580 LH 300 ZD580 LH 240 转轮直径 D 3 0m D 2 40m 设计水头 Hr 13 0m Hr 13 0m 额定流量 Qr 55 4m3 s Qr 32 2m3 s 额定转速 n 166 7r min n 214 3r min 额定出力 Nr 6309 Nr 3688 2 调速器 型号 WT 80 BWT 5000 台数 3 1 型式 微机单调节调速器 型式 微机单调节调速器 3 油压装置 型号 HYZ 2 5 台数 4 额定油压 2 5Mpa 4 桥吊 型式 电动双梁桥式起重机 型号 QD75 20T 启吊吨位 75 20 跨度 LK 12 5m 1 71 7 电气电气 岷县的水能资源极为丰富 目前正在建设的古城电站和即将开发 的黑水河电站 总装机容量为 47MW 黑水河电站为 21 5MW 古城 电站为 25 5MW 两电站的开发建设 可使岷县地方电能比例加大 为此 根据规划 新建西川 110kV 变电所 与岷县 110KV 变电所并 后接入大网 建成后可加大电网的覆盖面 促进地方工业的发展 拟 建的西川变电所距县城以西 3km 距黑水河电站 8 2km 黑水河电站发电机出口电压 10 5KV 电站出线电压 35KV 发电 机侧 10 5KV 采用单母线分段接线 升高电压侧 35KV 采用单母线 不分段接线方式 发电机母线出线两回 一回供近区负荷 一回备用 升压站高压侧设出线两回 一回至拟建的西川 110KV 变电所 与岷县 110kV 变电所相并后接入系统主网 另一回备用 电站设 35KV 升压 站 布置容量 16000KVA 主变一台和容量 12500KVA 主变一台 厂用电总运行负荷 800kVA 电压选定为 380 220V 选择 2 台 250 kVA 和 1 台 160kVA 的厂用变压器 一台接在电站的 10 5kV 母线 上 另一台接在 38 5kV 出线开关外侧 第三台高压侧从左岸 10kV 线 路接引 作电站事故保安电源 厂用电为单母线分段接线方式 主要电气设备选型如下 1 发电机 型 号 SF6000 36 4250 SF3500 28 3250 台 数 3 1 额定电压 10 5KV 10 5KV 额定电流 421A 241A 额定容量 7 500MVA 4 375MVA 额定功率因数 cos 0 8 cos 0 8 2 主变压器 型号 SF 16000 38 5 SF 12500 38 5 台 数 1 1 额定容量 16000KVA 12500KVA 额定电压 38 5 2 2 5 10 5KV 3 励磁装置 型号 FJL 2CB1A 台数 4 4 厂用变压器 型号 SC 250 10 5 10 5 5 0 4kv 台 数 1 型号 S9 250 38 5 38 5 2x2 5 0 4kv 台 数 1 型号 S9 160 10 5 10 5 2x2 5 0 4kv 台 数 1 1 81 8 金属结构金属结构 根据水工布置 电站金属结构共设 9 种型式 20 套水道控制设备 总用钢重约 1079 5t 其中闸门及拦污栅重量约 661t 埋件重量约 300t 自动抓梁 轨道 锁锭梁及拉杆等附件重量约 118 5t 同时 配置相应启闭设备共 5 套 其中坝顶门机和尾水台车各 1 台 液压式 启闭机 3 台 各闸门数量分布如下 1 溢流坝分别设 3 扇平板工作闸门和 1 扇共用检修闸门 2 泄洪冲沙闸分别设 3 孔弧型工作闸门和 1 扇共用检修闸门 3 电站进口分设 4 扇事故平板门和 1 扇共用检修门 在检修门 前分设主拦污栅 4 扇和共用副拦污栅 1 扇 4 电站尾水设 4 扇检修闸门 供 8 孔尾水出流孔口检修用 所有上游平板门均采用坝顶共用门机启闭 泄冲闸弧门采用液压 式启闭机操作 电站尾水平台闸门均采用共用台车启闭 1 91 9 消防消防 电站消防设计依据 预防为主 防消结合 的原则 其消防总体 设计方案 采用以水灭火为主 移动式灭火器为辅的灭火方式 在建 筑物设计等方面 按防火和灭火要求确定厂区主要建筑物的防火间距 和消防通道 在厂房和辅助生产厂房内部的布置上满足防火要求 配 置灭火器材等 本电站消防用水取自电站机组蜗壳 经消防加压泵供至各消防供 水单元 同时设 100m3高位蓄水池两个 作为消防备用水源和生活 水源 在主厂房内外设置有室内消火栓和室外消火栓 并在主 副厂 房各层均设置移动式灭火设备 用以扑灭主 副厂房建筑可能产生的 火灾 1 101 10 水库淹没处理及环境保护水库淹没处理及环境保护 本电站枢纽属低坝水库 为无调节迳流式电站 正常蓄水位 2355 0m 时 回水长约 6 34km 库容积约 490 万 m3 工程建成后淹 没土地 302 26 亩 其中耕地 117 6 亩 荒坡地 184 66 亩 仅涉及两 户人口搬迁 该电站枢纽由于坝高和库容有限 在水库建成后对下游用水不会 带来不利影响 由于水电站属清洁无污染能源项目 只要在施工期合 理控制和堆放工程弃渣 工程完工后及时恢复植被 可将对环境的影 响控制到最低限度 1 111 11 工程管理工程管理 黑水河水电站及下游的古城电站均由甘肃电力明珠集团公司筹 资兴建 根据 谁投资 谁受益 谁管理 的原则 两电站均由明珠 公司拟定管理体制 组建统一的电站管理机构 负责对两电站的统一 领导 统一管理 并服从省电网的统一调度 本电站距黑水河县城约 11 2km 主要交通道路是左岸的岷合省 级公路 拟定电站总编制人员 30 人 其中管理和服务人员 6 人 生 产运行人员 16 人 检修和工程管理人员 8 人 需生产及办公用房总 建筑面积 2100m2 其中生产及办公用房面积 450 m2 生活用房面积 1650 m2 考虑到电厂距县城较近 生活区集中在县城建设 初定电厂配 套一定车辆作为生活及通勤用车 1 121 12 施工组织设计施工组织设计 该工程区距岷县县城 11 2km 距兰州全程 285km 右岸有清 维公路 乡级 左岸有岷 合 作 公路 省道 306 岷县县城有国道 212 线穿过 枢纽上游 8Km 的野狐桥是沟通左右岸的交通点 工程区域濒临洮河 有较理想的施工生产和生活水源 工程区沿 线有 35KV 右岸 和 10KV 左岸 输电线路通过 附近刘家浪变电所和 县城城关中心变电所均可为本工程提供施工用电 工程从左岸至右岸依次布置由厂房 泄冲闸和溢流坝 根据厂房 位于左岸的特点 导流布置为工期较短的 先厂后坝 的施工方案 即 期工程枯水期采用草土围堰围护左岸 进行纵向砼围堰和上下 游横向土石围堰施工 利用右岸河床渲泄洪水 期汛期利用已完成 围堰进行厂房和 2 孔泄冲闸施工 洪水继续由右岸河床渲泄 期工 程修建右岸上下游土石围堰与纵向砼围堰围护右岸溢流坝和 1 孔泄冲 闸施工 洪水由已完成的 2 孔泄冲闸渲泄 由于枢纽建筑物集中 施工强度大 推荐采用以机械化为主 人 工为辅的施工方法 工程总工期安排 24 个月 其中准备期 1 个月 施工期 22 个月 完建期 1 个月 主体建筑物工程量为 砂砾石开挖 2 43 万 m3 石方开挖 13 97 万 m3 砼及钢筋砼 7 97 万 m3 浆砌石 0 20 万 m3 弯扎钢筋 2261 0t 金属制安 1080 0t 永久房屋 2100m2 主要材料用量 水泥 1 5 万 t 木材 1325 m3 钢材 571t 总劳动工日约 36 6 万工日 施工期平均人数 610 人 高峰人数 1433 人 1 131 13 投资概算投资概算 本工程总投资为 15618 91 万元 其中 建筑工程 5386 04 万元 机电设备及安装工程 4507 64 万元 金属结构设备及安装工程 1735 04 万元 临时工程 817 97 万元 水库淹没及补偿费 168 6 万元 其它费用 1406 46 万元 预备费 基本预备费 6 841 31 万元 贷 款利息 755 85 万元 1 141 14 经济评价经济评价 根据电力明珠集团公司意见本电站工程建设资金来源如下 固定资产投资的 20 自筹 即自筹 2972 61 万元 不计息 其余 80 申请银行贷款 贷款额 11890 45 万元 年利率 5 76 借款期限 15 年 另外 本次评价还计入了 1 的银行贷款担 保费 则实际计算利率为 6 76 财务评价 上网电价为 0 285 元 kW h 借款偿还期为 14 6 年 全部投资财务内部收益率达到 10 10 大于基准收益率 10 财务 净现值 86 05 万元 大于零 投资回收期 9 8 年 投资利润率 6 19 投资利税率 9 04 资本金利润率 32 16 国民经济评价 按影子电价 0 30 元 kW h 分析计算 本水电站工 程经济内部收益率为 12 69 高于社会折现率 Is 12 经济净现值 Is 12 为 584 50 万元 大于零 经济效益费用