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 述 . 1 文、气象 . 1 程地质 . 5 程任务和规模 . 9 程布置及主要建筑物 . 10 机、金结、采暖通风及消防 . 14 气 . 15 程管理 . 16 工组织设计 . 16 境保护、水土保持及安全 . 18 程招标建议 . 20 算 . 20 济评价 . 20 2 水文、气象 . 27 域概况 . 27 径流 . 29 水 . 33 沙 . 37 3 工程地质 . 39 域地质概况 . 39 程地质条件与评价 . 44 然建筑材料及施工用水 . 47 - 论 . 48 4 工程任务和规模 . 50 流规划 . 50 力发展规划及工程建设的必要性 . 51 利、水能计算 . 55 站运行方式及能量指标 . 58 5 工程布置及主要建筑物 . 60 程等别及标准 . 60 程选址及工程总布置 . 61 要建筑物设计 . 65 6 水机、金结、采暖通风及消防 . 76 力机械 . 76 属结构 . 84 力钢管 . 85 暖与通风 . 85 防 . 87 7 电 气 . 89 入系统设想 . 89 气主接线 . 89 用电接线 . 90 要电气设备 . 90 动控制 . 92 信 . 92 雷保护与接 地 . 92 - 8 工程管理 . 94 理机构及人员编制 . 94 政管理及生活区建筑面积 . 94 要管理设施 . 95 9 施工组织设计 . 97 工条件 . 97 然建筑材料 . 99 工导流 . 100 体工程施工 . 100 工交通及施工总布置 . 102 工总进度 . 103 10 环境保护与水土保持 .境保护 . 105 土保持 . 112 11 劳动安全与卫生 .据和设计原则 . 118 动安全 . 118 业卫生 . 121 全卫生设施 . 123 12 工程招标 .标范围的确定 . 124 标组织形式 . 124 标形式 . 124 段划分 . 124 - 13 工程投资概算 .制说明 . 127 算附表 . 132 14 经济评价 .述 . 159 务评价 . 159 民经济评价 . 164 合评价 . 165 - 1 综合说明 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 3600离永昌县城约 40据防洪标准(水利水电工程等级划分及洪水标准 (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。 文、气象 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 3000降雨量在 300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 400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 200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 30落差 414m，水能理论蕴藏量 42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。 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 4000寒冷半湿润气候到高寒湿润气候，年平均气温 最热月七月平均气温 最冷月一月平均气温 年降水量 300 600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 最热月平均气温 最冷月平均气温 年降水 量 150 300蒸发量1260 1050日照时数 2200 2880h,无霜期 136 103d。 - 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： s 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 F (统计参数 Qp(m3/s) m3/s) s/=15% P=25% P=50% P=75% P=85% 1030 牙崖水电站设计年径流分配表 (调节年度 7 6 月 ) 表 1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(牙崖电站 P=15%丰水年流量 型年(3 牙崖电站 P=50%平水年流量 型年(牙崖电站 P=85%枯水年流量 - 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 3，其控制集水面积为 1160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期洪水成果见表 1 月牙崖水电站各设计频率洪峰流量表 (m3/s) 表 1面位置 F（ P (%) 2% 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 5月 75 0 6月 104 6月 106 - 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 (主流长度 (河道比降 () 设计洪水 （ m3/s） 1 无名沟 程地质 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。 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。 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 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 当于地震基本裂度度），地震动反应谱特征周期 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 水，矿化度 l，属低矿化度淡水，对普通硅酸盐水泥不具侵蚀性。 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 各类围岩主要物理、力学参数建议值 表 1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(10303pa/m f 粗 粒 花 岗 岩 48 50 2 16 10 15 60 7500 4 35 40 10 5 8 0 60 20002500 3 26 35 5 1 0 50 10001500 1- 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 然干密度 构中密。地基承载力特征值 200 250议临时开挖边坡 1： 1，永久边坡 1： 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。 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 然干密度 基承载力特征值 200250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 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 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 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 140 150议开挖边坡临时边坡 1:1，永久边坡 1:挖深度 10- 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 40 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 220石直径 20200者 m，据钻孔重型触探试验测试 ，块碎石承载力特征值 200地基土极不均匀，建议厂房基础下设置 12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。 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 15道防冻胀破坏垫层料也可从该料场筛取。 程任务和规模 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。 程主要指标 月牙崖水电站设计引用流量为 s，设计水头 机容量 3600照国内水轮机系列样本，经方案比较选用 水轮机三台，配套 16/2150 型发电机及1000 型微机调速器各三台。电站多年平均发电量 1571 万- 机年利用小时数为 4364 h。 程布置及主要建筑物 程等别及标 准 月牙崖水电站装机容量 3600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。 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 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 号0+1+前池布置在引水明渠末端、引水隧洞进 口，前池长 号 1+1+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 120池后紧接无压引水隧洞，- 隧洞长 号 1+2+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 500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。 要建筑物设计 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 s，其中 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 计洪水位 核洪水位 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 ，堰长 30m。 堰顶高程 用 石砼浇注，溢流堰后设 力池后接 20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， 衬砌，底宽 坡系数 坡 1/1500，衬砌厚度 10 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。 水渠 引水渠布置在河道右岸，长 号 0+1+- 设计流量 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 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 深 号 0+0+940和 1+035 1+计为梯形断面， 浇砼衬砌，衬砌厚度底部 12坡 12 10号 0+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+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 50底 100山侧渠坡 100 70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 底及边墙厚 部每 20+940 0+950 和 1+025 1+035 为砌石扭面段。 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 号 1+1+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。 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 2020 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 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 底纵坡1/1000，高程 隧洞进出口 40m 及节理裂隙密集带为类围岩，全断面 砌厚度底板 20墙及顶拱 25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 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 中总管一根长 管管径 管管径 管壁厚 12 2力钢管采用明管暗敷式，除支管镇墩外，总管外包 40 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 装水轮发电机组三套，水轮机安装高程 电机层底板高程 装间布置在主机室左侧，底板高程同发电机层底板高程，长 度 同主机室。副厂房布置在主机室上游，长 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 2 机、金结、采暖通风及消防 力机械 月牙崖水电站设计引水流量 s，额定水头 机容量 3600照国内 水轮机系列样本，经方案比较选用三台104 型 水轮机，配套 16/2150 型发电机及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 16006 蝶阀公称直径 ，额定压力 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 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 5台 引水枢纽冲沙闸 潜孔式平板钢闸门 1 台 引水枢纽进水闸 露顶式平板钢闸门 2 台 引水枢纽泄水闸 露顶式平板钢闸门 2 5台 前池泄水冲沙 闸 潜孔式平板钢闸门 1 0台 前池拦污栅 2 不专门配置 压力钢管 90 气 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 35接于大干沟水电站 35流后接至头坝变电所并入永昌电网。 气主接线 电气主接线采用三机一变扩大单元式接线方式，安装一台升压 变压器，在发电机保护控制屏内部装置 线，并设置一面 变进线屏），与主变低压侧连接，主变高压侧装设一台 35连接在 355线出线侧安装相关设备送至 35统。 由于厂区狭窄，- 本电站不设 35副厂房布置 35主变放在室外，其余 35 要电气设备 水轮发电机 3 台，型号： 16/2150，配静止可控硅微机励磁装置。主变压器 1 台，型号： 3*用变压器 2 台，型号： 5%/ 5%/ 台。 压开关柜 9 面，型号： 35压开关柜 3 面，型号： 35 。 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。 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