水电站工程综合说明.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除1 综 合 说 明此文档仅供学习与交流1综合说明1.1绪言深阳水电站工程位于紫阳县红椿镇境内，地处汉江南岸二级支流渚河下游。电站水库枢纽位于红椿镇深阳村集镇上游0.8km处，距紫阳县城18km。有简易公路从电站近旁经过，交通方便。深阳水电站是紫阳县农村水电初级电气化规划中的骨干电源工程之一。该项目的建设对充分利用渚河水能资源，促进地方经济发展具有积极作用。陕西省发改委在陕发改农经（2005）539号文关于核准紫阳县闽泉水电开发有限公司深阳水电站项目的通知中指出: 同意建设深阳水电站。我院受紫阳县闽泉水电开发公司委托，接受深阳水电站工程初步设计的编制任务。我院此次的初步设计报告编制主要是依据陕水电发200616号文及结合2007年12月陕西省水利水电工程咨询中心评估咨询意见书里面的评审意见及结合现场实际工程情况做进一步的完善。我院根据前面审查意见及工程实际情况，对该工程进行更细致的勘察和精心组织设计人员对该工程做更完善的初步设计，多次组织设计人员现场踏勘，现完成了深阳水电站工程的初步设计任务。深阳水电站工程由水库枢纽建筑物、引水建筑物和电站厂区建筑物组成。初步设计最终推荐拦水大坝坝型采用浆砌石重力坝，电站装机容量11400kw。水库总库容1360万m3,正常库容1248万m3,死库容1158万m3，电站装机容量11400kW，P=80%保证出力1353kW，多年平均发电量3471万度，年利用小时数3045h。工程静态总投资7605.53万元，工程总投资7605.53万元，工程总工期安排两年。本工程项目的财务评价指标优越，国民经济评价指标良好，并具有较强的财务抗风险能力和经济抗风险能力，是一个技术、经济指标较为优越的电源点。在整个设计过程中，我们得到了紫阳县水利局和业主紫阳县闽泉水电开发公司等相关单位的有力配合和支持，在此表示感谢。由于时间紧张，加之水平所限，设计中的错误在所难免，敬请领导和专家指正，以臻完善。1.2水文1.2.1流域概况渚河为汉江南岸任河上较大的一级支流，属汉江的二级支流，发源于陕西省汉中市镇巴县大巴山的平安场，由大炎溪、四季河、巴庙河、田坝河和小水河等主要支流组成。河道由西南向东北流经汉中市镇巴县的平安场乡、西河镇，观音镇、小河乡和安康市紫阳县的红椿镇、向阳镇等乡镇，于紫阳县向阳镇汇入任河。渚河流域南高北低，海拔2100340m。整个流域位于北纬32423223，东经1075810829之间。全流域面积964km2，主河道长125km，平均比降6.96。渚河流域河谷狭窄，山高坡陡，人烟稀少，植被良好，有大片的森林覆盖，水源涵养条件好，渚河流域上游地处汉中市镇巴县最大降雨中心附近，雨量充沛，产流模数较大。据镇巴县的多年平均降雨资料统计，多年平均降雨量为1290mm，年最大降雨量高达1775.7mm，年最小降雨量也有789.0mm。渚河下游人类活动增加，水土流失轻微，除洪水期洪水浑浊外，终年清澈见底。深阳水电站地处陕西省紫阳县红椿镇白兔村境内，位于汉江南岸二级支流渚河下游，距安康123km,距紫阳县城18km，电站坝址以上河道流域面积818.75km2，厂址以上河道流域面积818.95km2。1.2.2基本资料情况渚河流域下游有红椿水文测站，流域面积933km2。有27年（19792005）流量资料，该站基本资料是本工程水文分析的主要依据。此外，渚河中游的观音雨量站、渚河下游的红椿雨量站等的实测资料，均可供本工程设计时参考。紫阳气象站为本工程提供了有关气象资料。另外还采用了陕西省洪水调查资料和安康地区实用水文手册上刊布的有关历史洪水调查资料。1.2.3工程主要水文特征值及分析成果1.2.3.1.气象河流域属北亚热带边缘湿润季风气候区，气候温和，四季分明，雨量较多，无霜期长，热量充足，光照适中。据紫阳气象站观测资料统计，本区多年平均气温15.1，极端最高气温41.3（1966年7月20日），极端最低气温-7.6（1975年12月15日），大于等于10年活动积温为14504932，年日照小时数1769.1h，太阳年均辐射总量为108.05kcal/cm2。初霜始于11月底，终霜止于3月初，全年无霜期270天左右。本区多南偏东风，多年平均风速1.7m/s，定时最大风速17m/s。1.2.3.2.径流根据水文站统计资料计算，以红椿水文站为参证站，采用水文比拟法，求得电站坝址处不同频率的年平均径流量为6.98亿m3，流量为22.1m3/s；频率为80%的年径流量为4.25亿m3；频率为50%的年径流量为6.53亿m3。1.2.3.3.洪水采用红椿水文站的比拟成果作为电站的洪水成果。不同频率的洪水成果见下表。 深阳电站坝址处洪水成果（水文比拟法） 单位：m3/s频率（%）0.20.5123.3351020深阳电站坝址398035003140277024902280191015201.2.3.4.泥沙渚河流域坝址以上植被良好，垦殖率低，水土流失轻微。河流含沙量小，除洪水期外，河水终年清澈不浊。据本流域红椿水文站实测资料分析，多年平均悬移质侵蚀模数898t/km2,深阳水电站坝址处多年平均悬移质输沙量为75.3万t，多年平均悬移质含沙量0.94kg/m3。1.3地质1.3.1 区域地质工程区位于秦岭复合构造带与扬子板块衔接部位，属扬子板块北缘。区域构造走向主要为北西西南东东向，区域性深大断裂红椿坝曾家坝断裂在工程区以北约2.5km处通过。工程区处于大巴山主峰北坡，地势北西高，南东低，海拔高程3001582m，属中山地貌，河谷发育，河流深切呈“V”字型，岸坡陡峻，两岸基岩大部分裸露，岸坡凹地及山麓斜坡地带常分布有第四系松散堆积物。工程区出露的地层主要有：寒武系上统、奥陶系中、下统、志留系下统及侏罗系。岩性主要为沉积岩及浅变质岩，局部上覆第四系松散堆积物。另外，有小规模中性侵入岩分布。工程区位于秦岭褶皱区的北大巴山褶皱带，褶皱、断裂较发育，受NESW向区域主应力影响，褶皱断裂多呈NWSE向线状分布，构造线方向300左右，主应力方向30左右。本区有史以来有记录的地震活动震级一般小于级，按构造稳定性分级，属稳定性好的区域。根据1：400万中国地震动参数区划图（GB183062001）标准，工程区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反映特征周期为0.4s，相应的地震基本烈度为度。1.3.2 工程地质1.3.2.1.库区地质深阳电站的大坝高51m，水库为典型的峡谷型水库，库区山峰为中、低山区，河谷狭窄，两岸岸坡多为陡峻地形，近河岸陡立，大多为陡坡和悬崖地形。库区出露的地层为志留系下统陡山沟组（S1ds）和第四系的松散堆积物。库区地质构造较为简单，主要为一系列连续的褶皱构造，水库区未发现规模较大的断层，小断层较为发育，多为压扭性。库区不良物理地质现象主要为滑坡、崩塌，次为泥石流。滑坡主要发育两处，分布于渚河左岸坝址上游，崩塌体均分布于陡峻岸坡脚处，一般高于正常蓄水位，岸坡局部零星存在危岩体，但规模较小。水库区属中山区，地形封闭，两岸山体雄厚，相对高差300600m左右，无单薄分水岭存在。库区不存在永久性渗漏问题。1.3.2.2. 坝址坝址位于陕西省紫阳县白兔村上游500m处，属渚河中游峡谷地段，河流流向为SE55，河床宽4060m，河床坡降6.69%，河谷呈“V”字型，两岸基岩裸露，自然坡度5070，局部有崩坡积覆盖，河床高程约354m。坝址区出露的地层主要为志留系下统陡山沟组（S1ds）和第四系的松散堆积物。根据区域地质资料，坝址区无区域性深大断裂通过，地质构造形迹主要为褶皱、断层及裂隙。坝基岩石为坚硬的砂岩及中硬的粉砂质板岩，裂隙较发育，为弱中等透水性岩层。河谷呈V型，谷底宽约4060m，地形完整河谷基本对称，岩性单一，为坚硬的砂岩，地质条件相对较好，适合修建重力坝。1.3.2.3 .隧洞洞线穿越的地层主要为：志留系下统都山沟组（s1ds）灰一深灰色中厚层状长石石英砂岩、细砂岩、粉砂岩，灰黑色薄层状含炭粉砂质板岩、炭质板岩及灰绿色中厚层状凝灰质火山角砾岩。地表沿沟谷和缓坡地段零星分布第四系松散残坡积堆积物。洞线地层岩性相对比较单一，总体以长石石英砂岩、粉砂岩为主，夹少量粉砂质板岩、凝灰质火山角砾岩。隧洞围岩以类为主，该类围岩强度较高，完整性相对较好，成洞条件和稳定性均好，隧洞进出口段存在类围岩，稳定性较差，洞脸边坡岩体需考虑适当的支护加固措施，需工程处理。1.3.2.4. 厂址厂房位于紫阳县红椿镇境内白兔村铁索桥上游400m附近的渚河右岸边部。经勘察了解，场地周围基岩出露完整，岩性为中厚层状长石石英砂岩、细砂岩，灰黑色含炭粉砂质板岩夹辉绿色中厚层状凝灰质火山角砾岩，便于厂房布置。当地村民修公路揭露覆盖层厚度0.505.00m，覆盖层平均厚度1.65m，为含碎石粉质粘土层，下伏基岩为陡山沟组（S1ds）灰黑色含炭粉砂质板岩夹中厚层凝灰质火山角砾岩，节理、裂隙不发育。综合分析认为，下伏基岩岩体较完整，强风化层厚度不大，弱风化岩体可作为地基基础，地表强度和稳定性较好。1.3.3 天然建筑材料细骨料采用汉江砂。砂砾料分布于库区河漫滩河床部位，岩性为第四系冲积砂卵石层。人工骨料料场分别尚坝铁索桥料场和回龙湾料场。石料场位于白兔村铁索桥上游60m处，红庙公路旁，岩性为中厚层状长石石英砂岩，弱风化，单层厚度大，节理裂隙不发育，石质致密坚硬，储量丰富。1.4工程任务和规模1.4.1地区社会经济概况及工程建设的必要性1.4.1.1.地区社会经济发展概况紫阳县地处大巴山北麓，国地面积2204km2，具有山大、地广、土薄、农业生产条件差，水力、矿产、资源丰富的特点。主要农副产品有粮食、油料、木材、牲畜、水产、水果等。工业生产主要有能源、化工、食品、编织、建材等小型工业。初步查明的矿产资源有锰、重晶石、铁、大理石等。全县总人口34.88万人，其中城镇人口4.22万人，农业人口30.66万人，耕地面积33.47公顷，工农业总产值4.824亿元，其中工业总产值0.873亿元，农业总产值2.556亿元。全县水力资源理论蕴藏量29.52万kW，其中可开发量14.61万kW，现已开发0.944万kW，加上在建的毛坝关水电站装机容量2.4万kW，占可开发量的22.9%，开发潜力很大。1.4.1.2.工程建设的必要性1、至2005年底，全县小水电装机9440kW，年发电量4470万度。而全县负荷容量14019kW，年用电量5780万度，电力缺口很大。2、深阳电站装机容量10000kW，保证出力1092kW，年发电量2902万度，上网条件比较优越。它的建成将缓解紫阳县的区域用电问题，带动当地经济发展。3、极其丰富的水力资源是紫阳县发展经济得天独厚的有利条件。发展地方小水电事业，可使紫阳县的产业结构多元化，为山区经济的腾飞注入源源不断的活力。深阳水电站的建设，一方面使境内水力资源得到了充分、合理的利用，另一方面极大地改善紫阳县的地方供电能力，有效地缓解电力供需矛盾。同时，可以使紫阳县的产业结构多元化，为山区经济的腾飞注入新的活力。因此，建设该工程十分必要。1.4.2工程规模和动能指标深阳水电站是一个以发电为主的单一项目，本着注意上、下游梯级水位的合理衔接，尽可能减少水库沿岸农田淹没、人口迁移等淹没损失以及尽可能减少影响上游电站发电效益、防洪的前提下，充分合理利用开发河段水资源水能，避免水头浪费，在满足上述要求的前提下选定水库正常蓄水位为397.0m、398.0m、399.00m计3个方案进行比较。通过各方案的工程设计、电能效益、投资等因素综合分析确定水库正常蓄水位为398.0m，相应正常水库库容1248万m3。根据布置方案，本电站平均净水头41.75m，80%保证率的出力为1353kW。综合考虑流域流量、电站水头、装机利用小时数以及水轮机机型等因素，拟定装机容量9600KW、11400KW、13500KW三种方案进行综合比较。通过从发电量、发电小时数、经济投资方面上比较，最终推荐电站装机容量11400kW方案。根据防洪标准（GB50201-1994）、水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）以及水电枢纽工程等级划分及设计安全标准（DL5180-2003）的规定：本工程为 等工程，主要建筑物级别为3级，次要建筑物为4级。大坝为砌石重力坝，设计标准采用50年一遇洪水，设计洪峰流量2770m3/s ，调洪后大坝上游水库设计洪水位397.40m，相应下游洪水位366.35m；校核标准采用500年一遇洪水，洪峰流量为3980m3/s，调洪后大坝上游水库校核洪水位399.70m，相应下游洪水位369.15m，水库总库容为1360万m3。深阳电站为日调节电站，电站建成后，可进行日调节部分担负电网的尖峰负荷，基于这两个原因，水库死水位的确定按水库满足日调节性能即可。最终确定水库死水位定位396.6m，消落水深1.40m。1.5工程选址、工程总布置及主要建筑物1.5.1工程等级和防洪标准本工程水库正常蓄水位398m，相应的水库库容1248万m3；校核洪水位为399.7m，相应的水库库容为1360万m3，电站总装机容量11.4MW，根据国家防洪标准GB50201-94和水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000及水电枢纽工程等级划分及设计安全标准（DL5180-2003），确定本工程为等工程，主要建筑物拦河坝为3级建筑物；电站厂房、发电引水建筑物为4级建筑物；临时建筑物为5级。洪水标准：水库拦河坝按50年一遇（P=2%）洪水设计，500年一遇（P=0.2%）洪水校核；厂房按50年一遇（P=2%）洪水设计，100年一遇（P=1%）洪水校核。坝体施工期临时度汛的洪水标准采用10年一遇，临时性建筑物洪水标准采用5年一遇。坝址50年一遇洪峰流量为2770m3/s，500年一遇洪峰流量3980m3/s。根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）的划分，地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱周期为0.4s，相应本区域地震基本烈度为度。按水工建筑物抗震设计规范，本工程按度进行抗震设防。1.5.2坝址、坝轴线、坝型选择原可研设计推荐下坝址方案。在初设阶段，经过进一步勘察，在原可研设计推荐的下坝址200m左右的范围内，经过初设阶段查勘地形地质条件，选择两条可选建坝的位置，一条坝址位于白兔村铁索桥上游约0.8km处，一条坝址位于白兔村铁索桥上游约0.65km处。经过地质条件比选，下坝址河谷岸坡顺直，地形完整，岩性单一，为坚硬的砂岩，地质条件相对较好。因此，本阶段地质推荐位于白兔村铁索桥上游约0.65km处的下坝轴线为设计坝线。根据选定坝轴线的地形、地质条件，初设阶段考虑布置拱坝、重力坝两种坝型。考虑到河谷较宽，拱坝设计无明显优越性，并且工程地质条件不是很好，特别是发现坝址存在坝肩地形地质条件较差，大坝弱风化层比较厚，两岸岩石比较不完整，开挖较深，拱端存在渗漏、压缩变形等工程地质问题；同时考虑到本工程水库为中型水库，工程为三等工程，对工程安全稳定要求比较高，另外，业主的意见推荐大坝型式采用重力坝，所以本次设计结合工程实际地形地质、建筑物本身稳定要求、施工难度及综合业主的意见，不推荐采用拱坝方案，在本初设阶段最终推荐大坝坝型为重力坝，并研究比较砌石重力坝和砼重力坝两种坝型方案。砌石重力坝和砼重力坝的大坝布置基本相同，仅坝体材料有所不同，由于坝址附近有丰富的土石料，对修建当地材料坝是很有利的条件，可以大大节省三材，降低造价。另外砌石重力坝施工简单，投资较少；砼重力坝施工复杂，温控措施复杂，投资大。故本阶段选择砌石重力坝方案为推荐坝型。1.5.3枢纽总布置及主要建筑物深阳水电站布设的主要建筑物有拦水砌石重力坝、引水建筑物、发电厂房及升压开关站等。1.5.3.1挡水建筑物砌石重力坝按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核，水库正常蓄水位398m，设计洪水位397.4m，校核洪水位399.7m。坝顶高程400m，坝底最低高程349m，最大坝高51m。坝顶全长149m，坝顶宽度为5m，大坝材料选用C15细骨料砼砌毛石。经过对挡水坝段应力计算确定坝体高程380.5m以下上游面为1:01，下游面坡度为1:0.75。高程380.5m以上上游面均为铅直。高程396.5m以上下游面均为铅直。重力坝泄洪采用坝顶挂闸式溢洪道泄洪，消能型式采用挑流式消能。溢洪道布置在坝顶近河床中线，布设5个溢流闸孔，每孔净宽10m，溢流总净宽50m，大坝拦水闸门经比选采用平板钢闸门，堰面曲线为WES曲线，堰顶高程为388.8m，出口反弧段半径为15m，挑角为25。为解决坝顶交通问题，在溢流坝段下游侧布置交通桥，桥面宽4.38m，桥面高程400.04m。为了起吊闸门，坝顶还布设有启闭房、检修便桥、检修闸门起吊框架等。考虑到为解决水库泥沙淤积问题，在大坝溢洪道右侧布设冲砂闸孔一孔，底板高程367m，泄洪冲砂闸孔进口设检修闸门及出口设工作闸门各一扇，进水孔口尺寸3m3m，洞径3m，出口过流采用洞径2.8m。大坝基础坐落于弱风化基岩中上部，为了加强重力坝基础整体性和刚度，对坝基进行全面固结灌浆。在坝基上游侧距上游侧设防渗帷幕，深入相对隔水层（q行业基准收益率7%，财务净现值349.21万元0，投资回收年限11.38年,不含建设期为9.38年，经济效益费用比1.0381根据以上财务评价和国民经济评价指标可知，项目财务评价指标、国民经济评价指标较好，满足规范要求，并具有财务抗风险能力和经济抗风险能力，其财务评价和国民经济评价可行。所以本项目投产后，每年可向电网提供3471万kw.h的电量，对增加地方政府税收、缓解县电网的供求矛盾、改善地方电网的供电质量、促进地区经济的快速发展具有积极作用。本项目所处河段水力资源丰富，交通便利，施工条件好。上网距离短，对环境的不利影响甚微，适宜近期开发。综上所述，本水电站工程是一个技术、经济指标比较优越的电源点，建议尽快立项，尽早发挥其社会和经济效益。工 程 特 性 表序号名 称单 位数 量备 注一水 文1流域面积全流域km2964工程坝址以上km2818.752利用的水文系列年限年273多年平均年径流量亿m36.984代表性流量m3/s多年平均流量m3/s22.1正常运用（设计）洪水标准及流量（P=2%）m3/s2770非常运用（校核）洪水标准及流量（P=0.2%）m3/s39805泥沙多年平均悬移质年输沙量万t73.5多年平均推移质年输沙量万t14.7天然二水库1水库水位校核洪水位（P=0.2%）m399.7设计洪水位（P=2%）m397.4正常蓄水位m398.0死水位m396.62水库容积总库容（校核洪水位以下库容）万m313603调节特性日调节4水量利用系数%58.3工 程 特 性 表序号名 称单 位数 量备 注三下泄流量及相应下游水位1设计洪水位时最大泄量m3/s2770相应下游水位m366.352校核洪水位时最大泄量m3/s3980相应下游水位m369.15四发电效益装机容量MW11.4保证出力（P=80%）MW1353多年平均发电量亿kWh0.3471年利用小时数h3045五淹没损失及工程永久占地1房屋m24502坡旱地亩853水田亩134林地亩1265迁移人口人206山村公路km62工程永久占地亩12六主要建筑物及设备1挡水建筑物型式砌石重力坝地基特性弱风化砂岩地震基本烈度度坝顶高程m400最大坝高m51坝顶长度m149工 程 特 性 表序号名 称单 位数 量备 注2泄水建筑物（1）溢流段型式坝顶溢流堰顶高程m388.80溢流段长度m62孔数孔5每个孔口宽度m10单宽泄量m3/(sm)79.6泄放校核洪水时工作闸门孔口尺寸m1010露顶式平面滚轮门启闭机QPQ2x400KN固定卷扬式启闭机检修闸门孔口尺寸m109.6叠粱式启闭机CD2x100KN移动式电动葫芦消能方式挑流式消能设计泄洪流量P=2%m3/s2770不含冲砂孔校核泄洪流量P=0.2%m3/s3980不含冲砂孔（2）冲砂孔孔口中心高程m368.5孔数孔1闸门孔口尺寸、型式（工作门）直径2.8m潜孔式平面滚轮门启闭机LQ2x300KN螺杆式启闭机闸门孔口尺寸、型式（检修门）3.03.0潜孔式平面滑动门启闭机QPQ250固定卷扬式启闭机3引水建筑物最大引用流量m3/s33.873.1进水口型式岸塔式地基特性弱风化砂岩底槛高程m370闸门孔口尺寸、型式（事故门）m4.84.8潜孔式平面滑动门启闭机QPK2X800KN 固定卷扬式启闭机闸门