小水电代燃料电站项目区可行性研究报告.doc

小水电代燃料电站项目区可行性研究报告小水电代燃料棋盘石电站项目可行性研究报告 小水电代燃料棋盘石电站项目区可行性研究报告目 录工程特性表1.综合说明1.1绪言1.2水文1.3工程规模1.4工程布置及主要建筑物1.5水力机械1.6施工1.7工程投资估算1.8经济评价2.水文2.1流域概况2.2气象2.3径流2.4洪水2.5泥沙3.工程地质3.1 工程位置3.2区域地质3.3工程地质条件3.4天然建筑材料3.5结论4.工程任务和规模4.1电站改造的必要性与可行性4.2供电范围4.3特征水位选择4.4装机规模5.工程选址、工程总布置及主要建筑物5.1主要规范及规程5.2基本资料 5.3厂址5.4工程布置和主要建筑物形式5.5主要建筑物6.机电及金属结构6.1机组6.2接入电力系统方式6.3电气主接线6.4主要机电设备选择6.5金属结构6.6消防7.工程管理7.1管理机构7.2管理办法8.施工组织设计8.1施工条件8.2施工导流8.3主体工程施工9.水库淹没处理和工程永久性占地10.环境影响评价11.工程投资估算11.1编制说明11.2编制依据11.3基础价格的确定11.4费率及费用计算标准11.5工程总估算表12.经济评价12.1基本情况12.2国民经济评价12.3社会效益评价12.4综合评价附图：1、流域总平面图2、河道纵剖面示意图3、竹荆寺电站总平面布置图4、竹荆寺电站水轮机层平面图、竹荆寺电站电机层平面图5、竹荆寺电站厂房横剖面图6、竹荆寺电站厂房纵剖面图、1-1、2-2剖面图小水电代燃料电站项目区可行性研究报告棋盘石电站项目工程特性表序号名 称单位指标备注一棋盘石电站水文概况流域面积km21015干流长度km65多年平均降雨量mm1460多年平均气温16.5多年平均风速m/s7.8最大风速m/s20利用水文系列年限年30（一）竹荆寺电站1坝址控制流域面积km28632坝址以上干流长度km56.783干流平均坡降1.244代表性流量多年平均流量m3/s6.80P=15%平均流量m3/s21.9P=50%平均流量m3/s16.0P=85%平均流量m3/s11.8（二）洋溪江电站1坝址控制流域面积km25922坝址以上干流长度km42.813干流平均坡降1.264代表性流量多年平均流量m3/s4.66P=15%平均流量m3/s15.1P=50%平均流量m3/s11.0P=85%平均流量m3/s8.1（三）船形山电站1坝址控制流域面积km26952坝址以上干流长度km47.183干流平均坡降1.124代表性流量多年平均流量m3/s5.47P=15%平均流量m3/s17.7P=50%平均流量m3/s12.9P=85%平均流量m3/s9.5（四）北峰山电站1坝址控制流域面积km27602坝址以上干流长度km52.433干流平均坡降1.214代表性流量多年平均流量m3/s5.98P=15%平均流量m3/s19.3P=50%平均流量m3/s14.1P=85%平均流量m3/s10.4二特征参数（一）竹荆寺电站1上游正常蓄水位m31.62下游尾水位m27.63电站净水头m4.04电站装机容量kw42005机组台数台46多年平均发电量万度3597年利用小时h45008回水长度km4.17（二）洋溪江电站1上游正常蓄水位m45.62下游尾水位m41.13电站净水头m4.54电站装机容量kw41605机组台数台46多年平均发电量万度2787年利用小时h45008回水长度km3.0（三）船形山电站1上游正常蓄水位m40.62下游尾水位m36.63电站净水头m4.04电站装机容量kw41255机组台数台46多年平均发电量万度2897年利用小时h45008回水长度km4.37（四）北峰山电站1上游正常蓄水位m36.12下游尾水位m32.13电站净水头m4.04电站装机容量kw3125+11605机组台数台46多年平均发电量万度3167年利用小时h45008回水长度km5.25三主要建筑物及设备（一）竹荆寺电站1厂房型式钢筋砼框架结构地基岩性变质岩主厂房平面尺寸(长宽)m20.58.2水轮机安装高程m30.292开关站型式户外式地基岩性变质岩3主要机电设备a水轮机型号台数台4额定出力kw200额定转速r/min300额定水头m4.0额定流量m3/s11.8b发电机型号台数台4额定容量kw200额定电压kv0.4额定功率因数0.8额定转速r/min300c主变压器型号台数台1容量KVA400（二）洋溪江电站1厂房型式钢筋砼框架结构地基岩性变质岩主厂房平面尺寸(长宽)m208.5水轮机安装高程m43.782开关站型式户外式地基岩性变质岩3主要机电设备a水轮机型号台数台4额定出力kw200额定转速r/min300额定水头m4.0额定流量m3/s11.8b发电机型号台数台4额定容量kw200额定电压kv0.4额定功率因数0.8额定转速r/min300（三）船形山电站1厂房型式钢筋砼框架结构地基岩性变质岩主厂房平面尺寸(长宽)m19.57.9水轮机安装高程m39.282主要机电设备a水轮机型号台数台2额定出力kw200额定转速r/min300额定水头m4.0额定流量m3/s11.8b发电机型号台数台2额定容量kw200额定电压kv0.4额定功率因数0.8额定转速r/min300（四）北峰山电站1厂房型式钢筋砼框架结构地基岩性变质岩主厂房平面尺寸(长宽)m208水轮机安装高程m34.792主要机电设备a水轮机型号台数台1额定出力kw200额定转速r/min300额定水头m4.0额定流量m3/s11.8b发电机型号台数台1额定容量kw200额定电压kv0.4额定功率因数0.8额定转速r/min300四施工1主体工程数量开挖土石方m33500浆砌石m31368砼及钢筋砼m311502主要建筑材料水泥t4800块石m3650砂m3900钢筋t13.53所需劳动力总工日工日20000高峰期工人数人100平均人数人554施工总工期月月6五经济指标棋盘石电站项目静态总投资万元1458.0综合利用经济指标水电站单位千瓦投资元/kw9112单位电度投资元/kwh2.43经济效益费用比1.11经济内部收益率%14.5经济投资回收年限年10.8710 1.综合说明1.1绪言志溪河是资江的一级支流，发源于宁乡，经桃江进入赫山区，河道总长65km，平均坡降1.06%，流域总集雨面积1015km，多年平均径流总量4.76亿m，水能理论蕴藏量15.82mw,技术可开发量6.745mw，经济可开发量4.655mw，已开发量1.65mw。全流域（赫山区境内）现建有小型水力发电站6个，装机13台1695kw，年发电量347万kwh，现装机仅占可开发装机的25.13%。棋盘石电站是志溪河下流赫山区境内6个梯级小电站的统称，包括拟建的竹荆寺电站和已建的芭蕉电站、石笋电站、洋溪江电站、船形山电站、北峰山电站。在已建的几个电站中，部分因机组经过多年的运行，设备严重老化，出力无法达到原设计指标；部分因原设计对水能利用考虑不充分，产生大量弃水。本着充分利用水能资源，实现以电代薪的宗旨，本次可研主要对其中的竹荆寺电站新建及对船形山、洋溪江、北峰山电站进行设备更新及扩容改造进行分析论证，确定最佳水能开发方案，以提高水能开发的力度，达到以小水电代薪的目的。报告依据水利水电可行性研究报告编制规程DL5020-93进行编制。1.2水文竹荆寺坝址是棋盘石电站项目的最下游，坝址以上流域集雨面积863km2，干流长56.78km，干流平均坡降1.24，年平均降雨量1460mm，多年平均年径流深650mm，流域内植被良好，地表径流以山坡集雨为主。本工程地处亚热带湿润性季风气候区，气候温暖，雨量充沛，四季分明，严寒期短，无霜期长。59月平均气温在20以上；56月为梅雨季节，天气沉闷，湿度大；78月在西太平洋副高热带控制下，极端最高气温达40以上。棋盘石电站项目工程各坝址处特征流量见下表：河坝名称积雨面积(km2)年平均流量(m3/s)15%丰水年流量(m3/s)50%平水年流量(m3/s)85%枯水年流量(m3/s)洋溪江5924.66 15.1 11.0 8.1 船形山6955.47 17.7 12.9 9.5 北峰山7605.98 19.3 14.1 10.4 竹荆寺8636.80 21.9 16.0 11.8 1.3工程规模棋盘石电站工程包括竹荆寺、芭蕉、石笋、洋溪江、船形山、北峰山共六个梯级电站，本次工程设计规模如下：竹荆寺电站拟装机4台800kw(4200)，年平均发电量288万kwh。洋溪江电站原装机2台2125kw，本次设计改建扩容至装机容量640kw（4160kw），年平均发电量可至230万kwh。船形山电站原装机2台2125kw，本次设计改建扩容至装机容量500kw（4125kw），年平均发电量可至168万kwh。北峰山电站原装机3台3125kw，本次设计改建扩容至装机容量535kw（3125kw+1160kw），年平均发电量可至184万kwh。六处电站合称棋盘石电站，主要是就近供电，多余的电量并入赫山区电网，本次设计总装机容量为2475kw，比目前装机增加了1600kw，增加年发电量600万kwh，其中以电代薪装机容量800kw。1.4工程布置及主要建筑物1.4.1竹荆寺电站1、工程布置根据工程所在地的地形、地质等自然条件，拦水坝及厂址均位于某市高新区谢林港镇。采用明渠引水发电，尾水直接排入下游河道；变电站布置于厂房左侧。2、主要建筑物根据选定的工程布置方案，确定竹荆寺水电站工程主要建筑物包括进水渠道、控制闸、厂房、变电站等。1.4.2洋溪江电站洋溪江电站工程坐落于龙光桥镇，本次更新扩容改造调整装机容量采用4台160kw的水轮机组，厂房位置不变，只对厂房按新装机组的空间要求进行重修，此外对原进水渠道进行拓宽以满足过流要求。电站主要建筑物与竹荆寺电站相同，尾水直接排入下游河道。1.4.3船形山电站船形山电站工程坐落于新市渡镇，本次更新扩容改造调整装机容量采用4台125kw的水轮机组，厂房位置不变，只对厂房按新装机组的空间要求进行重修。对原进水渠道进行拓宽以满足过流要求。电站主要建筑物与竹荆寺电站相同，尾水直接排入下游河道。1.4.4北峰山电站北峰山电站工程坐落于谢林港镇，本次更新扩容改造调整装机容量采用3台125kw和1台160kw的水轮机组，原厂房不动，只在现厂房旁边增设一个新厂房。引水渠道还是利用原进水渠道进行拓宽。电站主要建筑物与竹荆寺电站相同，尾水直接排入下游河道。1.5水力机械1、机组及其它主要机电设备（1）水轮机主要参数型号：ZD760-LMY-100 增加台数：11台额定水头：4.04.5m 额定转速：300n/min额定出力：125200kW 额定流量：3.716.25 m3/s（2）调速器：选用TT-300型自动调速器，励磁装置采用TKL型。（3）发电机主要参数型号SF125-20/1180，额定功率125kW，共2台；型号SF160-20/1180，额定功率160kW，共5台；型号SF200-20/1180，额定功率200kW，共4台；额定电压0.4kV，额定转速300n/min；功率因数0.8。（4）主变压器型号：S9-315KVA/100.5%/0.4 台数：4台（5）断路器：户外10kV真空断路器型号：ZW1-10/400 台数：4台1.6施工（1）土方工程施工：土方开挖采用挖掘机施工，土料就近堆放，开挖坡比为1:1.0。土方回填采用推土机分层铺料，铺料厚度不大于30cm，然后采用履带式拖拉机（带碾磙）碾压,机械碾压不到的部位,应辅以蛙式打夯机夯实,最终压实度不小于0.92。填筑材料选用粉质粘土，其物理力学性质指标满足规范要求。（2）浆砌石砌筑：利用从外地运来的石块，用斗车或拖拉机运送至砌筑工地，人工砌筑。砌石工程施工顺序：砂浆铺设砌石安装砌缝填筑钢钎插捣密实养护转入上层砌筑。砌石工程石料要求质地坚硬，砂浆应舱满，砌石牢固、稳定。（3）钢筋砼浇筑：采用人力钢筋制安，搭接长度需满足规范要求。人工制作模板，人工搭拆脚手架，砼采用搅拌机拌制，人力胶轮车运送入仓，插入式振动捧配合平板震动器振捣，人工洒水养护；并根据天气变化情况采取必要的防冻措施。1.7 工程投资估算经估算，完成本工程需总投资1458.0万元，单位千瓦装机投资指标9112元/kw,单位千瓦时发电量投资指标2.43元/kwh。1.8 经济评价棋盘石电站是志溪河下游流域的一个水利梯级开发工程，各电站总增加装机容量1600kw，一年增加发电量600万度，总个工程静态总投资1458.0万元，按代燃料上网电价0.31元/kw计算，投资回报年限为10.9年，该项目经济内部收益率为14.8%12%综上所述，兴建该工程具有较好的经济效益，同时可消除安全运行隐患，并可以缓解当地用电紧张的局面，达到以柴代薪的目的，项目可行。2. 水 文2.1流域概况竹荆寺坝址是棋盘石电站项目的最下游，坝址以上流域集雨面积863km2，干流长56.78km，干流平均坡降1.24，年平均降雨量1460mm，多年平均年径流深650mm，流域内植被良好，地表径流以山坡集雨为主。2.2气象本工程地处亚热带湿润性季风气候区，气候温暖，雨量充沛，四季分明，严寒期短，无霜期长。59月平均气温在20以上；56月为梅雨季节，天气沉闷，湿度大；78月在西太平洋副高热带控制下，极端最高气温达40以上；秋季极地气团势力增强，天气晴朗少雨；冬季受蒙古高原气压所控制，多出现东北风；入春后，赤道低压北移，低纬海洋暖湿气流增强，由东南南岭向北移与北极气团相遇，是形成汛期暴雨的主要原因。2.3径流本工程流域内无水文观测资料，径流计算引用石板滩水文站19591988年的流量资料，按面积比推求志溪河各级河坝洪峰流量和多年平均流量。 石板滩站各种频率洪峰流量推求如下：石板滩站年最大日流量频率计算表序号年份年最大日流量(m3/s)按大小排列的流量(m3/s)模比系数KK-1(K-1)2P=M/(N+1)100%1195979.8 239.0 2.58 1.58 2.507 3.23 2196060.3 209.0 2.26 1.26 1.585 6.45 3196155.4 209.0 2.26 1.26 1.585 9.68 4196286.6 168.0 1.82 0.82 0.666 12.90 51963168.0 167.0 1.81 0.81 0.648 16.13 6196479.5 110.0 1.19 0.19 0.036 19.35 71965239.0 107.0 1.16 0.16 0.024 22.58 81966107.0 98.9 1.07 0.07 0.005 25.81 9196792.2 96.5 1.04 0.04 0.002 29.03 10196842.2 95.0 1.03 0.03 0.001 32.26 111969209.0 92.2 1.00 0.00 0.000 35.48 12197071.8 87.0 0.94 -0.06 0.004 38.71 13197187.0 86.6 0.94 -0.06 0.004 41.94 14197232.9 85.0 0.92 -0.08 0.007 45.16 15197364.4 84.2 0.91 -0.09 0.008 48.39 16197498.9 79.8 0.86 -0.14 0.019 51.61 17197558.8 79.5 0.86 -0.14 0.020 54.84 18197695.0 71.8 0.78 -0.22 0.050 58.06 191977167.0 71.0 0.77 -0.23 0.054 61.29 20197859.5 64.4 0.70 -0.30 0.092 64.52 211979209.0 60.3 0.65 -0.35 0.121 67.74 22198071.0 59.5 0.64 -0.36 0.127 70.97 231981110.0 58.8 0.64 -0.36 0.133 74.19 24198296.5 55.4 0.60 -0.40 0.161 77.42 25198346.0 51.8 0.56 -0.44 0.194 80.65 26198440.1 46.0 0.50 -0.50 0.253 83.87 27198527.7 42.2 0.46 -0.54 0.296 87.10 28198651.8 40.1 0.43 -0.57 0.321 90.32 29198784.2 32.9 0.36 -0.64 0.415 93.55 30198885.0 27.7 0.30 -0.70 0.491 96.77 2775.6 92.521.00 0.00 9.827 计算得Cv=（(K-1)2/（N-1）=9.827/29=0.58采用P-型曲线适线法计算，经过适线假定Cs=2.5Cv=1.45比较合适，并查得各种频率的模比系数如下：频率p(%)0.10.20.51251020507590模比系数k4.00 3.69 3.25 2.91 2.58 2.12 1.77 1.41 0.87 0.57 0.41 备注Cv=0.58 Cs=2.5Cv 求得各种频率的洪峰流量如下：频率p(%)1053.3210.50.2重现期(年)2 20 30 50 100 200 500 模比系数K1.77 2.12 2.42 2.58 2.91 3.25 3.69 最大洪峰流量(m3/s)163.8 196.1 223.9 238.7 269.2 300.7 341.4 地区洪峰流量经验公式的修正以上是烂泥湖治理工程规划设计时，省水利勘测设计院运用石板滩流量资料得到的该地区洪峰流量经验计算公式，由于石板滩流量资料系列延长，对上述公式修正如下：频率p(%)重现期(年)经验公式1010Q10%=2.38F0.874520Q5%=2.85F0.8753.330Q3.33%=3.25F0.876250Q2%=3.46F0.8771100Q1%=3.91F0.8780.5200Q0.5%=4.36F0.8790.2500Q0.2%=4.95F0.880F为流域面积，石板滩站流域面积F=127km2。 石板滩站各种频率年平均流量的推求石板滩站多年平均流量计算表序号年份年最大日流量(m3/s)按大小排列的流量(m3/s)模比系数KK-1(K-1)2P=M/(N+1)100%119592.88 4.29 1.75 0.75 0.568 3.23 219601.77 3.91 1.60 0.60 0.358 6.45 319612.96 3.39 1.39 0.39 0.149 9.68 419623.91 3.32 1.36 0.36 0.128 12.90 519632.00 3.18 1.30 0.30 0.090 16.13 619642.87 3.02 1.23 0.23 0.055 19.35 719653.02 2.96 1.21 0.21 0.044 22.58 819662.80 2.88 1.18 0.18 0.031 25.81 919672.33 2.87 1.17 0.17 0.030 29.03 1019681.44 2.81 1.15 0.15 0.022 32.26 1119694.29 2.80 1.14 0.14 0.021 35.48 1219703.18 2.57 1.05 0.05 0.003 38.71 1319712.27 2.55 1.04 0.04 0.002 41.94 1419721.33 2.47 1.01 0.01 0.000 45.16 1519733.32 2.45 1.00 0.00 0.000 48.39 1619742.45 2.39 0.98 -0.02 0.001 51.61 1719752.47 2.35 0.96 -0.04 0.002 54.84 1819762.35 2.34 0.96 -0.04 0.002 58.06 1919773.39 2.33 0.95 -0.05 0.002 61.29 2019781.40 2.27 0.93 -0.07 0.005 64.52 2119791.94 2.09 0.85 -0.15 0.021 67.74 2219802.57 2.00 0.82 -0.18 0.033 70.97 2319812.39 1.94 0.79 -0.21 0.043 74.19 2419822.81 1.86 0.76 -0.24 0.057 77.42 2519831.86 1.77 0.72 -0.28 0.076 80.65 2619842.34 1.44 0.59 -0.41 0.169 83.87 2719851.39 1.40 0.57 -0.43 0.183 87.10 2819861.01 1.39 0.57 -0.43 0.186 90.32 2919872.09 1.33 0.54 -0.46 0.208 93.55 3019882.55 1.01 0.41 -0.59 0.345 96.77 73.38 2.4461.00 0.00 2.835 计算得Cv=（(K-1)2/（N-1）=2.835/29=0.31采用P-型曲线适线法计算，经过适线假定Cs=2.5Cv=0.75比较合适，并查得各种频率的模比系数如下：频率p(%)0.10.20.51251020507590模比系数k2.31 2.19 2.02 1.90 1.76 1.57 1.41 1.25 0.96 0.79 0.66 备注Cv=0.31 Cs=2.5Cv 求得各种频率的多年平均流量如下：频率p(%)15(丰水年)50(平水年)85(枯水年)重现期(年)6.70 2.00 6.70 模比系数K1.32 0.96 0.71 年平均流量流量(m3/s)3.23 2.35 1.74 志溪河梯级河坝各种频率年平均流量的推求按面积比求得志溪河梯级河坝各种频率的年平均流量如下：河坝名称积雨面积(km2)年平均流量(m3/s)15%丰水年流量(m3/s)50%平水年流量(m3/s)85%枯水年流量(m3/s)洋溪江5924.66 15.1 11.0 8.1 船形山6955.47 17.7 12.9 9.5 北峰山7605.98 19.3 14.1 10.4 竹荆寺8636.80 21.9 16.0 11.8 2.4泥沙棋盘石电站控制集雨总面积863km2，流域内植被良好，覆盖率高，水质含沙率低。- 14 - 3.工程地质3.1工程位置棋盘石电站项目位于某市赫山区境内，赫山区北与某市资阳区隔江相望，南接宁乡，西低桃江，地理位置优越，交通便利。3.2区域地质3.2.1地形地貌本区西南为雪峰山之余脉，因此山峦叠嶂，丘岗起伏，东北部为洞庭湖平原区，故田连阡陌，地势平坦，全区地势自西南向东北倾斜递降，具有三级阶梯状特点。本区总的地貌特征表现为湘中丘陵与洞庭湖泛滥平原衔接地带，以平原为主，山地、丘陵各占一定比例，具有“一分丘山两分岗，五分平原两水乡”的特点。东北部主要是大面积缓慢下降作用造成的湖河堆积平原；西北部及中部为侵蚀堆积地形，多已剥蚀成残丘状，西南部属构造剥蚀地形，表现为花岗岩低山丘陵、红岩丘陵和残破积红土丘陵三种不同形态。3.2.2地层岩性坝址区出露的地层主要有七种类型：印支期花岗岩、砂砾岩、石灰岩、变质岩、第四系红土、砂页岩第四系红土、砂页岩和第四系松散堆积物、冲积物、洪积物。印支期花岗岩分布在衡龙桥、沧水铺等乡镇，面积26.5平方公里，占全区各类岩型的2.1%，均已风化为深厚肥沃但易于流失的土层。砂砾岩分布在泥江口、石笋、樊家庙等乡镇的山地，面积约46平方公里，占各类岩型的3.6%,风化后呈沙性，透水性强。石灰岩面积约23.6平方公里，占1.86%,主要分布于衡龙桥、岳家桥、樊家庙等乡镇，其上覆盖5-25米厚红土。变质岩分布在谢林港、新市渡、黄泥湖等乡镇，分布面积约182.14平方公里，占各类岩型的14.3%，形成低山，丘陵地貌。第四系红土呈岗地形态。面积约117.平方公里，占9.3%，主要分布于白石塘、衡龙桥等乡镇。砂页岩面积约32.6平方公里，占各类岩型的2.56%，主要分布在石笋、泥江口一带。第四系松散堆积物、冲积物分布于全区各乡，分布面积841.7平方公里，占各类岩型的66.2%。3.3工程地质条件3.3.1地质概况项目区地处丘陵地区，河流婉转于丘陵的山包之中，河流形似“S”型，山顶高程250m左右，山坡坡度3040，植被较发育。项目区出露的主要地层为二迭系上统海陆相交替沉积的印支期花岗岩、砂砾岩以及石灰岩等。项目区无大的断层通过，构造简单，主要表现以岩层褶曲、挤压褶皱为主，岩层产状N2035ENW或SE3080.项目区地下水类型以基岩裂隙水和第四系孔隙水为主，多接受大气降水补给。3.3.2地震基本烈度总体而言，区域内新构造差异运动较弱，更新世以来的活动断裂极少，且规模小，区内无大的断裂通过。根据1/400万中国地震动峰值加速度区划图及中国地震反应谱特征周期区划图，本区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，相应的地震基本烈度为度。按照有关规范，不需地震设防。3.4天然建筑材料3.4.1土料距竹荆寺坝址2km处有一天然土料场，砾质粉土厚23m，储量5万m3，根据坑探样品结果，其含水率为25.5%，饱和度Sr为83.2，土料比重Gs为2.74，孔隙比e为0.861,液性指数IL0,压缩模量Es为15.5MPa，内摩擦角为2345，凝聚力C为78.5KPa，渗透系数9.510-6cm/s,其质量能够满足要求。3.4.2块石、砂、卵石料块石料主要从灰山港购买，要求岩质新鲜，其抗压强度需达40MPa,砂、卵石可从资江边砂石场就近购买。3.5结论项目区地处抗震设防烈度为度地区，本区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s，设计地震分组为第一组。本场地无活动断层发育，无5级以上的地震活动，抗震稳定性好，应属对抗震有利地段。天然建材的储量和质量均满足工程建设要求。4.工程任务和规模4.1电站建设的必要性某市位于湖南省中部偏北的资江中下游，是环洞庭湖经济区的中心城市之一，也是全国重要的商品粮基地，随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高，某市赫山区用电近年来出现严重不足，在用电高峰期只能拉闸限电，电力供需矛盾日渐突出。棋盘石水电站工程项目实施后年发电量可增加600万度，计算水平年净增效益18.2万元，随着社会经济的发展，效益逐年递增，对节约能源以及缓解日益严重的电力紧张，促进赫山经济的飞速发展具有重要意义。4.2供电范围（1）供电范围本电站拟将电能送入赫山区供电局10kV配电线路上，主要满足电站周边的农村生活用电需求。（2）负荷预测某市电网目前装机容量为86.3万kW，网电现缺电力12万kW，缺电量5亿kWh。随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，电力电量缺口将越来越大。4.3特征水位选择本工程为流域梯级开发，为了提高电站的水能利用率，控制好水位充分利用水能资源，本次各电站特征水位取值如下：特征水位表特征水位洋溪江电站船形山电站北峰山电站竹荆寺电站正常蓄水位（m）45.640.636.131.6尾水位（m）41.136.632.127.64.4装机规模根据第二章中的水文计算结果，对装机规模和年发电量进行分析计算，综合考虑到各电站的设计水头Hp在4.04.5m的范围，N的范围在125200kw，查“500kw以下水轮机产品品种图”，其交点为ZD760LMY100区，选择ZD760LMY100型水轮机能满足要求。发电机选用SF125（160、200）-20/1180，调速器选用TT-300型自动调速器。年发电量计算计算公式：E=0.876KQH式中K出力系数，取8.0Q多年平均流量（m3/s）H平均净水头（m）K水量利用系数，取0.8根据上面的流量计算成果，求得志溪河流域各级电站年发电量如下：河坝名称积雨面积(km2)年平均流量(m3/s)设计净水头(m)85%枯水年流量(m3/s)年发电量(万kwh)所属水系备注洋溪江59211.0 4.5 8.1 278 志溪河船形山69512.9 4.0 9.5 289 志溪河北峰山76014.1 4.0 10.4 316 志溪河竹荆寺86316.0 4.0 11.8 359 志溪河合计2612 装机容量的确定计算公式：N =E/h式中：N装机容量（kw）h年利用小时（kw），取4500各级电站装机容量计算成果如下：河坝名称积雨面积(km2)年平均流量(m3/s)设计净水头(m)85%枯水年流量(m3/s)年发电量(万kwh)计算装机容量(kw)装机选择 (台kw)洋溪江59211.0 4.5 8.1 278 617 4160船形山69512.9 4.0 9.5 289 643 4125北峰山76014.1 4.0 10.4 316 703 3125+1160竹荆寺86316.0 4.0 11.8 359 797 4200合计2612 2475根据各电站具体情况，棋盘石电站总装机容量增加1600kw，年平均发量增加600万kwh。本设计根据电站装机容量，输送电压等级及在电力系统的地位作用和运行方式，统一采用铝母板接线方式，厂用电及近区负荷接在发电机母线上。5.工程选址、工程总布置及主要建筑物5.1主要规范及规程水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000），防洪标准（GB50201-94），小型水力发电站设计规范（试行）（GBJ71-84），水电站厂房设计规范（SL266-2001），水利水电工程动能设计规范（DL/T5015-1996），水电站进水口设计规范（试行）（SD303-88），水利水电工程施工组织设计规范（试行）（SDJ338-89）等等。5.2基本资料（1）气象多年平均气温：16.9C最高极端气温：43.6C最低气温：-13.2C无霜期：278天（2）砼容量：24kN/m3，浆砌石容量：22kN/m3，岩石干容量：24kN/m3（3）抗滑稳定最小安全系数：基本组合时Kc=1.25，特殊组合时Kc=1.10；抗倾稳定最小安全系数：基本组合时K0=1.50，特殊组合时K0=1.40；抗浮稳定最小安全系数Kf=1.10。（4）地震依据中国地震动参数区划图（1/400万）GB18306-2001，工程所在区域的地震烈度小于度，根据有关规范确定不需做抗震复核计算。5.3坝址及坝型本次棋盘石电站项目设计除竹荆寺电站外仅对各电站原有厂房进行扩建以及增大机组容量，而竹荆寺电站建设也不影响原挡水建筑物的正常运行，故本次不需对各电站做坝址及坝型的选择，各电站挡水大坝仍采用原有挡水坝。5.4总体布置综合考虑地形、地质、水流条件以及各建筑物的特点进行枢纽布置。考虑原挡水坝处水流特点以及尽量不占用河道行洪断面，竹荆寺水电站厂房布置于大坝左岸下游坡脚，变电场布置于管理用房与厂房之间。5.5主要建筑物根据选定的工程布置方案，确定棋盘石水电站项目工程主要建筑物包括进水渠道、控制闸、厂房、变电站等。（1）厂房新建竹荆寺与北峰山水电站厂房，其它各电站将原红砖厂房拆除，在厂房原址重建新厂房，新（重）建过程应考虑好送风及排风系统。（2）变电场新建竹荆寺水电站变电场，对变电场场地进行整平，然后用混凝土硬化，安装一台型号为S9-315KVA/100.5%/0.4的变压器。5.6设计计算5.6.1大坝抗滑稳定及应力计算由于棋盘石水电站项目各挡水坝均已经安全运行多年，实践证明原设计都是安全可靠的，本次设计也没有对其进行改造，因此，各大坝的抗滑稳定及应力计算不再重述。5.6.2水轮机安装高程的计算计算公式：安=Z最低+hs+D/2-/900安-水轮机安装高程Z最低-下游最低水位hs -水轮机吸出高度D -水轮机导叶高下游水位ZD760LMY100型水轮机水头在25m时hs =3m，计算得各电站安装高程如下：电站名称Z最低（m）hs（m）D/2 (m)/900 (m)安 (m) 洋溪江40.630.2250.05 43.78 船形山36.130.2250.04 39.28 北峰山31.630.2250.04 34.79 竹荆寺27.130.2250.03 30.29 6.机电及金属结构6.1机组本项目考虑更新机组2台，新增机组9台。根据有关样品目录和各电站相应设计水头、保证出力以及装机容量等参数，本次统一选取11台ZD760LMY100型水轮机。发电机选用SF125（160、200）-20/1180，调速器选用TT-300型自动调速器。6.1.1水轮机及其附属设