绿桦水电站设计任务书

1、For personal use only in study and research; not for commercial use黑龙江大学水利电力学院毕业设计任务书题目:绿桦水电站设计姓名:刘欢学号:20082865指导教师 :于奎2011 年 12 月 26 日1 设计资料基本情况工程地理位置 绿桦水电站位于黑龙江省绿桦市境内的公别拉河中游，据绿桦村5km，厂房位于青春河入口 1km 处。坝址位于绿桦村上游 33km 处，距哈拉台河入口以上 1km，控制流域面积 21668km2。流域情况 公别拉河为黑龙江中游右侧的一条支流，发源于小兴安岭山脉大黑山峰东麓，由西向 东汇入黑龙江。河流全

2、长 147km，流域面积 2700km2，河道平均坡降 3 ，总落差 460m。 全流域均在黑龙江市内。源地最高山峰867m，河口仅 120m 。其地理坐标是东经12630 12730，北纬 49405010。本流域两峰支流分布较均匀，多数短而湍急，水行呈网枝状。上游森林密布，植被良 好，山谷狭窄；义气罕河口至团山子段，山谷逐渐开阔，河道弯曲，两峰多湿地，有少量 耕地。从团山子河到绿桦水文站是本河流的中段，是一个 30km 的大甩弯，河谷深切狭窄， 河道平均坡降 5 ，水流湍急。绿桦水文站以下，为本河流的下游，河谷开阔平坦，有大 片农田。绿桦地区经济概况绿桦地区位于黑龙江省北部边境地区， 全区

3、辖三市 （绿桦、北安河五大连池） 四县（孙 吴、逊克、德都和嫩江）总面积 68276km2，其中林地 6210 万亩，耕地 1883 万亩，可垦荒 地 220 万亩。境内森林资源丰富，林木蓄积量大；商品粮率高；矿产和水力资源丰富。境 内有黑龙江和嫩江两大水系的大小河流 612条；已查清：水能资源 75万 kw，年发电量可 达 18 亿度。境内的矿产资源有：金、煤、玛瑙石、石灰石、珍珠岩等20 多种。1993 年全区工农业总产值 28.2 亿元中，工业占 31.5%，农业占 68.5%；在地方工农业 总产值 70037万元中，工业占 37%，农业占 63%。规划到 1995年和 2000 年全区

4、国民经济 总产值将分别达到 32.6和 46.8亿元。1.2 用电规划绿桦地区属北安电网供电范围，该网于 1983 年 11 月与东北主网联接。北安电网内各 发电厂总装机容量为 71550kw，（其中北安火电厂装机容量 65500 千 kw），1983 年发电量 为 3.478 亿度，最大负荷利用小时数为 2629h。网内电源点的额定容量仅能按 6 万 kw 的负 荷供电，而实测的最高负荷为 12.1 万 kw，发电能力缺少一半，且无水电调峰电源，由火 电调峰很不经济。为适宜本地区国民经济发展的需要，应该优先安排水电调峰电源。北安火电厂为北安电网的主要电厂， 1983 年发电标准煤耗率为 59

5、1g/度，单位产品成 本 72.18 元/千度，产品总成本 2389.2万元，而工业总产值 2351.0 万元。系高耗亏损单位， 故将逐步改为备用和辅助电源。北安电网电力供应将逐步移向富拉尔基二厂，送电距离 480km，形成南电远距北送的不合理局面，从长远看，北安网内调峰电源更需进快解决。为适应全地区工农业总产值每年以 7.5%的速率递增，相应的年用电量增长率预计为 8.6%，1993 年的供电量为 10.54亿度。推算电力系统总负荷时，输电线路损失和厂用电率采用12%最大负荷利用小时数为6000h，夏季静态下降系数采用 0.7。北安电网设计典型负荷曲线，见表 1 1 至 14。表 11 北安

6、电网春季（ 2 月 4 月）典型日负荷值时 间（ h）12345678供电负荷 （ 103kw）65.564.565.565.570.772.894.693.6时间（ h）910111213141516供电负荷 （ 103kw）73.868.669.768.668.671.873.892.6时间（ h）1718192021222324供电负荷 （ 103kw）96.710410498.890.584.272.872.8表 12 北安电网夏季（ 5 月7 月）典型日负荷值时间（ h）12345678供电负荷 （ 103kw）61.16061.161.1666888.387.3时间（ h）9101

7、11213141516供电负荷 （ 103kw）68.96465646466.968.986.3时间（ h）1718192021222324供电负荷 （ 103kw）90.297979284.478.66868表 13 北安电网秋季（ 8月10 月）典型日负荷值时间 （h）12345678供电负荷 （ 103kw）62.46162.462.467.369.39089.1时间（ h）910111213141516供电负荷 （ 103kw）70.365.366.365.365.368.370.388.1时间 h）1718192021222324供电负荷 （ 103kw）92.1999994.186

8、.180.26969表 14 北安电网冬季（ 11月 1月）典型日负荷值时间（ h）12345678供电负荷 （ 103kw）6362636368709190时间（ h）910111213141516供电负荷 （ 103kw）7166676666697189时间（ h）1718192021222324供电负荷 （ 103kw）931001009587817070气象资料本流域属寒温带气候，夏季多雨，冬季寒冷而漫长，冬季温差很大，多年平均气温-0.3，夏季最高气温 36.5，冬季最低气温 -44.5。流域多年平均降水量 550mm 左右， 年内降水主要集中在 59 月份，占年降水量的 87%以上

9、。河流冰冻期从 10 月末到次年 4 月下旬，平均 160 天左右，最大冰冻厚达 1.80m，最大 冻土深度可达 2.2m。多年平均无霖期 124d，霜期最早日期为 9 月 6 日，最晚终止日期为 5 月 26 日。流域内冬季多西北风，夏季多西南风和东南风，多年平均风速为3.9m/s，最大风速为26.7m/s，汛期最大风速为 18m/s。主要气象要素特征值见表 1-5，其中降雨量为绿桦站资料，气温及风速为黑河站资料表 1-5 公别拉河流域气象月项目份一二三四五六七八九十十一十二全年降雨量（mm）平均3.53.47.925.056.591.8141.1120.668.620.18.06.8551

10、.6最大9.711.425.263.6164166.3252.4311.2142.4643.124.816.8686.1最小0.100.71.610.628.624.339.522.10.101.2383.1气温（）平均-23.9-19.7-9.12.711.217.720.418.011.31.6-12.1-22.1-0.3最高-6.43.21026.235.737.736.532.729.925.213.2-3.737.7最低-44.5-40.9-33.3-19.4-6.21.26.14.6-6.4-19.2-32.1-39.4-44.5平均4.14.04.75.14.43.72.93.1

11、3.94.13.93.63.9风速最大1714242426.71812162018141626.7（m/s）风向NWNWNWSSESSESSWSWENESWSWNWWNWNWNWSSW径流资料绿桦水电站厂房下游 4km 处有绿桦水文站，该站自 1956 年 8 月至 1983年，共有 27 年实测水文资料。据此资料用面积比方法移至坝址后进行参数计算，多年平均流量 9.92m3/s，多年平均径流总量 3.13 亿 m 3 ，多年平均径流深 188mm。年径流参数计算成果 见表 1-6。蒸发量资料移用绿桦气象站资料，用水量平衡法计算。多年平均水库水面蒸发增损值 为 467.5mm，分配见表 1-7

12、。坝址处年月平均流量见表 1-8。表 1-6 绿桦水电站坝址年径流成果表流量： m3/s系列控制面积多年平 均流量CvCv/Cs线形设计值 p（ %）起讫年份N10152050758590195619832716689.920.502.0P16.614.913.79.136.355.164.35表 1-7 绿桦水电站水库蒸发增损月分配表项目月份一二三四五六七八九十十一十二全年蒸发月增损值（mm)3.35.619.651.991.285.569.255.643.030.98.92.8467月分配0.71.24.211.119.518.314.811.99.26.61.96.6100表 1-8 绿

13、桦水电站坝址处年月流量F=1668km2单位： m3/s月年一二三四五六七八九十十一十二平均值19566.3531.619.04.770.4810.35700014.59.177.3813.423.535.714.85.130.3516.4580.0760.0089014.037.318.114.246.542.519.83.180.2613.4590.02000.7033.803.173.5217.446.857.419.57.480.489.17600.0240019.212.939.08.426.9214.787.242.170.449.88610.0890020.99.265.128.

14、3432.030.49.701.870.4510.9620.068006.456.263.1023.621.353.811.92.750.30312.0630.01600.05116.116.212.522.150.314.97.532.690.4185.33640.0860.06108.0810.624.79.264.103.902.860.510.0243.44650002.917.492.784.318.587.755.551.420.18711.8660.01200.00513.715.817.550.123.39.975.953.050.743.4670.0510020.826.53

15、7.225.522.316.18.343.130.2945.27续表 1-8 绿桦水电站坝址处年月流量F=1668km2单位： m3/s月年一二三四五六七八九十十一十二平均值19680.0330.0010.2511.69.7914.18.999.175.292.811.150.08616.46900028.912.68.6823.874.935.88.401.910.2766.42700004.4712.63.738.128.2625.812.80.770.027.217100014.628.820.13.397.306.953.801.200.10714.7720005.507.9528.2

16、35.015.825.232.63.680.6710.6730.38300.0225.6581.423.410.65.854.733.300.810.2763.31740005.144.149.615.233.685.984.231.240.1686.117500012.813.410.911.710.76.385.891.320.1168.07760002.819.88.9925.425.68.633.930.7210.0825.1477000.0044.5110.26.4416.814.84.632.800.6680.12311.0780.01100.00410.823.516.449.4

17、13.310.85.171.680.1947.81790.0040016.86.8920.511.57.8021.96.941.100.47611.0800.062005.796.0941.327.910.530.28.131.830.42313.0810.082003.5439.324.435.534.810.84.761.350.2737.70820.01900.00310.830.23.991.1117.08.906.182.590.54718.0830.1720.0480.05437.053.227.620.574.946.111.23.541.01840.2200.0670.082总

18、数1.4280.18591.176341.09484.77439.2421.56 566.31 576.81 255.11 63.719 10.273267.76平均0.0510.0070.04212.618.016.319.320.020.69.112.280.3179.92（%）0.040.010.0410.615.1413.716.2417.017.337.661.920.31100洪水资料流域内大洪水多发于夏季 7、8 月份，系由暴雨形成。根据历史洪水调查，公别拉河 自 1896 年以来，近 90a间共发生三次较大的洪水为 1896、1922、1953 年。其中 1953年为 最大一次

19、，洪峰流量为 1330m3 /s。洪峰、洪量均采用历史洪水 1953、1922年和 1956 1983年连续系列组成的不连续系 列进行频率计算 /频率曲线采用 P型，用绘线读点补距法计算频率曲线的统计参数，经 适线比较采用 Cs=2.5Cv，经单站及地区和例行检查和分析后，最终确定参数。洪峰采用面 积比的 2/3 次方，洪量采用面积比的 0.8次方移到坝址。洪峰、洪量计算成果见表 1-9。分期洪水根据施工设计的要求，以绿桦水文站 19561983 年实测洪水资料进行频率计 算，分别给出各分期洪峰流量各种频率设计值，并用面积比的 2/3 次方推到各工程地点， 成果见表 1-10。设计洪水过程线根

20、据电站工程设计和下游防洪的要求，选择峰高最大，峰型集中及资 料较完整，精度较高的实测 1966、 1978 年洪水过程线作为典型，采用峰量同频率控制放 大（Qm、W1、Ws控制）成果见表 1-11、表 1-12。坝址及厂房出口水位 流量关系曲线见表 1-13及表 1-13表 1-9 绿桦水电站设计洪水成果表单位： Qm m3/s ， W 106m3地点项目系列均值CvCs/Cv设计值 P（%）Nna0.050.10.20.51251020厂房Qm62683431.26280024902190179015001220855595362F=1W162315.11.042.513312010789.

21、276.363.346.734.623.02 kmW2628337.40.902.527324722218816313810580.455.7坝址Qm259023002030166013901130791551335F=1668W112110997.581.369.557.742.531.521.02 kmW224922520217114812697.573.250.7表 1-10 绿桦水电站坝址分期洪峰流量表洪峰流量： m3/s频率 p（ %） 洪峰流量 （分期 ）3.35102050四月3.2427720314087.3五、六月48139326517175.8七、九月94479155133

22、511.0十月85.173.655.037.117.4十一 月26.222.116.210.55.86表 1-11 绿桦电站 1966 年坝址设计洪水过程线单位： m3/s1966 年典型过程线设计值 P（%）月日时流量0.050.10.20.5125107181916055650445439034129726120622214744675608522456417329267124083575668258551246535727543001040946852731640517474287736311009928917476425364003011059325902300203016601390

23、113079155113513155014001250105290675656542516431130011801060887762637475358194161260114010208577366144593452240112101100984825709592442333201372112010209137666585494103094358108097887973763352939529773101050957860712617526382287102821010909821688602523369277132699368487646605785083562671623882875067

24、6590518452344257192197926906225444774163342482220069663056849843738130723721119467561155148342467029922841776165585034323783292732197164570517466400350304254211101535324824353733262842382051314751246341735831427323020016139483438395439296258218289表 1-12 绿桦电站 1978 年坝址设计洪水过程线单位： m3/s1978 年典型过程线设计值 P（%

25、）月日时流量0.050.10.20.512510771045095686577765256046834926313900259023002030166013901130791551168151730157014101180101084763247619725154013901250105090375356342322635135012201100919791660493371815501170106095079668557142732144709989048126815854883652647407864783703589507423316248103568517716935835034223

26、152471331583875968357649942131424616280825747673570495420313245192508127356635634914193122442222079972365255748741831124391200785712641550482417310243417676969762854047341030924271577536826155294644033082421015273766760151845539630724113145721652587507446390306240161427056375744964373843052401913668

27、86225604854273783042392213266960654647441737230423810112665259153246340736530323741186325765184523963573022367112615561504439386350301235表 1-13 绿桦水电站坝址水位 流量关系曲线水位（ m）312.0313.0314.0315.0316.0317.0318.0318.5318.6318.7318.8318.9流量（ m3/s）051265150290500640680710755813水位（ m）319.0319.1319.2319.3319.4319.

28、5319.6319.7319.8319.9320.0320.1流量（ m3/s）8609401010107911801280140015001580167017501850表 1-14 绿桦水电站厂房出口水位 流量关系曲线水位（ m）167.8167.9168.0168.1168.2168.3168.4168.5169.0流量（ m3/s）2.926.711.518.226.535.146.068.0128.0水位（ m）169.5170.0170.5171.0171.5172.0172.5173.0173.5流量（ m3/s）213317445600770948114013401540地形地

29、质资料库区：水库区地貌特征为低山峡谷地形，库区基岩为海西期花岗岩。两岸河谷狭窄，植被覆盖良好。库水位 342.0m 时，水库回水长度约 20km。库区内有少量可耕的农田，没 有居民点，库区内尚未发现有价值的矿藏，库区周边无低于该水位的邻谷和较大的断裂构 造，因此水库永久性渗漏和侵没问题是不存在的。坝址：区地貌特征为低谷山区，海拔高程 312.00350.00m。河流蜿蜒迂回由北向南西 流经坝址，为不对称的“ U”字型河谷。平水期和水位为 315.77m，水深 1.002.00m，最 深 3.77m，水面宽 55.00m。左岸为凹岸，山体相对比高约 30m ，谷坡为 1：1.7；右岸为凸 岸，并

30、有一级阶地，相对比高 35m，右岸山体低矮，相对比高 15m，谷坡 1： 2.5，山体 后侧，马鞍形垭口，宽约 200m，地面高程为 329.00334.00m。坝址区出露地层为海四期花岗岩，并有后期石英安山岩脉和方解石岩脉等穿插。花岗 岩全风化下限 23m，是砂粒状，强风化下限 37m，成碎块状，强度较低；若风化下限 1018m，岩石较坚硬，但裂隙张开，新鲜岩石坚硬完整。第四系冲洪积层分布于河床及河 谷中，厚度 2.56.7m，以砂砾石为主，砂砾石的浮容重为 10.2kN/m3，水下内摩擦角 28 渗透系数 3.2 10-4m/s。阶地上部为砂壤土，下部为砂卵砾石。山坡上分布残坡积壤土夹碎

31、石，厚度 12m。穿过坝轴线有三条断层，其中 F1断层，位于河床，走向 NE40与坝轴线近于直交， 倾向 SE，倾角 7085，破碎带宽 26m，其中岩石碎裂，手捏即碎； F2 、F3 断层均位于 右岸副坝处，破碎带宽 2.52.6m，由破碎岩夹泥组成，胶结不佳，走向分别为NE30和NE35 40，倾向均为 SE，倾角分别为 72和 65。水文地质条件简单，河谷两岸基岩中含有裂隙潜水，一般埋藏深度 11 12m。岩石透 水性较弱，在基岩面以下 015m岩石单位吸水率一般为 0.02 0.05kg/min；岩面下 15 30m 单位吸水率为 0.01 0.02kg/min。河谷两岸第四系松散堆积

32、物中， 含有孔隙潜水， 其水位略 高于河水位，受大气降水补给，河床 F1 断层破碎带渗透稳定条件较差，应采取防渗处理措 施。坝基岩石物理力学性质见表 1-15。表 1-15 坝基岩石物理力学性质表（均值）岩石名称比重天然容重（KN/m 3）紧密度（%）吸水率（%）抗压强度 （MPa）软化系数孔隙率（%）花岗岩2.7227.698.20.301750.941.58基岩与混凝土的摩擦系数 f=0.65溢洪道：坝址右岸垭口可布置溢洪道，残坡积层为壤土夹碎石，厚度1.32.0m。出露基岩为花岗岩，岩质坚硬，风化不深，强风化下降 5m 左右，弱风化下限 818m，裂隙不 甚发育。 F4 断层走向 NE，

33、倾角 55，破碎带宽度 4m，分布在溢洪道下游。引水系统：洞线所经地段地面高程为 345 380m，处在青春河与公别拉河分水岭下，局部地形较低洼。进水口洞顶以上掩体淡薄，厚度约14m，其中弱风化岩厚仅 3m，而且岩体裂隙发育，岩体被切割成棱形体，岩石大部分是全风化状态，不完整，进口顶岩体不 稳定，建议将洞口部位岩体按全部塌落计算，岩体临时开挖边坡建议为1:1，全风化覆盖层开挖边坡不陡于 1:1.5，隧洞洞身大部分地里埋深 30 50m，处于弱风化花岗岩中，岩石 较坚硬完整，地质条件较好。大杨树沟处厂 40 50m 地段，地形低洼，隧洞埋深仅 30m， 且有三条断层通过，强风化达 40m，围岩破

34、碎不稳定，地质条件差，施工中有产生坍塌和 冒顶的可能，应及时支护，加强永久衬砌。 F7、F13 较大断层通过地段围岩稳定条件差，亦 应加强支护处理。调压室，下室埋深 40 多米，围岩为为风化砂岩，岩石较坚硬完整，地 质条件好。隧洞岩体压力系数及岩石抗力系数见表 1-16。表 1-16 隧洞岩体压力系数及岩石抗力系数表岩石名称岩石状态岩体压力系数单位岩石抗力系数( N/cm 3 )无岩隧洞的岩石抗力系数( N/cm 3 )SySx花岗岩较坚硬完整、弱风化强风0.1150001200松软岩石化破碎且有层破碎带0.50.2400080厂房：位于绿桦水文站上游 4km 的青春河口上游 1km 公别拉河

35、左岸漫滩阶地上。地面高程 169170m，覆盖层厚度 4.9m，由砂卵砾石组成，基岩高程 167m，出露基岩为侏罗 系砂砾岩，岩质坚硬，岩层走向 NE75，倾向 SE，倾角 5060，岩石风化不深，强 风化下限 11m，岩石强度能够满足基础要求。开挖边坡建议：强风化岩为1:1，弱风化岩为 2:1。地震：本地区为 6地震区。 库容特性：见表 1-17表 1-17 绿桦水电站库容特性表水位(m)312314316318320322324326327328329330331332面积 (10 6m2)0.000.160.340.600.901.201.662.222.52.783.303.804.5

36、05.00库容 (10 6m3)0.0000.0020.0070.01 60.0310.0520.0810.1200.1440.1700.200.0.2360.2780.326水位(m)333334335336337338339340341342343344345346面积5.606.407.368.409.6811.0012.4014.0015.6017.8020.0021.4822.5423.40(10 6m2)库容 (10 6m3)0.3790.4390.5080.5870.6770.7800.8971.0291.1771.3441.5331.7401.9602.1901.7 天然建筑材

37、料物砂砾石骨料：料场位于绿桦村公别拉河两岸，距厂房5km，距坝址 13km。勘探面积左岸为 500150m2，右岸为 400100m2，大部分试坑无效层为零，少数试坑无效层厚 0.41.6m，有效厚度水上 2.5m，计算勘探储量 28104m3。砾石成分以火成岩为主。中等蚀 园度，岩质坚硬，质量良好。砂为中粗砂为主，成份以长石、石英为主，质量指标均满足 技术要求。块石料：料场分布在坝下游左岸石匠沟口左侧山体处，距坝0.8km。山体比高 30m，勘探面积 1000100m2，无效层厚 6m，有效层厚 8m，计算储量 80104m3。块石为海西期 花岗岩，中粗粒结构块状构造，岩石坚硬完整，质量可以

38、满足要求，砂石料：料场在小团山子处，位于坝址左岸上游，距坝址 2.2km，勘探面积 0.9km2， 无效层厚 0.3m，有效层厚 1.22.0m，计算储量 118104m3。理力学指标见表 1-181-19。土料：料场位于坝址下游两岸，距坝址约 1.5km。左岸料场为土壤，右岸料场为砂壤 土。勘探面积为 0.6及 0.4km2，无效层厚 0.3m，有效层平均厚度 1.8m。计算储量：左岸料 场 108104m3 ，右岸料场 70104m3。土料的物理力学特性见表 1-191-20。料场 名 称颗粒组成百分比（ %）土料名称储量(104m3)粒径（毫 m）10220.50.50.250.250.

39、100.100.050.050.0250.0250.0050.005小团山6.215.451.624.30.80.31.10.3中砂118下 游 左 岸0.57.920.928.731.210.8壤土108下游 右 岸3.85.026.623.811.67.85.915砂壤70表 1-18 土料颗粒分析试验成果表 1-19 砂料物理力学性质指标名称比重天然含 水量（%）最大孔隙比emax最小孔隙比emin相对密 度Dr渗透系数 K （ m/s ）内摩擦 角 （）凝聚力2C(kN/m 2)水上水下中砂2.6612.40.980.570.7510432290表 1-20 土料物理化学性质指标名称比重液限 WL（%）塑性 WP（%）塑性指标IP天然含水量W（%）有机质含 量（ %