某某水电站初步设计

1综合说明1.1前言受内蒙古***县水电开发公司委托，“****电站水电站可行性研究报告”于2005年1月由我院完成，经专家审查通过，于2005年1月由**市水利局批准，2005年1月末，再次受内蒙古***县水电开发公司委托我院进行该电站初步设计及施工图阶段的设计任务。有关规划、电站、水工、设计、预算及经济评价等专业的设计条件由甲方提供。本工程初步设计是在可行性研究的基础上，充分考虑可研报告审查中及***县水电开发公司的意见，设计中参照纪要中提出的设计条件进行，并在利用水源条件，调节优化进行深入分析比较。初设工作历时三个月，于3月初，内蒙古**市水利局、***县水电开发公司等领导来我院听取了初设中间成果汇报。并对电站设计中的有关问题提出了宝贵意见。在此基础上，我院抓紧进行补充工作，于4月31日，完成了****水电初步设计报告。工作中得到了***县水电开发公司的大力支持和合作。在此一并致谢。****水电站位于内蒙古自治区**市***县东南部，在西拉沐沦河上游。距旗政府所在地经棚镇15km，在已建成的龙尾水电站下游，距龙尾水电站6工程的主要任务是发电。是属于电气化电源点。工程所处位置河道较陡，有一定的自然落差；河道天然来水经龙口水电站水库调节发电下泄，多年平均流量10.1m3/s，考虑到以上情况，经旗水利局、***县水电开发公司领导及工程技术人员的实地勘察，能够争取到7.54***县两次被批准为国家“第一批100个水电农村电气化县”和“十五期间400个水电农村电气化县”。目前已建成龙口、胡家湾子、响水、上湾子Ⅰ级、上湾子Ⅱ级、金桥等9座水电站，总装机容量17320kw，年平均发电量4370万kw。但这些水电站不能满足全旗社会经济迅速发展用电量的需求。鉴于以上原因，***县水电开发公司委托我院编制完成了****水电站初步设计报告，供上级领导部门审批，并恳求提供指导意见。编制依据：（1）《中华人民共和国防洪法》（1998、1、1）；（2）中华人民共和国《水利水电工程初步设计报告编制规程》（DL5021－93）；（3）《***县国民经济和社会发展“十五”计划及2010年规划目标纲要》（***县人民政府）；（4）《辽宁省水文手册》（辽宁省水利局1975年）；（5）《水土保持综合治理技术规范》（GB/T16453.1－16453.6）。1.2水文自然条件西拉沐沦河是西辽河的一级支流，该河发源于***县好来呼热乡百尔赫贺尔洪（平地松林）之白槽沟。***县境内全长169km，境内流域面积14308km2，比降2‰，主要支流有萨岭河、大克头河、塔其沟河、白岔河、韦塘河、碧柳河等。平均河宽80—200m，正常水深1—2m，年均输沙量为215.20万t，径流量为5.6482亿m3，多年平均流量9—10m3/s，河床下切5—10m，春夏汛期水深2m以上。沿河宽溢500m大克头河流域面积为185km2，其余为龙口电站站址控制流域面积，多年平均径流总量为2.49×108m3气象该流域为中温带半干旱大陆性季风气候区，冬季严寒，夏季短促温凉，昼夜温差大。多年平均降水量389.9mm。多年平均蒸发量1845mm（20cm蒸发皿）。多年平均气温2.5℃，极端最低气温-36.7℃。年平均风速3.7m/s，历年最大风速19.3m/s，以西北风为主。最大冻土深度年径流根据自治区水利水电勘测设计院二○○四年五月《龙口水库除险加固工程修正初步设计报告》，统计龙口电站从1959-2000年（42年）多年平均径流量为2.152×108m3，本次根据龙口电站发电放水资料，将2001-2004年4年径流量进行插补，从而计算龙口电站1959—2004年（46年）多年平均径流量为2.49×108m3，按其年径流系列分析计算C求得****水电站年径流统计参数及不同频率设计值见表1-2-1。****电站设计年径流量计算成果表表1-2-1保证率P50%75%90%设计年径流量（1083.0652.562.212设计年平均流量（m3/s）9.728.127.01洪水****电站站址流域面积为5788.93km2，其中在上游，龙口电站控制面积3956km2，龙口以下区间面积为1832.93km2。根据《水利水电工程设计洪水计算规范》SL44—93要求对该电站设计洪水需按设计洪水的地区组成计算。计算方法采用同频率法，即拟定以区间洪水与****电站同频率，以龙口电站为相应洪水，龙口电站下泄洪峰到****电站传播时间为1.5小时，洪水演算计算方法采用马斯京干法。根据****电站工程规模，经洪水组合计算结果：50年一遇洪峰流量为845m3/s，20年一遇洪峰流量为574m3/s，详见表设计洪水计算成果表1-2-2站名设计洪水洪水参数P%均值CVCs/Cv25龙口站F=3984（1081)Q(m3/s)191.5510755W1(1041601.25784466W3(1044200.9515921117万合永站F=1353Q1451.03.5613431W一2601.4531500967W三3701.35320051328区间F=1844Q(m3/s)1781.03.5754530W一(1043291.453.019221239W三(1044891.353.026501756****电站Q(m3/s)2401016714天然河道W一(10445926511709F=2875W三(10472939512617****电站洪水组合区间洪水洪峰流量(m3/s)754530相应洪水演进流量(m/s)9144重叠时段组合最大流量(m3/s)845574泥沙、冰情站址处多年平均年输沙总量15.84×104T，年来沙总量为12.2×104西拉沐沦河一般在当年11月下旬—12月上旬封冻，翌年3月中旬解冻，多年平均封冻期100天左右，多年平均冰厚0.5m左右。1.3地质区域地质概况本区山脉属大兴安岭山系，综观地势西南高东北低，西拉沐沦河由西南向东北，接近东西向横贯全区。河道上游狭窄，下游逐渐开阔，延河形成0.2—1.5km宽的阶地，阶面平坦，其他各支流也较发育呈树枝状分布。地貌按成因和形态类型分为以下几种：（1）、构造剥蚀侵蚀地形本区主要表现为熔岩堆积地形的平坦的玄武岩台地，台地呈北东—南西向展布，台面平坦、开阔，其上沟谷发育。在台地边缘部位多呈陡砬和峭壁。（2）、剥蚀堆积地形本区主要表现为山间谷地及坡洪积扇裙，呈条带状分布于山间和山前地带。由两侧向中间倾斜。扇裙表面较平坦，由山前向河谷倾斜，坡角15-20度。表面冲沟发育，多呈“V”字型。（3）、堆积地形本区主要表现为冲积阶地，阶地不连续，不对称，呈长条状展布，阶面较平坦，微向河谷倾斜。阶地一般宽100-500米，最宽1500米，窄者不足百米。前者与河谷呈陡坎相接，坎高约2米。冲积阶地由全新统亚砂土、砂砾卵石组成，具明显的双层结构。风积沙丘：沙丘大部分呈垅状、链状、少部分呈新“月”状，大致呈西北—南东向展布。丘高一般10-30米，丘间展布洼地，由全新统粉细砂组成。电站区工程地质条件引水渠的工程地质条件引水渠从****灌区渠首到站址约6.2km，地层岩性为：岩性上细下粗，具明显的二元结构，一般厚20-40米，岩性上部为浅黄、灰褐色细砂土。结构疏松，具小孔隙和植物根系，可见钙质网纹。其颗分为：粗砂占9.9%，中砂占45.2%，细砂占24.5%，极细砂15.0%，粉粒5.1%。下部为砂砾卵石层。砾卵石磨圆中等，一般呈浑圆状和次棱角状，直径一般2-5厘米，最大可达20cm。成分主要为花岗岩、安山岩、凝灰岩、玄武岩等。渠道渗漏较为严重，渗漏级别为强透水或极强透水，因此渠道必须进行防渗处理。厂房区的工程地质条件电站厂房位于红山子乡唐家店村****村民组下游1100m处，相对的河左岸边山脚下，距上游滚水坝1300m，厂房区地层主要为：上部为2.5米厚的浅黄、灰褐色细砂土。结构疏松，具小孔隙和植物根系，可见钙质网纹。其颗分为：粗砂占9.9%，中砂占45.2%，细砂占24.5%，极细砂15.0%，粉粒5.1%。下部为第三系黑褐色玄武岩，岩石节理发育，块状构造。尾水渠的工程地质条件尾水渠的地层岩性和厂房区相似，其地下水为孔隙潜水，水位埋深约为2.地质构造及地震本区位于阴山东西向复杂构造带与大兴安岭新华夏系构造带及巴音和硕断陷盆地的交汇处，东西向构造是区内主要构造体系。在测区北部横贯全区。根据内震发（2004）40号文件《内蒙古自治区地震局建设厅关于旗县（市区）执行抗震设防要求的通知》，本区域地震动峰值加速度（g）为0.05，地震基本烈度为6度。天然建筑材料电站附近无好的砂料场，需到24km外运入，块石料场选在距溢流坝1km处，细骨料场选在站址左侧约1km处的山坡上，在选定的1万m2石料场内取了10组试样。按（SDJ17—以上料场均有简易公路直通站址，且质量满足设计要求，储量足够。1.4工程任务和规模工程的任务和作用****水电站工程的任务是发电，是电气化电源点。***县是一个以一个以蒙古族为主体，蒙、汉、回、达斡尔等民族杂居的地区，全旗有3个苏木9个镇，12个乡，总人口24.4万人。***县地域辽阔，总土地面积达2.06万km2,资源丰富，现有耕地106万亩，草牧场2100万亩，林地面积458万亩，林木积蓄量约460万m3,养鱼水面41.5万亩，特别是旗内水能资源非常丰富，境内有滦河、内陆河和西拉沐沦河三大水系，其中以西拉沐沦河为主，流经本旗130余km，沿途有50余条大小支流汇入，流域面积达10544.47km2，并具有开发水电的优越条件，初步预算，全旗水能蕴藏量14万kw，其中可开发装机容量6.3万kw，年发电量约1.63亿kwh，现已建成水电站9座，总装机17320kw，年发电量4370万kwh。因此，全旗经济发展和水电开发潜力都是很大的。***县位于**市西北部，距离**市220km，也是**地区电力系统的末端。预测到2010年，全旗用电量将达到1.33亿kwh，最大负荷为2.654万kw,最小负荷1.52万kw。全旗发电量为4370kwh，缺电量8930万kwh。***县两次被批准为国家“第一批100个水电农村电气化县”和“十五期间400个水电农村电气化县”。目前已建成龙口、胡家湾子、响水、上湾子Ⅰ级、上湾子Ⅱ级、金桥等9座水电站，总装机容量17320w。但这些水电站不能满足全旗社会经济迅速发展用电量的需求。因此，从现实和战略上看，都必须在继续保持和加强小水电系统与**地区电力系统进行电力交换和管理的前提下，进一步大力开发丰富的水能资源并尽快落实国家有峰荷峰价的规定，必将大提高经济效益和社会效益。****水电站利用西拉沐沦河上游充沛的宝贵的水量及枢纽落差集中的建站条件较好的优势发电，工程建成后，电站并入以火电为主的**地区电力系统，在一定程度上缓解系统末端供用电的紧张局面。****电站也是电气化电源点，该电站建成后，除满足该项目区工农业生产及人民生活用电外，还能解决项目区外的部分人口电热用电，减少用柴、煤炭，对改善环境、保护生态、节约薪柴资源起到重要作用。特别还有我旗是**的主要沙地分布区之一，属于科尔沁沙地和浑善达克沙地结合部，属于就津北周边沙源区，沙地面积大，土壤植树被十分脆弱，一经破坏，恢复困难，所以****电站作为小水电代燃料生态建设工程的建成，为当地生态环境的保护和恢复提供了有利的保障。电站效益指标装机容量：1×630kw多年平均发电量229.95kwh年利用小时数3650h工程规模****电站装机容量为1×630，属小（二）型水电站。根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分）（SL252—2000）》中有关原则，确定本工程等别为五等，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。1.5工程选址、工程总体布置及主要建筑物工程等别和设计标准****电站装机容量为1×630kw，属小（二）型水电站。根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分）（SL252—2000）》中有关原则，确定本工程等别为五等，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。工程选址从****水电站水文、地质条件来看，距龙尾电站6km，地势较开阔，站址选在此处比较适宜。所以本阶段设计初拟选定该厂址。工程布置本水电站在西拉沐沦河处引水，下接引水渠。引水渠末端接水电站前池及电站厂房，电站厂房下接尾水渠直通河道。在前池的左侧设置溢流侧堰一座，以备水电站突然停机时下泄引水渠的水流，以免淹没厂房，侧堰下为一级消能，泄入河内，电站厂房的右侧设置升压站及生活办公区。（详见****水电站工程总平面布置图）。主要建筑物（1）挡水建筑物****渠首工程概况****水电站新建堆石坝一府座，坝高m，在堆石坝右侧修建两孔泄水闸，两孔进水闸，工程设计标准为50年设计，200年校核。50年设计洪水流量为门m3/s，200年校核洪水流量为m3/s，校核洪水位m，设计闸顶高程m，坝顶高程m，底宽m，高m，长度为m。基础座落在砂砾石基础上，闸墩基础m。翼墙高m。下游接干砌石消力池，消力池长m，消力池下接海漫，泄水流量m3/s。进水闸孔宽m，闸墩厚0.8m，进水流量m3/s，泄水流量m3/s，闸门均采用平板钢闸门，手摇式启闭机，启门力7t。（2）引水渠引水渠布置在西拉沐沦河左岸，全长1300m，渠道为梯形断面，在查桩号0+处，底宽3.5m，填方段堤顶宽2.0m，内边坡1：1，在桩号为0+处，底宽为m，内边坡1：1.75，外边坡1：2，渠道纵比降1/1500，渠道设计流量13m3(3)厂房部分厂房部分是由压力前池、压力钢管、主厂房、尾水出口翼墙五个部分组成。①压力前池由引水渠设计流量Q=13m3/s，渠道宽3.5m，深：正常2.08m，设计水位m，加壅高0.6m其它附属还有溢流槽、压力管进口闸台，均以常规取其各部尺寸，溢流槽计算方法同前池。闸台按刚架计算，当然在水压力作用下的启门力和闭门力都考虑。②压力管道压力管主管设计流量13m3/s，计算得最经济直径的下限值为2.6m，支管为1.8m，管壁厚按常规取上限值δ=12mm防腐采用内喷防锈漆外刷沥青，比较经济实用。③主厂房由蝴蝶阀、蜗室、尾水管三个尺寸确定主厂房净内尺寸：宽m，长m，室内布置1台机组。④副厂房按运行人员的要求和电表盘台的体积设计净内尺寸：宽×长=×m，二面墙边有电缆沟，屋面层结构与主厂房相同，主副厂房的墙基础均在岩石上。（4）水电站根据地形条件，厂房布置在引水渠末的一个阶地边缘，厂房与引水渠轴线垂直。厂房右侧为西拉沐沦河，付厂房及升压站布置在主厂房的左侧。生活办公区在主厂房的右侧阶地平台上。电站设计安装二台水轮发电机组，按水轮发电机组的运行及检修要求主厂房发电机层的尺寸确定为：长×宽×高=××m。主厂房的右侧为安装间，左侧为付厂房。尾水管为弯肘形。电站上游侧进水口孔口尺寸宽×高=×m，设置胸墙，进水口设置工作闸门，为焊接平板钢闸门，工作闸门前设拦污栅，工作闸门及拦污栅共用一套启闭设备，进水口墩顶、边墙顶及胸墙顶高程均与前池侧墙顶高程齐。电站下游侧尾水管末端设计检修闸门采用平板钢闸门，尾水室底板与尾水渠底之间采用1：4的反坡相连。升压站布置在付厂房的左侧，周围铁栅栏围封。升压站内采用直击雷保护措施。（5）尾水渠本电站的尾水渠从厂房至河口处总长为m。尾水渠在尾水池及下一段挖深较大，选定尾水渠渠底宽m，下断面的边坡为1:1.75，用干砌石护坡，深度为正常水深加m，正常水深为m，上断面边坡为:，不护砌，渠道两侧上、下断面之间留m平台。1.6金属结构与机电金属结构引分水闸进水闸2孔，孔口尺寸为×m，泄水闸2孔，孔口尺寸为×。（2）电站电站上游侧进水口孔口尺寸宽×高＝×m，设置胸墙，进水口设置工作闸门，为焊接平板钢闸门，工作闸门前设拦污栅，工作闸门及拦污栅共用一套启闭设备。机电电站的设计引水流量为m3/s，设计水头m，装机1×630kw，多年平均发电小时数3650h，多年平均发电量392.95万kwh。按设计水头和流量查产品目录，选轴流定浆机组1台，配套发电机型号为两台。出口电压6.3kv。电气主接线，6.3kv采用不分段单母线接线，66kv采用变压器—线路组接线。电能输送是通过新修一条6km，66kv1.7工程管理水电站建成后，成立****电站管理站，暂定生产管理人员10人，管理所生产生活用房m2。工程管理人员应根据工程划定的管理范围与保护范围依法管理，并根据工程的任务和作用及其运行要求进行合理调度运用。1.8施工组织设计施工导流本水库工程为五等工程，挡水建筑物为5级建筑物，施工导流标准采用5年一遇洪水，对应流量为m3/s，非汛期流量为m3/s。采用土围堰导流。对外交通电站附近有通龙口电站的公路，与通往****电站的原有碎石路面相连，因此经简单平整即可通车。工程控制进度本水电站工程施工总工期一年，工程筹建期2个月，工程准备期1个月，主体工程施工期7个月，工程完建期2个月。准备工程自2005年5月份开始，主体工程6月份开工，当年2006年7月份完工。施工总工日为万工日，施工高峰人数为人。主要工程量主要工程量见表10.1－1。1.9水库淹没处理及工程永久占地****水电站在西拉沐沦河中上游，只是引水式电站不涉及淹没问题，附近没有村庄，不涉及移民搬迁。1.10环境影响评价主要有利影响（1）产生显著的社会效益和经济效益该地区是自治区的偏远旗县，经济发展相对落后，又是电网的末端，本旗用电缺口越来越大。开发利用有限的水能资源，对本地区经济发展又将起到有力的促进作用。其社会进步作用也很显著。****水电站利用西拉沐沦河上游充沛的水量及枢纽落差集中的建站条件较好的优势发电，工程建成后，电站并入以火电为主的**地区电力系统，在一定程度上缓解系统末端供用电的紧张局面。（2）改善自然环境由于该电站又是小水电燃料项目电源点建设，该工程实施后，可使当地的水土资源得到合理的开发利用，增加植被覆盖率、增加空气湿度，减少水土流失，改善生态环境。同时降低当地农民用电电价，使农民减少薪柴用量，保护植被，改善自然环境。结论每一项水利工程的兴建，都会对周边的自然环境和社会环境产生一定的影响，****水电站工程环境影响利大于弊，工程可行。1.11投资预算依据水利部水总（2002）116号文发布的《工程设计预算编制规定》编制。预算费用构成及计算标准执行国家和上级领导机关现行的有关文件、法令和规定。经预算水库工程总投资为万元，水电站工程总预算表见表10－5；1.12经济评价国民经济评价国民经济内部收益率EIRR=16.97%，大于《小水电建设项目经济评价规程》中规定的社会折现率12%；国民经济净现值ENPV＝万元。国同民经济敏感性分析结果表明：投资和效益单因素变化±10%、±20%时，经济内部收益率均大于社会折现率12%，抗风险能力强。满足经济合理性要求，效益显著。财务评价****水电站财务内部收益率8.81%。贷款偿还期4.45年，财务净现值96.73万元，净现值率0.06%，财务内部受益率大于8%。说明盈利能力强，该项目可实施。综合评价****水电站工程实施后，有利影响远大于不利影响。水电是可再生清洁的能源，改善了当地的经济结构，小水电代燃料实施后降低了项目区内居民电价，节约柴薪用量，保护了环境，促进了当地的经济发展产生了显著的经济效益和社会效益，提高了人民生活的水平。综上所述，本工程国民经济评价指标及财务评价指标均优越，工程在国民经济上、财务上均是可行的。同时可使当地的水能资源得到合理的开发利用。从各个方面分析，利远大于弊。所以本工程可以实施。2气象、水文2.1流域概况****电站位于内蒙古自治区**市***县东南部，距旗政府所在地经棚镇15km。所在河流为西拉沐沦河干流上游即原****灌区渠首处，其上游流域面积为5787km2，在****电站上游8km处为已建龙口电站，流域面积为3956km2，在龙口电站以上有两条较大河流，一条为沙里莫河是西拉沐沦主流发源于“源水头”另一条为萨岭河，是西拉沐沦河的一级支流，两河汇流后称为西拉沐沦河。在龙口以上的台地海拔高程为1300—1800m，地形属于丘陵沙地，流域内全被森林和草原覆盖，有73%面积不产生洪水地表径流，共有27%洪积扇面积产生洪水径流，但其洪峰洪量并不很大。在龙口电站以下右岸有大克头河汇入，两岸植被远不如龙口以上，平时无水，汛期洪水频繁。见工程位置水系图。2.2气象电站所在地区属于中温带大陆季风性气候区，冬季漫长寒冷，夏季降雨集中，春秋两季少雨，雪多风大，据经棚镇景峰气象站资料统计，主要气象特征值如下：多年平均气温2.5℃，历年极端最高气温37.8℃，极端最低气温-36.7℃年平均风速3.7m/s，风向以西北风居多。大风无粒，平均45天，最多达109天，多年平均最大风速为19.3m/s，历年最大风速为23m/s，汛期平均最大风速为15.1m/s。本地多年平均降水量为389mm，多年平均蒸发量1845mm。2.3水文测站及基本资料在西拉沐沦河上游干流和主要一级支流现有国家水文站三处，即河南营子站，经棚站和万和永站，各站基本情况如下：河南营子站：该站位于西拉沐沦河上游干流，控制流域面积3720km2，该站之前身为龙口站位于河南营站下游13公里处（在龙口电站站址以上7km），控制流域面积3956km2，该站于1958年12月设立，1975年胡家湾子电站建成蓄水，因受回水影响将站址上迁至6km河南营子，并命名为河南营子站，该站（包括龙口站）迄今为止（1959—2004）共积累实测水文资料46年。经棚站：该站位于西拉沐沦河左侧一级支流碧柳河下游经棚镇，控制流域面积435km2，该站于1982年设立，迄今共积累实测水文资料23年（1982—2004年）。万合永站：该站位于西拉沐沦河右侧一级支流百岔河下游，控制流域面积1353km2，该站于1959年设立，迄今共积累水文资料46年（1959—2004年）。2.4径流径流特性年径流量分析计算.1年径流来源及特点.2设计年径流计算****电站控制流域面积5788.93km2，多年平均径流总量为2.5×108m3，本电站所采取的运行方式为龙口发电我发电，中间只有大克头河汇入，所以只做大克头河的水文计算。流域特性表河名西拉沐沦河坝址位置***县经棚镇河南店村****村民组集水面积F125平方公里河长L38公里河道平均J9‰资料来源由实测地形图量算求得滚水坝水位~容积（H~V）曲线，如下图1、水文计算（1）年迳流计算项目多年平均年迳流深Ymm多年平均年来水量W万m3变差系数Cv偏差系数Cs保证率p（%）模比系数Kp设计保证率下的年来水量Wp（万m3）数量7593.750.40.8500.875750.4239.38(2)暴雨洪水计算项目最大三日暴雨均值P三（mm）最大24小时暴雨均值P24（mm）变差系数Cv偏差系数Cs河长坡度L/J水文分区汇流历时τ（小时）KiQc数量6044.20.51.1512.9VII4.790.034187.85项目频率（%）3.30.5暴雨模比系数KP2.233.06三日暴雨（mm）P三p133.8183.624小时暴雨（mm）98.6135.3三日减24小时暴雨（mm）P（三-24）p35.248.3三日洪量迳流系数α三P0.2140.31三日减24小时洪量迳流系数α（三-24）P0.050.06洪峰迳流系数ψp0.2910.42洪峰流量（m3/s）QP121.90241.42三日洪量（万m3/s）W三P35.7971.15三日减24小时洪量（万m3/s）W（三-24）P22.0036.2324小时洪量（万m3/s）W24P13.7934.92参与调洪的洪量（万m3/s）W调P79.31162.16经计算，溢流堰长为30m，底宽为4.0m。溢流堰顶水深设计洪水时为1.72m，校梳洪水时为2.6泥沙、冰情因****水电站工程是采用径流式引水电站，所以不做泥沙分析计算。冰情据龙口站1962—1964，1966及1975年共有10年冰情资料统计冰情成果见表2-6-1。将成果移用至****站址。****水电站站址冰情统计成果表封河日期开河日期封冻天数最大河心冰厚（m）最早平均最晚平均（天）最大值平均值10.3112.123.313.19981.150.912.7站址处及站址下游水位流量关系****电站站址处没有实测水位流量观测资料，根据站址处实测大横断面资料采用曼宁公式推求站址处河道水位流量关系，计算公式如下：式中：Q――流量（m3/s）；R――水力半径（m）；A――过水断面面积（m2）；n――河床糙率，取n＝0.06。J――比降，取J＝5.1‰。附：水位～流量曲线建议尽快在站址设立临时水文观测站，观测水位和流量，为下阶段复核水位流量关系及水文成果提供资料依据。3工程地质3.1勘察工作简述本次勘察工作由**市水利勘测设计院完成，野外勘察时间为2004年5月17日～2004年5月22日，工作方法为以坑探为主，钻孔和探坑相结合，主厂房处共布置钻孔4个，引水渠布置探坑12个尾水渠布置探坑2个。****水电站工程基岩的物理力学性质参数采用工程地质类比法和经验判断方法确定，土层的物理力学性质参数则在试验成果的基础上，结合工程地质类比方法确定。3.2区域地质概况3.2.1本区山脉属大兴安岭山系，综观地势西南高东北低，西拉沐沦河由西南向东北，接近东西向横贯全区。河道上游狭窄，下游逐渐开阔，延河形成0.2—1.5km宽的阶地，阶面平坦，其他各支流也较发育呈树枝状分布。地貌按成因和形态类型分为以下几种：.1构造剥蚀侵蚀地形.2剥蚀堆积地形本区主要表现为山间谷地及坡洪积扇裙，呈条带状分布于山间和山前地带。由两侧向中间倾斜。扇裙表面较平坦，由山前向河谷倾斜，坡角15-20度。表面冲沟发育，多呈“V”字型。.3堆积地形本区主要表现为冲积阶地，阶地不连续，不对称，呈长条状展布，阶面较平坦，微向河谷倾斜。阶地一般宽100-500米，最宽1500米，窄者不足百米。前者与河谷呈陡坎相接，坎高约2米。冲积阶地由全新统亚砂土、砂砾卵石组成，具明显的双层结构。风积沙丘：沙丘大部分呈垅状、链状、少部分呈新“月”状，大致呈西北—南东向展布。丘高一般10-30米，丘间展布洼地，由全新统粉细砂组成。3.2.2本区前第四纪地层主要为第三系上新流（N2）地层出露，岩性主要为多次喷发的辉石橄榄玄武岩及橄榄辉石玄武岩，其分界面清晰可辨，裂隙发育，具有良好的透水性。本区第四纪堆积物分布广泛，沉积厚度较大，其第四纪堆积物主要为冰水堆积物、冲积物及风积物。3.2.3本区位于阴山东西向复杂构造带与大兴安岭新华夏系构造带及巴音和硕断陷盆地的交汇处，东西向构造是区内主要构造体系。在测区北部横贯全区。根据内震发（2004）40号文件《内蒙古自治区地震局建设厅关于旗县（市区）执行抗震设防要求的通知》，本区域地震动峰值加速度（g）为0.05，地震基本烈度为6度。3.2.4本区地下水类型主要为基岩裂隙水及第四系松散层孔隙水二大类型。基岩裂隙水含水岩系为第三系玄武岩，地貌上为平坦的玄武岩台地。由于玄武岩多期喷发，每期喷发的底部、顶部气孔和裂隙均很发育，形成良好的储水空间，加之地形平坦，第四系覆盖薄或无覆盖，更有利于大气降水直接渗入。因此，玄武岩在基岩裂隙水中的富水性是比较强的。第四系松散层孔隙水，分布广泛，主要分布在山间平原和河谷平原之中。含水岩组以中、上更新统冲积中砂、细砂层为主，次为全新统冲积细砂、沙砾卵石层。含水岩组厚而稳定。河水流量的变化严格受降水控制，河水流量的变化与降水量的变化基本相符。同时地表水与地下水的关系十分密切，在雨季河水位随着雨水的降落而上涨，暂对地下水有一定的倒灌补给，当旱季河水位下降时，地下水补给河水。总之，区内地下水的补给，主要靠大气降水渗入补给，地下水沿节理裂隙、不整合带、断裂带和第四系松散层富集，当含水层被切割时，形成泉水，但泉水流经不远，便潜入地下补给第四系孔隙水，由平原逐渐向河谷运移，最后在河谷以潜水或表流形式排出区外。3.3枢纽等主要建筑物工程地质条件****水电站由渠首、引水建筑物、电站厂房及升压站、尾水渠组成。由于本工程取水利用原来渠首，所以不做渠首的地质分析。3.3.1引泄水坝闸工程是在原建筑的基础上新建的，原基础表面1m以上是第四纪风积砂堆积物，1－2.5m为中粗砂，2.5m以下为砂砾石基础。因此，引泄水闸工程在砂砾石基础上新建。地质条件较好。引水区的工程地质条件.1地貌及岩性引水区从****灌区渠首到站址约6.2km，位于河的左岸，全渠均从第四纪地层穿过。引水渠基础的地层岩性为：岩性上细下粗，具明显的二元结构，一般厚20-40米，岩性上部为浅黄、灰褐色细砂土。结构疏松，具小孔隙和植物根系，可见钙质网纹。其颗分为：粗砂占9.9%，中砂占45.2%，细砂占24.5%，极细砂15.0%，粉粒5.1%。下部为砂砾卵石层。砾卵石磨圆中等，一般呈浑圆状和次棱角状，直径一般2-5厘米，最大可达20cm。成分主要为花岗岩、安山岩、凝灰岩、玄武岩等。.2引水渠的工程地质问题引水渠基础以第四纪细砂为主，该层结构疏松，渗透系数为2.0×10-2cm野外原位测试标准贯入击数修正值为5击，根据《建筑地基基础设计规范》计算粘性土承载力，当标准贯入锤击数为5击时，根据标准贯入锤击数，确定其地基承载力标准值为145kpa3.3.3.1地层岩性电站厂房位于广兴源乡东井村大台子村民组相对的河左岸边山脚下，距上游渠首6.2km，厂房区地层主要为：上部为2.5米厚的浅黄、灰褐色细砂土。结构疏松，具小孔隙和植物根系，可见钙质网纹。其颗分为：粗砂占9.9%，中砂占45.2%，细砂占24.5%，极细砂15.0%，粉粒5.1%。下部为第三系黑褐色玄武岩，岩石节理发育，块状构造。.2厂房区的工程地质问题厂房区地基表层为2.5米深的细砂层，该层结构疏松，渗透性强，承载力低，建议进行挖除，基础应坐落在玄武岩基岩上。玄武岩基岩表层为1.0～2.0米的强风化岩石，建议挖除该层，厂房基础应该为弱风化岩。同时厂房基础范围内不存在褶皱和断裂构造面，基础稳定。尾水渠的工程地质条件尾水渠的地层岩性和厂房区相似，其地下水为孔隙潜水，水位埋深约为2.3.4天然建筑材料3.4.1块石料块石料场选在距厂房1km处的毛营子和距渠首1km处的黑山嘴子处，因为两石料场位置没有地形图，帮储量均为预算，见下表：料场名称计算面积（万m2）剥离层有效层运距（km）层厚（m）剥离量（万m3）层厚（m）储量（万m3）毛营子0.7832.32015.6(成料10)1.0黑山嘴0.531.52010（成料7）1.0细骨料细骨料场选在站址左侧约1km处的山坡上，在选定的1万m2砂场内取了10组试样。按（SDJ17—78）规程9项指标全部合格。粗骨料库区附近没有调查到粗骨料，但可能考虑用机械碎石来代替。各料场分布位置见图3-5-1。3.4.2细骨料料场有较为稳定的第四系全新统洪冲积层(Q4Pal)，岩性为灰黄、灰白色砂卵砾石，砾石成份主要为片麻岩、花岗岩及灰岩等。一般粒径3cm左右，最大粒径15cm。其净砂含量为40.6%，其质量评价见表由表3-5-3可见该料场除孔隙率与含泥量稍偏大外，其余各项指标均满足技术要求。3.4.3砼用粗骨料料场与块石料为同一料场，其成因、岩性，地层结构均相同。其质量评价见表3-4-3。

混凝土用细骨料质量评价表表3-4-3序号项目标准值实测值结论1表观密度＞2.55g/cm2堆积密度＞1.50g/cm1.54g/cm合格3孔隙率＜40%41.9%偏大4云母含量＜2%0.15%合格5含泥量（粘、粉、粒）＜3%3.47%偏大6硫酸盐及硫化物含量＜1%7有机质含量浅于标准色合格合格8轻物质含量≤1%0.12%合格9细度细度模数2.5～3.5为宜2.9合格平均粒径0.36～0.500.46合格10人工砂中石粉含量6%～12%为宜注:1、各项指标均为算术平均值。2、“含泥量”一项中，不允许存在粘土块，粘土薄膜，若有应做专门试验论证。混凝土用粗骨料质量评价表表3-4-4序号项目标准值实测值结论1表观密度＞2.60g/cm32堆积密度＞1.60g/cm31.75g/cm3合格3孔隙率＜45%41%合格4吸水率＜2.5%抗寒性砼＜1.5%0.77%合格5冻融损失率＜10%0.86%合格6针片状颗粒含量＜15%8.9%合格7软弱颗粒含量＜5%注：各项指标均为算术平均值。由表3-4-4可见，该料场各项指标均满足要求。为一较好料场。3.4.4块石料场位于站址上游1.0km和距渠首1km各1处，为一已开采的采石场。其质量评价见表块石料物理力学汇总表表3-4-5岩石名称岩石编号干抗压(MPa)冻融抗压(MPa)软化系数比重花岗岩12.602.610.1410080780.80.112.7222.612.620.1412786790.680.152.7332.622.630660.142.713333333333.612.620.1413792830.730.132.72块石料质量评价表表3-4-6序号项目标准值实测值结论1饱和抗压强度应按地域设计要求确定92Mpa合格2软化系数同上0.73合格3冻融损失率＜1%0.13%合格4干密度＞2.4T/m32.72合格注:各项指标均为算术平均值。3.5结论与建议（1）根据内震发（2004）40号文件《内蒙古自治区地震局建设厅关于旗县（市区）执行抗震设防要求的通知》，本区域地震动峰值加速度（g）为0.05，地震基本烈度为6度，本工程无须地震设防。（2）引水渠约长6.2km，所穿过的地层为细砂、粉砂、砂砾石层，渗透级别为强透水或极强透水，深漏量大，因此渠道必须进行防渗处理。（3）厂房地基条件较好，基础稳定，承载力满足工程需要。（4）筑渠及电站用的块石料、砂砾石料质量较好，储量丰富，能满足施工要求。（5）本区地下水类型简单，河水与地下水对混凝土均无腐蚀性。河水水质分析成果表序号河流名称PH钠盐（毫克/升）总硬度（德国度）碳酸根（CO3碳酸＋HCO3氯酸Cl－硫酸根SO3－硝酸根NO3－钙Ca++镁Mg++钾K+钠Na+氟1234567891011121314152塔其沟河7.78134.3656.1690.0090.00310.63734.824微量26.05011.5520.9006.4003碧柳河8.20108.6265.4680.00094.5788.86412.48921.54310.6401.0006.8004西拉沐沦河8.34121.5354.9071.501106.0518.86413.2024.0486.5882.50011.7005大克头河7.8088.3834.3460.06059.4948.86420.41415.0309.7280.0004.6004工程任务和规模4.1地区社会经济发展状况及工程建设的必要性地区社会经济发展状况.1资源***县地域辽阔，资源丰富。现有林场10个，渔场1个，牧场3个，耕地106万亩，草牧场2100万亩，牲畜年末存栏总数为105万头（只）。林地面积458万亩，森林覆盖率16.1%，林木积蓄约460万m3，年采伐量2万m3旗内水能资源非常丰富，地表年径流量为7亿m3，有滦河、内陆河、西拉沐沦河三大水系。其中西拉沐沦河为主要河流，流经本旗130多km，沿途有50条大小支流汇入，水量充沛稳定，多处悬崖迭跳，河谷狭窄，落差集中，为开发水电工程提供了优越条件。全旗水能资源蕴藏量14万kwh，如果能全面而合理的规划和开发，初步预算可开发装机容量为6.3亿kw，年发电量1.63亿kwh，其中现已开发装机容量17320kw，年发电量为4370kwh，分别占可量的27.5%和26.8%左右。.2经济发展概况***县是一个半农半牧旗，以农、林、牧为主，能源、矿产、林畜产品加工为重点。2004年全旗工农业总产值达到了80392.3万元，其中农牧业产值占85%，工业产值占15%。随着深入改革开放的发展，黄岗铁矿等矿山工业将进一涉的兴建和开采，同时，农村产业化结构也逐步得到调整和改善，从传统封闭单一的农牧业自然发展结构正转变为农牧林副结合、农工商运建协调发展的轨道。根据“十五”计划和十年发展规划指标，在“九五”期间国民经济生产总值平均年增长速度为7.5%，农业产值增长速度为5%，乡镇企业总产值增长速度可达到20%。4.2工程任务和工程规模工程任务****水电站工程任务是发电。****水电站是电气化县工程的电源点。工程规模****电站装机容量为1×630kw，属小（二）型水电站。根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分）（SL252—2000）》中有关原则，确定本工程等别为五等，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。可引用流量的确定本电站是由原****渠首取水，根据****渠首处径流及月份配计算成果和龙口水库机组下泄流量计算****电站可引用流量由四部分组成，一是龙口水电站机组下泄流量，其设计单机引水流量为12.95m3/s；二是龙口电站至****电站部分渗漏量汇集于河道中；三是大克头河河；经实际观测统计流量在1-1.5m因此，可引用流量，当不考虑后一个部分水时，取为13m3/s；当考虑后两部分水时最大流量为15设计水头的确定根据实测的纵断区间来水量测量成果表表4－1测测站流量日期测测站流量日期大克头何来水量大克头何来水量2001年3月25日2001年6月9日2001年9月3日2001年12月24日2002年6月17日2002年9月27日2002年12月4日2003年6月28日2003年9月15日2003年12月6日2004年3月9日2004年7月10日2004年9月17日2004年12月3日前池处的水面高程为切工作m，经厂房和km的尾水渠泄入原河道。入河处水面高程是m，因此设计总水头m，经计算水头损失为m，测电站设计水头为毛水头为m，设计水头m，最小水头m。装机容量及机组选型.1出力计算设计保证率的确定径流式水电站是无调节电站，它不能对河川径流任何调蓄，它的保证出力就是在某个设计保证率的历时内，所能发出的最小平均出力，由于****水电站发电与东北电网系统相连，因此设计保证率取80%。保证出力的计算龙口水库1998年-2003年日平均流量表单位：m3/s月月流量年123456789101112合计19985.5225.3127.1088.5877.6646.25211.26414.0139.4755.1948.4548.1238.08119994.8596.5997.68012.5407.9168.4179.5468.2257.0158.7797.5985.6367.90120005.4036.12110.85511.7569.92610.2757.1818.5286.6126.4616.5546.1317.98420018.2357.2614.61611.2529.2356.8708.9408.8917.5616.6717.7484.8587.67820027.1158.6336.81610.60510.15910.1449.0748.8646.8607.5599.4565.7808.422320037.3113.8916.14112.0089.8389.91510.22110.9738.6266.5109.5126.5518.458根据保证率P＝80%，算得相应的流量为Q=+=m3/s。N保＝A×Q保×净＝kw式中：A－出力系数Q保－保证流量净－平均净水头相应保证电能万kwh。由于本电站的引用流量基本是等流，设计水头基本恒定则其出力也是恒定的。取A=7.9，计算出力如下：Q=13m3/s时，N=AQH净=××=kwQ=15m3/s时，N=AQH净=××=2考虑龙口水电站水量较稳定，故取出力为630kw。.2机组选型根据计算的设计水头、引水流量及出力，初步选定机组型号为壹台，配套发电机型号为壹台。出口电压6.3kv。从所选的机型看，设计水头合适，流量略小，从目前国内的水轮发电机型号系列看，也别无其他型号可选。年发电利用小时数的计算由于该电站和已建成运行的金桥电站相距较近，而且在金桥电站的上游，因此采用金桥电站发电利用小时数是合适的，金桥电站运行20年，通过分析计算，金桥电站20年平均利用小时为3760h，又根据龙口水电站近20年运行资料，龙口年利用小时为3720h，因此综合以上两电站运行资料确定****水电站的年利用小时数为3650小时。水能计算计算公式为E=N·tp式中符号意义如下：E—发电量N—装机tp—设计频率下的发电小时数。本电站理论计算装机为kw，所以其理论上多年平均发电量为：E理=×3650=万度本电站机组选型装机为1×630kw，按此计算多年平发电量为：E=630×3650＝229.95万度由于二处河流汇入引水渠，按本章第一节的论述可引用流量为15m3/s左右，考虑渠道将采取防渗措施而本电站单机组用水流量额定为134.3水利发电用电要求***县位于**西北部，距**市300km，也是**电网的末端。其供用电情况如下：从1987年以来，由于农牧业、工矿企业、乡镇企业和人民生活用电的不断发展，全旗总用电量迅速增长，本旗已有的发电能力远远不能满足经济社会发的要求。据统计资料，1988年全旗发电总量为2881.1万kwh，用电总用电量达到4448.4万kwh，缺电1567.3万kwh。1989年发电总量为2700万kwh，用电总量达4673万kwh，缺电1973万kwh。1998年发电总量为4400万kwh，用电总量达6800万kwh，缺电2400万kwh。预测到2010年，全旗用电总量将达到1.33亿kwh。现在，**市电业局已向我院提出：****电站建成后，应并入以火力发电为主峰电力系统，主要以调峰为正常运行方式，电站装机容量的选择应考虑系统调峰的要求。***县是被列为国家积极发展小水电的全国第一批100个农村电气化试点县之一，也是全四百个农村电气化县试点之一，目前已建成龙口、胡家湾子、响水、上湾子Ⅰ级、上湾子Ⅱ级等9座中、小型电站，总装机容量为17320kw，年发电量4370kwh。而且，这些水电站不能满足全旗经济社会迅速发展对用电量的需求，也无法适应电力系统的负荷特性要求。因此从现实和战略上看，在继续保持和加强在旗丰富的水能资源。实行梯级优化开发，则是十分必要的，是当务之急。****电站建成后，对满足***县不断增长的负荷需求和实现电气化县有重大意义。同时电站并入以火电为主的**地区电网，可提高系统的部分调峰能力。而且由于本站位于系统末端，还可以改善电网结构，提高系统运行的灵活性和供电的可靠性。

5工程选址、工程总体布置及主要建筑物5.1工程等别和标准****电站装机容量为1×630kw，属小（二）型水电站。根据《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分）（SL252—2000）》中有关原则，确定本工程等别为五等，主要建筑物为5级，次要建筑物为5级。根据《中国地震动参数区划图》GB18306—2001，****电站相对于地震基本烈度Ⅵ度。采用的主要规范（1）《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分）（SL252—2000）》；（2）《水闸设计规范SD133—84》；（3）《水工钢筋混凝土结构设计规范SDJ20—78》；（4）《水电站厂房设计规范SD335—89》；（5）《水力发电厂机电设计技术规范》。5.2工程选址本电站在西拉沐沦河处引水，下接引水渠。引水渠末端接水电站前池及电站，电站下接尾水渠直通河道。在前池的左侧设置溢流侧堰一座，以备水电站突然停机时下泄引水渠的水流，以免淹没厂房，侧堰下为一级消能，泄入河内，电站厂房的右侧设置升压站及生活办公区。5.3工程布置和主要建筑物工程布置根据工程任务，需要布置的建筑物有：堆石坝、引分水闸、引水渠道、压力前池、压力管道、电站厂房、尾水渠、升压站。****水电站西拉沐沦河****村民组处引水，下接引水渠。引水渠末端接水电站前池及电站，电站下接尾水渠直通河道。在前池的左侧设置溢流侧堰一座，以备水电站突然停机时下泄引水渠的水流，以免淹没厂房，侧堰下为一级消能，泄入河内，电站厂房的右侧设置升压站及生活办公区。5.4主要建筑物挡水建筑物燕窝水电站引水建筑物为堆石坝,坝高为4m,坝顶宽3.55m,坝长m,坝顶高程102.204m.引分水闸工程新建2孔引水闸和2孔泄水闸，进水闸的进水流量是13.0m3/s，现在设计进水流量为m3/s，泄水流量也为m3（1）闸室的总体布置（2）闸孔总净宽计算①运行状况A、完建期，闸前、后无水。B、正常运行期有两种情况：a、龙口水电站一台机组发电时，引水闸全开，引进全部流量，此时泄水闸关闭，闸后无水。b、龙口水电站二台机组发电，引、泄水闸均全开各引15m3②闸孔尺寸的确定两闸的设计流量均为15m3引水闸：分水闸：经计算引水闸为2孔，每孔宽度为3.0m；分水闸也为2孔，每孔宽度为3.0m。（4）消能计算经计算，两闸闸后均产生淹没式水跃，不需消能，为安全起见，按构造设置消力池、海漫。（5）闸室稳定计算荷载计算及组合根据水闸设计规范，基本组合情况：按设计洪水位情况为①水闸结构及其上部填料和永久设备的自重；②相应于设计洪水位情况下水库底板上的水重；③相应于设计洪水位情况下的静水压力；④相应于设计洪水位情况下扬力；⑤土压力⑥淤砂压力⑦风压力⑧相应于设计洪水位情况下的浪压力特殊组合（校核洪水位情况）1）相应于校核洪水位情况下闸底板上的水重2）水闸结构及其上部填料和永久设备的自重3）相应校核洪水位情况下的静水压力4）相应于校核洪水位情况下的扬压力5）土压力6）浪压力闸室基底应力按公式式中：Pmax－闸室基应力最大值（kPa）Pmax－闸室基应力最小值（kPa）ΣG－作用在闸到上的全部竖向荷载（包括闸室底面上的扬压力在内，kN）；A－闸室基底面的面积（m2）；ΣMX、ΣMX－作用在闸室上的全部竖向和水平向荷载对于基础底面形心轴x、y的力矩（Kn·m）；Wx、Wy－闸室基底面对于该底面形心轴x、y的截面矩（m3）。经计算，最大值和最小值之比基本组合为1.4，特殊组合为1.8。均满足规范要求。土基上水闸室基底面的抗滑稳定计算公式：式中：KC－沿闸室基底面的抗滑稳定安全系数f－闸室基底面与地基之间的磨擦系数ZH－作用在闸室上的全部水平向的荷载φ0－闸室基础底面与土质地基这间磨擦角C0－闸室基底面与土质地基之间的粘结力。经计算KC＝1.16＞1.05，闸室比较稳定。岸墙翼墙稳定计算同闸闸室计算一样用公式：计算经计算KC＝1.22＞1.05岸墙稳定。渗透压力计算用改进阻力系数法计算：地下轮廓分段，按基础各变化将地基分成6段。当≥5时，Te=0.5L0取Te=0.5L0=0.5×16=8m式中：Te－土基上水闸的地基有效深度L0－地下轮廓的水平投影长度S0－地下轮廓的垂直投影长度分段阻力系数按公式：①进、出口段式中：ξ0－进、出口段的阻力系数S－板桩或齿墙的入土深度T－地基透水层深度②内部垂直段式中：ξy－内部垂直段的阻力系数③水平段式中：ξx－水平段的阻力系数LX－水平段长度S1S2－进、出口段板桩或齿墙的入土深度经计算各段阻力系数为ξ1=0.3ξ2=0ξ3=0.4ξ4=0.057ξ5=0.07ξ6=0.47∑ξ=1.3④各分段水头损失值按公式式中：hi－各分段水头损失值ξi－各段的阻力系数n－总分段数各分段水头损失h1=0.02h2=0h3=0.03h4=0.004h5=0.006h6=0.04闸体一字板按防渗及抗冻计算其总宽度及埋深。经计算，其埋深均取为4.5m，一字板宽度进水闸为14.5m，分水闸为12.0m，按一字板壁磨擦力及板底承载力校核地基应力，经计算两闸均满足设计要求。引水渠.1引水渠的地质条件引水渠由引水闸处至电站厂房处，全长1300m根据对渠线所做的地质工作，查地质手册，得全渠线的渗透系数在10—30m/渠段渠床地质渗透系数m/昼夜地下水埋深m0+000—1+000细砂102.0以内1+000—3+650中、细砂152.0～183+650—6+200中粗砂加少量砾石3018～20.2渠道衬砌防渗方案的选定由于渠道边坡需衬砌护坡，故设计时，考虑护坡与防渗相结合。共考虑了三种方案：1、水工膜加碎石护坡；2、沥青砼；3、内铺防渗外膜，外铺预制混凝土板。三个方案的工程量及投资见下表。初砌防渗方案工程量及投资比较表编号项目单位一方案二方案三方案备注1砼m3预制板厚72沥青砼m3厚6cm3防渗水工膜m34保护层及垫层m25土方开挖m36投资万元虽然三方案的投资多一点，但防渗效果最好，故选第三方案为引水渠的防渗衬砌实施方案。.3渠道纵横断面的设计渠道的设计参数及水力计算渠道的设计流量为Q=15m3/s，纵比降选定为i=1/1500，底宽B=3.5m，填方段堤顶宽b=2.0m，内边坡m=1.75m，外边坡m1=2.0m引水渠水力要素表项目QBHVWXRC单位m3/smmm/sm2mm数量153.51.600.8510.089.951.0158.95渠道水面线的比降推至渠道的其他各点；二是当水轮发电机组突然停机时，引水渠中的水流由侧堰溢出，此时渠道将产生雍水曲线。引水渠的正常水深为2.08m，侧堰雍高水位0.5m，则渠道末端的水深为2.58渠道超高正常水位时取0.5，雍水水位时取0.3，计算堤顶线时按两种情况分别计算，取其中较大值。流速校核V不淤<V<不冲不冲查表F得V不冲<2.5m/s>V=0.85V不淤=0.646(fR)y2=0.64m/s<0.85其中f=1R=0.97m渠道设计流速满足不冲不淤流速要求渠道抗冻胀复核设计冻深Hd=Kp·Kd·KEH0《渠系工程抗冻胀设计规范》式中：Hd—工程设计冻深cmKp—频率模比系数查图KP=1.2Kd—考虑日照及遮荫程度的修正系数，Kd取1.2KE—地下水影响系数KE=1.0H0—标准冻深根据气象资料H0=1.6m经计算Hd=2.30cm冻胀量计算公式：式中：—冻胀量—荷载修正系数—土体密度修正系数—计算地点上地基的荷载强度—土与的干密度的有关系数查表—地下水埋深取4.5m计算为Ⅱ类弱冻胀土抗冻胀措施根据规范要求和当地的实际情况，现地下水埋深4.5m符合式-2《渠系工程抗冻胀设计规范》属地下水深埋且无旁渗水补给可采用在衬砌下铺设土工膜，衬砌体与膜料之间可用C2.5水泥砂浆做过渡层。砼防层的结构形式采用砼预制铺砌的方法进行防渗。即深槽砼衬砌与铺防渗膜料中间铺2.0cm厚C2.5砼砂浆做过渡层，上层用0.5×0.5×0.8（长×宽×厚）预制砼板，砼板强度按规范采用C15、F200和W4。厂房部分厂房部分是由压力前池、压力钢管、电站厂房三个部分组成。.1压力前池①长宽尺寸的确定压力前池的净尺寸取12.6m，主要依据引水渠末端上口全宽的尺寸，这衔接关系好，可最大限度的降低水头损失。压力前池的长度取5.0m，一是考虑使压力管进口处的水流尽量平稳；二是满足建设单位对前池侧堰宽度的要求。侧堰的功能主要是排除引水渠的浮冰，浮冰的最大尺寸为3m×3m，因此选择侧堰的宽度为4m，压力前池的长度为5.0m，侧堰的溢流水最终还是流归尾水渠，经降为1/2000，流量。②前池底的高程及池内水深引水渠在与压力前池相接处渠道的设计水深是2.08m，相应的相对水位高程是：101.978m。压力管的直径是2.8m，管上的淹没深度：；，,故取a=0.5m。压力管进口中心（水平）线的高程：101.978－0.5－1.4＝100.078m，池底落淤量取深度为0.3m，故压力前池的池底设计高程：设计池底高程＝100.078－1.4－0.3＝98.378m。.2压力钢管.3电站厂房由蝴蝶阀、蜗室、尾水管三个尺寸确定主厂房净内尺寸：宽10.48m，长15.78m，净高8m，室内布置2台机组。①核算渗径长度∑L上游水位T1＝▽101.978m，下游水位T2＝▽93.553m，基础与基底的渗透系数C0＝7，基底为细砂，查“农村水电站”P475。安全渗透长度工程底轮廓长度：工程底轮廓即实际渗径总和∑L∑L＝2.5＋9.1＋7.4＋0.8＋3.6＋11.8＋1.0＋9.1＋9.3＋7.1＝61.7m>[58.98m]是安全的。②抗浮稳定核算;按比例算得：h1=6.65;h2=5.22m;A、渗透总上浮力Wφ＝15.78×10.48×10000×5.22＝8632.544KN工程基础的浮托力，以上考虑到工程的总竖向力中，即扣除水的浮力。B、厂房及水下工程及设备等所有垂直力之和（主要的）1）上盖V1＝239.1KN2）钢筋混凝土梁V2＝222.6KN3）发电机层砖墙V3＝3377.4KN4）钢筋混凝土柱及圈梁V4＝566.1KN5）室面抺面层V5＝213.8KN6）发电层地面钢筋混凝土梁板V6＝883.77KN7）发电设备共按V7＝100KN8）水轮机室钢筋混凝土墙V8＝4975.6＋4103.8＝9079.4KN9）进水蜗室及尾水管V9＝1323.6＋1860.3＝3183.9KN垂直力部和（扣除水的浮力）C、抗浮托安全系数是安全的。③抗滑稳定核算抗滑安全系数A、水平向推力水压力:作用点在压力管下水平段的中心线上。风压力:基本风压力：n=50年，W0＝0.6KN/m2迎风面积：A＝15.48×8.8＝136.2m设计风压值：风压力：H风＝136.2×0.66＝89.9KN。作用点在地上4.4m即▽102.957m。地震产生的水平力:Fek；a1=0.04;Geq=17866.1×0.85=15186.2KNFek=0.04×15186.2=607.5KN工程基础与地基细砂的磨擦系数：f砼沿很混的细砂f=0.45抗滑安全系数：故是安全的。④地基应力计算：δA＝15.78×10.48＝165.37mM0=518.8×4.4+89.9×11.7+607.5×8.5=8498.3KN-Mmax=137.42KN/m2=137.42Kpaδmin=78.58KN/m2=78.58Kpa修正后地基承载力特征地基为细砂r=1600-1000=600kg/m3=6KN/m3rm=1850-1000=580kg/m3=5.8KN/m3b=6m;d=3.7m故很安全。根据主厂房尺寸的实际情况，选定一面4根吊车梁的牛腿柱，上柱面延长上去到上圈梁做为防风柱。发电机楼板根据发电机的支承形式，按梁板标准结构形式布置。楼板的厚度取mm。蜗室是长m，宽m，蜗壳的各处半径是在水轮机座环直径的基础上按常规计算求得的。蜗壳的最大包角取φm=180°尾水管的单线尺寸根据厂家给定的图纸并按要求设计，尾水管设有尾水闸门，闸门与进水压力前池的闸门相同。水轮机室的墙即主厂房下部的围墙，墙厚0.5m，钢筋砼结构，室内有运行时用的蝴蝶阀、放水阀，室内的柱子基础埋入地面以下0.5m左右，室内地面为水泥砂浆地面。为了使围墙渗水量减少，在尾水渠的一面又加厚0.2m。副厂房按运行人员的要求和电表盘台的体积设计净内尺寸：宽×长=5.5×6m，二面墙边有电缆沟，屋面层结构与主厂房相同，主副厂房的墙基础均在岩石上。尾水渠翼墙段，该段长m，宽m，是一个钢筋砼矩形槽子，其底坡是返坡高差差m。两侧翼墙高度是m～m，墙上宽m下宽m～m，底板厚m，两侧墙在设计尾水位上m处有排水孔。槽子的槽向是刚架结构。荷载主要是抵挡两侧土的压力。它与尾水管段之间有一处伸缩缝。尾水段与尾水渠相连接，尾水设计水位m，尾水渠水深m，底宽m，边坡系数1:1.75超高m，设计流量m3/s。水电站.1厂区布置根据地形条件，厂房布置在引水渠末的一个阶地边缘，厂房与引水渠轴线垂直。厂房右侧为西拉沐沦河，付厂房及升压站布置在主厂房的左侧。生活办公区在主厂的右侧阶地平台上。.2厂房及升压站厂房电站设计安装二台水轮发电机组，按水轮发电机组的运行及检修要求主厂房发电机层的尺寸确定为：长×宽×高=××m。主厂房的右侧为安装间，左侧为付厂房。尾水管为弯肘形。电站上游侧进水口孔口尺寸宽×高=×m，设置胸墙，进水口设置工作门，为焊接平板钢闸门，工作门前设拦污栅，工作门及拦污栅共用一套启闭设备，进水口墩顶、边墙顶及胸墙顶高程均与前池侧墙顶高程齐。电站下游侧尾水管末端设计检修闸门采用平板钢闸门，尾水室底板与尾水渠底之间采用1：4的反坡相连。厂房地基在水电站设计初始，我们曾对站址及引水渠线进行过简单的工程地质勘探工作。厂房基础座落在岩基上。主厂房稳定方面的情况主厂房长m，宽m，座落在整体基岩上，基础岩石类别为花岗岩，基础与岩石接触面上无风化。厂房属地面厂房，非挡水建筑物。根据工程的施工、检修、正常运转和泄洪等情况，按对工程最不利的实际情况进行荷载组合：①荷载组合施工情况厂房工程已完成，机组没安装前，上游前池内已达到设计水位，水未引进厂，下游无水的情况。作用在厂房水下边墙的各力有（水流方向）厂房承受的荷载水平力：上游边墙主动土压力下游水下边墙被动土压力E上和E下的作用点在一个高度上。垂直力基础底面的渗透压：WQ1＝1/2r水hB′BL从压力前池的与渠道连接处开始算起（到尾水渠浆砌石尾止）：水头H0′＝m渗透长度：（实际水平长度）：L＝m；Wφ＝KN已建好的厂房的重量上盖P1＝KN，墙及吊车梁＝KN，发电机层楼板砼＝KN，下部侧墙砼＝KN，水轮机层地面及回填＝KN。抗浮稳定计算>[1.0]是安全的。注：如果在运行时扣除下部砼和其它回填物的水的浮力再加上设备重量400KN和扬压力略有减少的因素，但也是安全的。抗滑稳定核算＞[1.0]是稳定的。抗倾覆计算计入下游土压力后不存倾覆的问题地基压应力核算<[2000KN/m2]围墙荷载主要：内水压力、墙外土压力、自重等。考虑荷载组合后，最不利的是内侧无水、外侧的土压力。按经验取顶宽0.5m，底宽1.3m，外侧基础台宽0.3m，池底板厚1.0m，计算时墙取单宽1.0m，依被动土压力计算。池底板按倒置法计算。升压站升压站布置在付厂房的左侧，周围铁栅栏围封。升压站内采用直击雷保护措施。尾水渠本电站的尾水渠从厂房至河口处总长为320m。尾水渠在尾水池及下一段挖深较大，故在尾水桩号0+000－0+200段，选择定尾水渠为复式断面，渠底宽15.0m，下断面的边坡为1:1.75，用干砌石护坡，深度为正常水深加0.5m，正常水深为1.06m，上断面边坡为1:2尾水渠总比降为1/2000，水力要素见下表：项目QBHvWXRC单位m3/smmm/sm2mm数量15151.060.83817.88619.270.92739.50

6金属结构与机电6.1水力机械水轮机及其附属设备根据水能计算的电站装机容量和水头，参照水轮机型谱及模型综合特性曲线，经计算，比较选择壹台型水轮机组，配套的发电机型号为和型调速器。本电站为明渠引水式电站。机组及主要附属设备如下表6-1-1。机组及附属设备表表6-1-1序号名称型号数量备注1水轮机ZT502-LH-10022发电机SF1000-10/173023调速器YWT-100024可控硅励磁SFKL-2A25自动化元件26蝴蝶阀F47D-14002辅助机械设备(1)、依据设备最大起吊部件的重量在主厂房设有20吨桥式双钩起重机一台。(2)、油系统包括绝缘油和透平油，选用一台压力滤油机和一台齿轮油泵。水系统供水系统根据《小水电站设计规范》要求，结合本工程的实际，****电站生产技术用水采用打井供水方式。选用两台4BA-25型离心泵，正常运行时一台工作，另一台备用。消防用水，水源取水口设在主阀前压力管道上，设有消防供水总管，然后经分支分别到各用水处。排水系统本电站机组台数较少，厂内渗漏水及机组检修排水量不大，因此，排水合用一套排水设备。厂房渗漏排水设置一个体积为6m3气系统根据电站用气设备需要，本电站气系统为低压气系统，选用11ZA-1.5/8型空气压缩机一台。本电站离龙口电站较近，可兼用龙口电站的一些大的机修设备，所以只设一些简单的机修设备，主要的辅助设备详见表6-1-2，机修设备见表6-1-3。

辅助设备表表6-1-2序号名称型号单位数量备注1吊车G=20t，L=10.5m台12卧式离心泵4BA-25台43压力滤油机LY-50台14齿轮油泵KCB-2电M台15低压空压机11ZA-1.5/8台16轴流风机4#台27电热器N=3KW台8机修设备表表6-1-3序号名称型号单位数量备注1落地式砂轮机S3SL-250台12手提砂轮机S3S-100台13手提电钻J3Z-13个14手动试压泵200-1型台15划线平台1000-750×150台16焊接变压器BX1-330台17风动工具风钻、风铲、风砂轮套18钳工工具套19电焊及气焊工具套110量具套111手持转速表LZ-30只112手拉葫芦SH1个113手拉葫芦SH3个114螺旋千斤顶LQ-5个415氧气瓶个4取暖通风根据已建几座水电站的运行经验，结合本电站实际情况，主厂房内冬季利用发电厂热风取暖，付厂房中控室使用电辐射取暖设备取暖。本电站厂房较小，又是地面上厂房，故采用自然通风方式。6.2电气部分与系统连接****水电站安装壹台型发电机，单机容量630kw，机端电压6.3kv，电站总装机容量为630kw。电站以66kv电压接入系统，需新建6公里66kv线路引入龙口电站升压站与东北电网相连。采用LGJ-35导线，经计算电压降小于5%。电气主接线考虑到电站装机台数较少，容量不大，故机端6.3kv母线采用单母线接线，通过一台电力变压器S9-2500/66将电压升至66kv，送往龙口电站。在作****电站可行性研究时，与当地电力部门协商确定，在****电站66kv侧不设断路器，仅装设高压熔断器。详见《电气主接线图》。.1变压器选择由于水电站本身所需的厂用电不多，无近区负荷，因此选择变压器的容量与连接的发电机容量相等。本水电站选用一台S9-2500/66变压器。.2发电机电压接线采用单母线接线。.366kv母线接线出线用一组高压熔断器和一组隔离开关接入线路。厂用电接线及厂用变压器选择.1厂用电源厂用电源由发电机电压母线引出。.2厂用变压器容量的选择厂用变压器容量的选择，应当保证在正常情况下，满足全厂用电负荷的供电，厂用变压器的容量为水电站厂内用电、变电站用电，厂区内用电的总和，拟选一台S9-100/10变压器。高压电气设备选择与布置.1高压电气设备的选择按正常工作条件进行选择，几种最主要设备如下：RW5-60/50型熔断器；GW5-60G/600型隔离开关；SN10-10型断路器.2电气设备布置本水电站为立式机组，高压开关柜，低压配电屏，均布置在主厂房发电机层。付厂房设置中央控制室、低压配电室、励磁变压器、保护屏、直流屏。主变压器、厂用电变压器均布置在主厂房外。6.2.5过电压保护及接地装置.1主厂房及6.3kv配电装置过电保护及接地。对主厂房防止雷击，主厂房顶四周敷设避雷带，然后在两处房角处做引下线，接到自然接地体及人工接地装置处，其接地电阻不大于4欧。.266kv变电站过电压保护及接地。为防止直击雷时引起反击闪络的可能，采用独立避雷针进行保护，所以66kv变电站采用1支24米高独立避雷针进行保护，在避雷针的支柱附近，应设置辅助的集中接地装置，其接地电阻不大于10欧，对于入侵雷电波的防御，66kv母线上装设氧化锌避雷器。.3接地装置本电站有各种电气设备的保护接地，工作接地及过电压接地，除避雷针接地装置外使用一个总的接地装置，要求水工建筑物的配钢筋以及金属结