洛河槐沟水电站工程可研报告

第一章综合说明1.1前言槐沟河水电站工程位于陕西省白水县北部的门公乡槐沟河村，是白水县洛河规划中的一座梯级电站。上游衔接规划的张家船水电站，其尾水和已建的王莽寨水电站衔接。坝址以上控制流域面积21246km2，占全流域面积的79%，是继王莽寨水电站之后洛河梯级开发中装机容量大、条件优越，便于近期实施的水电站之一。1.2气象、水文特征1.2.1流域概况洛河为渭河左岸的一级支流，发源于陕西省定边县白于山南麓，流经我省的吴旗、志丹、甘泉、富县、洛川、黄陵、白水、蒲城、澄城，于大荔县东南注入渭河；干流全长680km，流域面积26905km2，河道平均比降1.5‰，流域呈羽毛形。坝址位于白水县槐沟河村东北约1km的河道转弯处，厂房位于铁桥下游约300m，距五峰水电站17.3km。坝址以上控制流域面积21246km2，占全流域面积的79%，占注头水文站控制流域面积25154km2的84.5%。洛河干流分别在王家村、三眼桥附近进出白水县境，县境内河道落差175m，河长59.5km，比降2.9‰。流域地貌系由陕北黄土高原和渭北黄土台塬组成，流域植被较差，水土流失严重。1.2.2气象特征流域多年平均降水量在400～650mm范围，由北向南递增，降水量年际变化大，年内分布不均，7～9月降水量约占年降水量的50%左右。多年平均水面蒸发量为1000～1100mm。多年平均气温在11.4℃，由北向南递增，绝对最高气温39.4℃，绝对最低气温-16.7℃。冬季盛西北风，夏季多东南风，年平均风速3.4m/s，实测最大风速为25m/s，据白水县气象站统计，初霜10月下旬，终霜3月下旬，无霜期211天。土壤冰冻以12～2月最为严重，最大冻土层厚度为0.69m。河流封冻时间11月下旬～2月上旬，解冻时间为2月中旬到3月上旬。1.2.3水文特征槐沟河水电站坝址处无水文测站，而在其上下游分别有1952年建站的交口水文站和1933年建的头水文站。由于洛河径流主要来源于交口以下的中游地区，且槐沟河又与状头同属于一个水文气候区，其降水、径流、暴雨洪水等特性相一致，所以采用状头水文站作为槐沟河水文计算的参证站。头水文站在1933～1998年66年实测资料中，最大年径流量为20.15亿m3（1964年），最小年径流量为4.383亿m3（1936年），最大与最小值之比为4.6，多年平均径流量为8.77亿m3。按面积法换算到槐沟河水电站断面，多年平均径流量为7.26亿m3，相应平均流量为23.5m3/s。槐沟河水电站为4级建筑物，其洪水标准及洪峰流量为：大坝：设计洪水30年一遇，相应洪峰流量Q=5400m3/s校核洪水200年一遇，相应洪峰流量Q=10600m3/s厂房：设计洪水20年一遇，相应洪峰流量Q=4380m3/s校核洪水100年一遇，相应洪峰流量Q=8610m3/s1.2.4泥沙洛河为多沙河流，水沙关系基本是水大沙大。据头站实测泥沙资料统计，最大年输沙量为22000万t（1966年），最小年输沙量为1400万t（1939年），多年平均悬移质输沙量为8524万t，汛期为7848万t，占年输沙量92%，最大含沙量可达1340kg/m3（1945年9月26日），平均含沙量97.1kg/m3。1.3工程地质槐沟河水电站为小型电站，地处于鄂尔多斯台向斜南缘边部，南与渭河地堑北部相邻，为一缓倾单斜构造区，无深大断裂通过，第四纪以来属缓慢上升区，历史上未发现大于4级地震，根据《中国地震烈度区划图》，地震基本烈度为Ⅶ度区。槐沟河水库库容小，回水高程低库区无村庄及重要矿产。仅有零星耕地。基本无淹没、浸没问题。水库两岸无大的滑坡崩塌体及泥石流冲沟，岸边再造及固体径流来源亦无较大影响。为充分利用设计水头及隧洞引水线路的尽量减短，坝址在河湾转弯地段。坝址处河床基岩坚硬裸露，岩石弱风化较浅，开挖深度不大。左岸坝肩较陡，岩石坚硬，左岸有河谷阶地为基座阶地，上覆黄土及砂砾石应挖除。坝基坝肩无断层，不会产生大的坝基及坝肩的渗漏问题。基坑开挖中应挖除弱风化带。本工程引水隧洞通过地段为紫红色长石石细砂岩，该岩层之上为泥质粉砂岩及泥岩，局部可见砂岩中夹泥砂砾岩透镜体。隧洞穿过地段为基本稳定岩体，虽洞线与岩层夹角仅40°～20°，但属单斜构造，断裂不甚发育，虽有基岩裂隙水，但水量不丰，工程地质条件沿属简单。隧洞进出口洞脸边坡开挖较陡，应注意施工安全，如需锚固时应及时锚固处理。压力前池地段基岩较坚硬，考虑到与引水钢管边坡相接，应及时进行防渗及衬砌砼处理，以免漏水。厂房地基地质条件较简单，因结构需要，开挖深度较大，应注意施工边坡的稳定性，并预先准备数量足够的排水措施。尾水渠地段基岩以上有第四系松散堆积层，开挖后应及时砼衬砌。1.4工程任务和规模槐沟河水电站工程位于白水县境内洛河干流上，该段河流（王家河～狄家河）长40.9km，可开发量为16.5MW，规划为五级开发：五峰、张家船、槐沟河、王莽寨、狄家河等。已开发了王莽寨水电站，装机容量2×1.6MW，在建的五峰和待开发的狄家河、槐沟河等电站是开发条件均较优越的电源点。本工程为无调节的径流式低坝引水式电站。工程建成后，接入本地电网，可以为电网吸收年电量3400万kwh。电站设计引用流量为27m3/s，相应下游水位544.6m。正常尾水位543.8m。本电站设计装机容量为6600kw，年发电量为3400万kwh利用小时数大于5000h。1.5工程选址、工程总布置及主要建筑物1.5.1工程布置选择本工程是继五峰水电站下游规划的张家船水电站之后的又一个梯级电站。为获得最大的发电水头，首部枢纽采用溢流坝顶加4m橡胶坝的方案。设计原则是：正常情况时，满足梯级电站的运行要求；校核情况时，橡胶放水塌落后泄洪，库区回水不影响库区内西延铁路的安全。在现场踏勘时曾初步选定了两个坝址、一个厂址：①上坝址：位于西延铁路槐沟河隧洞下游200m处；②下坝址：位于槐沟河村上游1km处洛河河道转弯出口处；距上坝址约5.1km；厂址：位于西延铁路与马家船隧洞下游约200m处，在下游王莽寨水电站库尾以上。据此拟定了两个方案作出比较：（1）上坝址方案：在上坝址处建坝，引水发电系统主要包括上无压隧洞（长约990m）；跨河渡槽（长约115m），下无压隧洞（长约1140m）。（2）下坝址方案：在下坝址处建坝，引水发电系统主要包括无压隧洞（长约856.1m），引水明渠109m。两方案比较，由于坝上移，按洛河河道平均比降1.5‰计算，河床升高△H=5100×1.5‰=7.65m；拦河坝工程量减小；同时，由于库区淤积回水的影响随距离的减少而减小，经估算，上坝址处溢流坝顶高程可比下坝址处溢流坝顶高程提高约1m。但是，上坝址方案的引水系统远较下坝址方案复杂，引水线路长，水头损失加大；输水建筑物多，造价大幅度增高；同时所需的地形地质勘探工作量也大幅度增加。下坝址方案引水系统简单，线路短，总体工程量较上坝址方案减小很多。经技术经济综合比较，本阶段选定下坝址方案为推荐方案。1.5.2推荐方案的各主要建筑物布置本电站为低坝引水式无调节电站，根据《防洪标准》GB50201—94，本工程为小型四等，主要建筑物级别为四级，次要建筑物和临时建筑物级别为五级。挡水坝设计洪水标准30年一遇，相应洪峰流量5400m3/s；校核洪水标准200年一遇，相应洪峰流量10600m3/s。厂房设计洪水标准20年一遇，相应洪水流量4380m3/s；校核洪水标准100年一遇，相应洪水流量8610m3/s。（2）拦河坝由河床溢流坝段和右岸副坝组成，河床溢流坝段为浆砌石实用堰，溢流坝顶高程570m。最大坝高15.5m，坝顶长145m；溢流坝顶部布置3孔泄洪闸和橡胶坝，顶高程574m。采用面流消能，坝下游采用干砌石防护，宽度为145m，长度为25m。右岸副坝为浆砌石重力墙后回填土的组合坝，设计为非溢流坝，坝顶高程582.5m，坝长90m。（3）冲砂槽与引水渠道在进口部分结合布置在左岸，排沙闸位于引水口下游侧，闸门孔口尺寸为4m×4m（宽×高）。（4）发电引水系统布置于左岸，由无压隧洞、明渠、压力前池和压力管道几个部分组成。引水口底板高程570.5m，设置拦污栅和工作闸门各一道，孔口尺寸为4m×4m（宽×高）。无压引水隧洞为城门洞形，净断面尺寸4m×5m，比降1/2000，长856.1m，设计引用流量29.1m3/s。引水明渠长109m，断面为矩形，尺寸4m×5.5m，比降1/1500。压力前池长40m，宽20m，深13m，池内正常水位573.59m；在池左侧边墙处设置有宽10m的溢流侧堰，堰顶高程为573.6m；池底部设置有两根DN800mm的冲砂（放空）管。压力管道布置为单机单管供水，采用承压墙内现浇钢筋砼管形式，管径1.8m，管内流速3.81m/s，单管长32.1m。（5）电站厂房布置在左岸，为岸边地面明厂房。副厂房位于压力管道进口承压墙后背坡，布置在主厂房上游侧，安装间布置在主厂房右端。主厂房长31.82m，宽10.2m，其中安装间长8.84m，高9.6m，主机间长22.98m，高14.2m。主机房内安装3台HLA551C—LJ—120型水轮发电机组，单机容量为2200kw。安装高程545m，单机引用流量9.06m3/s。副厂房设计总长31.82m，安装间高程553.65m，发电机层高程549.45m，分两层布置，顶层地坪与安装间相同，宽6.9m，高5.6m，底层地坪与机房相同，宽4.2m，高4.2m。1.6机电及金属结构1.6.1主要机电设备的选型和布置根据电站的装机容量，水头范围以及电站在系统中的地位和运行方式，选定了3台混流式水轮发电机组：水轮机：HLA551C—LJ—1203台Q设=29.1m3/sHmax=28.99mHmin=27.77mHp=28.38m发电机：SF2200—16/26003台调速器：YDT—18003台电动双钩桥式起重机：16/3.2t1台1.6.2接入系统方式及主接线方案根据白水县电网的现状及规划情况，并应业主的要求，电站拟35KV一回出线接入系统，变压器容量为SF10—10000/35。通过技术经济比较确定本电站采用：发电机机端接成单母线接线，设两台三相双线图变压器分别开质为35KV和10KV两级电压，35KV出线回，10KV出线一回的主接线方式。1.6.3金属结构选型和布置溢流坝段堰顶设15×6.3m泄洪闸3孔。左岸冲沙闸处设置1孔4m×4m冲沙孔，采用平板闸门。引水隧洞进水口设置拦污栅1道，在拦污栅下游侧设置平板工作闸门1道；在压力前池电站进水口设置拦污栅1道共3套，快速闸门3套；设置D=800mm闸阀冲沙。在尾水管出口设置尾水门槽3孔，共用平板尾水闸门2套。1.7施工槐沟河水电站位于陕西省白水县门公乡槐沟河村境内的洛河干流上。电站坝址距白水县城30km。其中，白水县城到门公乡长22.5km，为已有的三（四）级沥青公路，门公乡到槐沟河村长9km（4km为四级沥青路面，5km为可供小型拖拉机通行的盘沟小道），为已有的乡村小路。贺苏—坝址临时施工道路已开通。槐沟河村距坝址1km，为人行小道。西（安）—延（安）铁路从村旁经过。电站对外交通便利。槐沟河水电站为径流引水式发电工程。电站主要建筑物由浆砌石拦河大坝（最大坝高21m），引水隧洞（长856.1m，横断面尺寸4×5m），引水明渠长109m，断面尺寸4×4.5m）压力前池、引水管道和厂房等组成。电站装机容量6600kw（3台单机容量为2200kw的混流式机组），主要工程量是：土方明挖2542m3，石方明挖36914m3，石方洞挖26930m3，砼35604m3，钢筋、钢材840T，浆砌石61029m3，氯丁胶14.6T。1.7.1施工导流结合大坝、厂房等主要建筑物的布置特点，并考虑到地形、地质、水文等因素的影响，大坝施工期采用明渠导流方式，厂房施工期采用原河床导流方式。1.7.2施工交通及施工总布置①施工交通对外交通主要工程量有：槐沟河村至门公乡5km长的盘山道拓宽。贺苏—槐沟河临时道路整修，槐沟河村至坝址、厂址约3km长四级公路，另外还包括一座长约400的钢筋砼板桥（设计标准为汽—20挂—80）。场内交通包括2km长施工临时道路和坝区一座长约40m的临时桥梁。②施工总布置坝区拌合系统设于坝下游右岸的滩地上，由3台1.2m3的强制式拌合机，500m2的散装水泥库和成品料堆组成，厂区拌合系统位于厂房下游的左岸滩地上，由2台1.2m3强制式拌合机，300m2的散装水泥库和成品料堆组成。1.7.3施工总进度本工程施工总工期24个月，其中，施工准备期8个月，主体工程施工期14个月。发电收尾期2个月。施工准备期从第1年1月正式开工至第1年9月初主河床截流。该期内主要施工项目有：导流明渠、右副坝、引水洞开挖，厂区开挖及基础砼。汛期停工。主体工程施工期从第1年9月初到第2年12月底第1台机组发电。该期内主要施工项目有：溢流坝段，引水洞衬砌及灌浆，厂房及前池主体砼，金属结构安装，压力钢管及第1台机组安装等。汛期大坝停工。1.8水库淹没处理、工程永久地和环境影响评价1.8.1水库淹没处理及工程永久占地根据业主提供的资料，在库区内相应回水高程以下无居民和耕地，且在水库正常蓄水位选择中充分考虑了西延铁路的防洪问题，使铁路具有200年一遇的防洪标准，因此水库不存在移民安置、土地赔偿、铁路淹没等问题。1.8.2环境影响评价本电站开发任务单一，兴建该电站对环境的有利影表现在发电站的发电效益和对库区气候的改善等方面；其不利影响表现在施工期“三废”排放及施工占地影响。通过地方政府和施工承包方采取相应安置和防护措施后，上述影响是可以消除的。因此，从环境影响角度年，没有制约本工程开发的重大环境问题，兴建本电站是可行的。1.9工程投资估算1.9.1编制依据陕西省计委陕计项目[2000]1045号文件《陕西省水利水电工程设计概算编制办法及费用标准》以及《陕西省水利水电建筑工程预算定额》等（以下简称“2000编制办法”及“定额”）。1.9.2主要技术经济指标该工程总投资6000万元，固定资产建设投资5475万元，预备费450万元，工程总工期2年，建设期还贷利息75万元。1.10经济评价根据投资估算，槐沟河水电站总投资6000万元，固定资产投资为5925万元。计算期采用20年，其中建设期2年，生产期18年，在还贷期上网电价按0.28元/kw·h计算，还清贷款后的年发电利润为625.3万元。电站还款资金包括利润和折旧费等，未分配利润可全部都用于还款；这样，电站投入运行后的第8年可还清固定资产贷本息，满足还贷要求，另处，本工程仅在建设期的负债率较高，但随着机组投入运行，资产负债率很快下降。在还清建设费用贷款本息后，资产负债率很低，并呈逐年下降趋势，计算期末趋于零。说明本项目的财务上风险小，偿还债务能力较强。总之，按资金筹集货款年利率5.76%及9年偿还期（含建设期1年），其财务内部收益率为11.58%，大于财务基准收益率8%，同时，财务净现值为645万元，大于零，说明本工程在财务上是可行的。1.11存在问题及今后工作建议（1）鉴于本阶段设计成果要求紧迫，时间短促，测量资料、地勘资料不全，下一阶段进一步补充推荐方案坝址、引水洞线、压力前池、压力管道和电站厂房等部必须进行必要的地质勘探和方案比较，为设计提供可靠资料。（2）本电站装机容量限于时间和资料方面的限制暂按最低方案提出，初步设计将作进一步论证。（3）由于计算橡胶坝放空塌落泄洪时流量系数是一个关键因素，而本阶段作过坝洪不计算时限于时间和资料不齐全等原因，所选用的流量系数是参考常规工程的取值。为确保库区西延铁路的安全，建议在下阶段应作进一步试验和仔细研究或进行充分的调研以核实测量系数。（4）由于厂址下游王莽寨电站相当近，建议下阶段业主对王莽寨电站库区补充必要的测量工作为初步设计提供准确可靠的资料。1.12工程特性表第二章水文、泥沙2.1流域概况洛河为渭河左岸的一级支流，发源于陕西省定边县白于山南麓，干流经我省的吴旗、志丹、甘泉、富县、洛川、黄陵、白水、蒲城、澄城于大荔县东南注入渭河；全长680km，流域面积26905km2，河道平均比降1.5‰，流域呈羽毛形。坝址位于白水县槐沟河村东北约1km的河道转弯处，厂房位于铁桥下游约300m，距五峰水电站17.3km。坝址以上控制流域面积21246km2，占全流域面积的79.0%，占头水文站控制流域面积25154km2的84.5%。洛河干流分别在王家村、三眼桥附近进出白水县境，县境内河道落差175m，河长59.5km，比降2.9‰。流域地貌系由陕北黄土高原和渭北黄土台塬组成，流域植被较差，水土流失严重。（见图2—1）2.2气象降水与蒸发：流域多年平均降水量540mm，降水量年内分布不均，年际变化大，7～9月降水量约占年降水量50%左右。多年平均水面蒸发量为1000～1100mm。气温：本流域年平均气温11.4℃。据白水县气象站资料统计，最高气温39.4℃，最低气温-16.7℃。风速、风向：冬季盛行西北风，夏季多为东南风。多年平均风速3.4m/s，实测最大风速为25m/s（NNW）。霜、冻：据白水县气象站统计，初霜10月下旬，终霜3月下旬，无霜期211天。土壤冰冻以12～2月最为严重，最大冻土层厚度为0.69m。水温：据交口河水文站统计，多年平均水温13.4℃，最高水温多发生在7、8月份，其平均值为25.3℃，最高水温为31.2℃；最低水温0℃，一般发生在11月～1月。冰情：据交口河水文站资料，初冰时间为10月下旬到12月上旬；终冰时间为2月下旬到4月上旬；封冻时间为11月下旬到2月上旬；解冻时间为2月上旬到3月上旬；河道实际封冻天数最多为94天，最少为1天，最大冻厚河心平均0.32m，岸边0.36m。2.3水文资料槐沟河水电站坝址处无水文测站。而在其上下游分别有1952年建站的交口水文站和1933年建站的状头水文站。由于洛河径流主要来源于交口以下的中游地区，且槐沟河又与状头同属于一个水文气候区，其降水、径流、暴雨洪水等特性相一致，所以采用状头水文站作为槐沟河水文计算的参证站。根据《水利水电工程水文计算规范》，可以将头径流资料按流域面积比例法，移用到槐沟河水电站上。依据头站1933～1998年66年多年平均径流量8.77亿m3,乘以槐沟河与头流域面积比例系数0.845，即得槐沟河水电站多年平均径流量为7.41亿m3，相应多年流量为23.5m3/s。2.4径流水流域径流主要由降水补给，降水受大气环流和季风的影响，河川径流年际变化大，年内分配不均匀。头水文站在1933～1998年66年实测资料中，最大年径流量为20.15亿m3（1964年），最小年径流量为4.38亿m3（1936年），最大与最小值之比为4.6，多年平均径流量为8.59亿m3，按面积比拟法换算到槐沟河水电站断面，多年平均径流量为7.41亿m3，相应多年平均流量为23.5m3/s。2.4.1年径流计算年径流频率计算成果采用头站1933～1998年66年的水文系列进行计算，采用P—Ⅲ型曲线，均值W=8.59亿m3，CV=0.34，CS=2.5CV。槐沟河电站按面积比拟法求得，其均值7.26亿m3，CV与CS与头相同。年径流频率计算成果见表2—1。头站年径流频率曲线见图2—2。头站不同频率年径流量表表2—1P（%）1251015205075859095径流量（亿m3）17.0915.811412.5411.610.828.166.445.85.244.64流量（m3/s）54.250.144.439.836.834.325.920.418.416.614.7槐沟河电站坝址不同频率年径流量表表2—2P（%）1251015205075859095径流量（亿m3）14.4413.3611.8310.69.89.146.95.444.94.433.92流量（m3/s）45.842.437.533.631.12921.917.215.51412.42.4.2代表段选择按规范规定，代表段均值、变差系数应与长系列接近。选择头站1966—1998年33年径流系列作为代表段。头站33年径系列均值为8.58亿m3，CV=0.29，与1933—1998年长系列均值8.59亿m3，CV=0.34接近，且包括平、枯、丰水年，并且是两个完整地周期。由于计算技术的发展，本次采用1954—1998年全部径流系列作为水能计算依据。槐沟河电站坝址径流年内日分配采用头站径流的年内分配系数乘以槐沟河的年径流计算。2.5洪水2.5.1洪水特性及最大洪峰流量的采用洛河流域的洪水系暴雨形成，而且，一般暴雨和局部暴雨居多。经对洛河交口——头河段1952年～1994年43年洪水资料分析，洪峰流量与流域面积无明显关系。其中13年洪水，年最大洪峰流量自上而下递增，占30%；而30年洪水，年最大洪峰流量自上而下递减，占70%。即多数年的洪水随面积增加而减小。槐沟河水电站是本河段梯级，且与头站面积仅差15.5%，因此，槐沟河水电站洪水，如同本河段五峰、狄家河等梯级一样，可以直接引用头洪峰流量频率计算成果。槐沟河水电站年最大洪峰流量频率计算表见表2—3，头年最大洪峰流量频率曲线见图2—3。槐沟河水电站最大洪峰流量计算成果表表2—3计算值采用值频率（P%）Q（m3/s）CVCSQ（m3/s）CVCS0.5123.3510205011971.253CV12001.43CV106008610672054004380281015607202.5.2槐沟河水电站设计洪水槐沟河水电站为4级建筑物，其洪水标准及洪峰流量见表2—4。槐沟河水电站设计洪水表2—4建筑物及断面洪水标准洪峰流量（m3/s）备注大坝设计洪水（P=3.3%）30年一遇校核洪水（P=0.5%）200年一遇540010600厂房设计洪水（P=5%）20年一遇校核洪水（P=1%）100年一遇43808610根据洪水规律及施工期的防洪需要，对11～3月、11～4月及11～5月等分期洪水进行了分析。采用头站实测流量资料，在分期内选取最大值，分期设计洪水的统计参数计算和适线原则与最大洪水计算相同。各分期设计洪水频率计算成果见表2—5，其频率曲线见图2—4。槐沟河水电站分期设计洪水计算成果表表2—5分期（月）统计参数频率（P%）QCVCS/CV12510203011～3440.631361199678605011～4510.65316914611794715811～5770.8333222712051561108410～4810.8133312792121631158910～51100.722.53863352662141601292.6水位流量关系曲线2.6.1水位流量关系曲线在坝址与厂址处，目前尚未无观测断面和水尺，现暂按实测当前水位、反推流量、历史洪水调查水位及河床纵比降等，按照曼宁公式Q=1/n·ω·R2/3·i1/2选用河床糙率，n=0.04，以大小水（大水6280m3/s，小水6m3/s）控制，调整水力坡降绘制而成。坝址水位～流量关系曲线见图2—5厂址水位～流量关系曲线见图2—62.6.2坝址、厂址水位流量关系线根据坝址、厂址下游水位～流量关系曲线查得各设计洪水位，列于表2—6。槐沟河水电站坝址、厂址下游设计洪水位表2—6建筑物及断面洪水标准洪峰流量（m3/s）洪水位（m）大坝设计（P=3.3%）30年一遇校核（P=0.5%）200年一遇540010600565.9568.8厂房设计（P=5%）20年一遇校核（P=1%）100年一遇43808610553.9556.22.7泥沙洛河为多沙河流，水沙关系基本是水大沙大。据状头站实测泥沙资料统计，最大年输沙量为22000万t（1996年），最小年输沙量为1400万（1939年），多年平均悬移质年输沙量为8524万t，汛期为7848万t，占年输沙量92%，最大含沙量可达1340kg/m3（1945年9月26日），平均含沙量97.1kg/m3。头站1971～1980年平均悬移移质颗粒级配列表2—7、图2—7。槐沟河水电站泥沙资料，均使用状头站统计成果。头站历年悬移质颗粒级配表表2—7平均小于某粒径沙重百分数粒径级（mm）中数粒径平均粒径0.079.60.01014.10.02530.30.05064.90.1096.30.2599.70.599.91.00.039（mm）0.039(mm)0.043第三章工程地质3.1概述本工程勘测资料，系甲方提供的《陕西省白水县槐沟河水电站工程地质说明书》，该说明书是参考陕西省地矿厅水文地质二队《蒲城县、白水县农田供水水文地质报告》（1974年12月），结合水库路线地质踏勘及坝址区、隧洞线路，厂房区地质剖面测绘所获得的资料编制的。岩石物理力学参数采用工程地质类比法提出的建议值。3.2区域地质概况3.2.1地形地貌槐沟河水电站位于北洛河中下游，属渭北低山沟谷黄土台塬区。地形切割较剧，沟壑纵横、黄土冲沟发育，地形相对高差150～200m。洛河在库坝区呈“S”型弯曲，河谷为不对程的“U”型谷，库区右陡左缓，下游左陡右缓。河谷阶地不甚发育。可见的阶地为基座阶地。河谷宽100～150m，平水期水深0.5～3.5m。两岸基岩大部裸露，河床偶见少量覆盖层。3.2.2地层岩性本区出露地层主要由古生界三迭系上统石千峰组（P2Sq）第三、四岩段陆相碎屑岩和第四系松散堆积层组成。石千峰组第三岩段（P2Sq3），为土红色或砖红色厚——巨厚层状长石石英细砂岩，间夹薄层青灰色页岩。该地层中夹透镜状土红色、青灰色砾岩为其特点。石千峰第四四岩段（P2Sq4），为土红色或紫红色泥岩夹2～3层薄层泥质粉砂岩。泥岩中富含灰绿色泥质条带和园形绿斑为其特征。第四系地层有：中更新统（Q2），由黄土状亚粘土夹古土壤组成。有的地段层中夹僵结石及蜗牛。分布于河谷两岸高阶地和黄土台塬中。上更新统（Q3），由冲积黄土、亚砂土夹卵砾石组成。分布于二级阶地及三级阶地。全新统（Q4）、为粉质砂土及砂砾石，见于河漫滩及河谷一级阶地。尚可见河谷斜坡上的坡积碎石土及坡脚处块碎石崩积层。3.2.3地质构造及地震烈度本区大地构造属鄂尔多斯台向斜南缘边部，南与渭河地堑北部相邻，为一缓倾单斜构造，岩层产状NW300°～320°，NE∠6°～10°，局部可见产状为NE50°～70°，NE∠6°～10°。断裂构造不甚发育，区内未见区域性大断裂。在坝址以北2km处库区右岸见一断层。断裂面不平整，两侧参差不齐。断层面局部可见擦痕，断层破碎带宽1～1.2m。内充填细砂岩及泥岩断层角砾、硅质胶结、较坚硬。断层产状NE50°，NE∠80°，为张扭性断层。该断层规模小，断层带充填物较坚硬，不会形成渗漏通道。区内无活动性断裂，第四纪以来本区为缓慢上升地区，历史上未见大于4级地震、属相对稳定地区。据1990年国家地震区划图及渭南市地震烈度分区范围划定，本区基本地震烈度为Ⅶ度区。3.2.4水文地质区内水文地质条件较简单，地下水主要由第四纪冲积层潜水和基岩裂隙水组成。第四系潜水分布在河漫滩和一级阶地冲积层中，因冲积层较薄，储水条件差。基岩裂隙水储存于砂岩中，常以下降泉形式在乐观保或河谷斜坡上出现。一般多为渗水或滴水现象，在坝线左岸崖底及引水线路3～4号点的粉砂岩段可见。出露标高558～574m。水量变化与大气降水有关。洛河河水水质为HCO3-·SO4-°—Na++Mg++型水。泉水水质为HCO3-—Mg+++K++Na+型水。对砼无侵蚀性。3.3水库区工程地质条件槐沟河水电站水库在坝址以上呈蛇典型。为不对称的“U”形河谷。库区群山对峙，库岸、库盆均由较坚硬的紫红色、灰绿色长石石英细砂岩及少量紫红色泥岩所组成无向邻谷渗漏通道。坝址上游2km处见一条宽0.5～1m的小断层，断层带充填紧密，硅质胶结，不会形成渗漏通道，库区两岸未见规模较大的滑坡体。人库区地质路线观测看，仅见一长10m、宽5m、深10m的小滑坡体、预计库区不会形成大的塌岸问题。库区回水范围内无村庄，仅有零星土地，洪水时即淹没，可不考虑库区淹没问题，也无需考虑浸没问题。库区无任何重要矿产、无矿产淹没损失。库区右岸西延铁路高程较高，在设计校核洪水位以上，水库行洪时，对铁路无影响。综上所述，纵观水库工程地质条件较简单，由于洛河含沙量相对较大，坝低库容小，淤积速度较较快。对径流式引水电站来说。也无重大影响。3.4坝址工程地质条件坝址位于槐沟河村北800m处，在河流从南东110°转为南西227°流向的转变部位，平水期河水面宽80～100m，1998年4月25日测得枯水期宽度55～60m，河水深0.3～1m，局部深2～2.5m。河床基岩基本裸露。左岸边坡较陡，高出河水面100～180m。590高程以上边坡较缓约为20～32度。该高程以下边坡较陡。约为50°～60°。右岸有河谷阶地（Ⅰ～Ⅱ）。阶地后缘为基岩河岸，均高出河水百米以上。阶地高出河水面分别为18m、27m。上部为冲积黄土状土。下部为卵砾石层（厚度预计2～5m）。砂砾石层以下阶地基座为基岩。河床及两岸岩层主要为坚硬的红色长石石英细砂岩。岩层产状为NW300°～310°，NE∠8°～10°（颂向上游偏左岸）岩石风化按弱风化考虑：河床1～2m，左岸3～5m、右岸阶地基座处约4～6m。岩层中裂隙不甚发育，多为走向NE80°～85°，倾向SE，陡倾角裂隙。裂隙面直紧闭，见有钙质薄膜及少量方解石脉充填。（脉厚1～2mm），可见延深10～25m。对坝基无重大影响，坝址区未见断层出露。坝基坝肩岩石因未作渗透试验，根据地层戒地质类比，为微透水或极微透水岩层。本阶段未进行岩（土）试验工作，参照下游已建成的王莽寨电站等其它资料，其物理力学指标见表（3—1）。岩石物理力学参数表表3—1参数项目岩石名称干密度g/cm3饱和密度g/cm3饱和度%吸水率%抗压强度MPa弹性模量MPa泊桑比状化系数备注干湿紫红色中厚长石石英砂岩2.542.580.17173.3144.91.87×1040.18土红色薄层粉砂岩及泥岩24～37岩石抗剪指标建议为土红色长石石英砂岩：f=0.6～0.65，c=10～20T/m2土红色薄层砂岩及泥岩：f=0.4不考虑C值。考虑到坝基岩层倾角平缓（8～10°），并有裂隙切割，为防止坝上溢流对财主下的冲淘、建议设置适当的消能工，左岸边坡较陡，削坡时注意边坡的稳定性、坡比可考虑大地1：0.3。右岸副建议基岩面上黄土及砾石层挖除后再筑坝。坝基及左岸坝肩基岩应挖除弱风化岩层作为建基面。3.5引水发电工程地质条件本工程引水隧洞从坝肩左岸穿过河湾地段，洞线方向为南东140°，洞线长度856.1m，隧洞进口底板高程570.45m，为一4×5m的城门洞形断面。以1/2000坡度至隧洞出口、底板高569.93m，然后引水明渠长109m接前池压力管道及发电厂房。隧洞进口地形较陡，高程590m以下50°～60°，以上35°～40°，高程670m以上，山坡较缓，多小于30°。隧洞出口在河边一小冲沟左岸，边坡比进口略缓。洞线穿越河湾分水岭两侧地形，相对较平缓，隧洞线上覆岩层厚度：进口段30～110m；出口段25～80m；中间地段90～135m。洞隧穿越的地层主要为紫红色细粒长石石英砂岩。该层以上为土红色薄—中层泥质粉砂及泥岩，分水岭山头可见第四系黄土类土及砂砾石层零星分布。山坡上可见风化坡死者积层。第四系地层出露位置高，厚度5～25m不等，与隧洞无直接关系。从进口边坡上部552m高程的泉水出露判断，预计岩层中有基岩裂隙水，但水量不丰，开挖可能见渗水或滴水，不会有较大的出流流水。对施工不致产生较大影响。由于土红色长石石英细一粉岩中夹有薄层泥岩和砂砾岩透镜体，加上裂隙切割，开挖遇水后局部易形成坍塌掉块。如遇此种情况，应及时支护喷浆处理。宏观隧洞围岩，按《水利水电地下工程围岩综合分类》，属Ⅱ类基本稳定岩体。在进出口段及小断层出露段为Ⅲ类稳定性较差岩体，山岩压力系数及岩石抗力系数建议值如下：紫红色长石石英砂岩：sy—0.1～0.2ko—300～500kg/cm3。土红色薄泥质质粉砂岩及泥岩：sy—0.2～0.3sx—0～0.05，ko100～200kg/cm3。引水隧洞出口为压力前池，前池面积40×20（m），深13m。该处岩层为紫红色长石石英砂岩，岩石尚好，基础挖至微风化以下。考虑到岩体有裂隙发育，建议应衬砌及防渗处理，以免渗漏，影响边坡稳定。引水管道至厂房段为山坡地形，建议挖除弱风化层后建镇墩。厂房在隧洞出口边坡坡脚（洛河岸边小冲沟口右岸），地基岩层蜗壳结构及尾水管要求，局部开挖深度较大，注意施工边坡的稳定。由于开挖高程低于河水面，预计有地下水从基坑渗出，施工时应配备基坑抽水设备。开挖后厂房基础岩石强度可以满足要求。尾水渠地段上部为淤积的粉细砂土，下部为与厂房地基岩体相同，建议开挖后进行浆砌石砌护。3.6天然建筑材料考虑到本电站经踏勘后认为，天然粗细骨料缺乏，建议砂和砾石可从外地采购火车运输至工地。拦河坝所用块石及部分条石可利用隧洞开挖出的石块或坝下游开采长石石英砂岩，其储量，质量均可满足要求。3.7结论与建议3.7.1结论槐沟河水电站为小型电站，地处于鄂尔多斯台向斜南缘边部，南与渭河地堑北部相邻，为一缓倾单斜构造区，无深大断裂通过，第四纪以来属缓慢上升区，历史上未发现大于4级地震，地震基本烈度为Ⅶ度区。槐沟河水库库容小，回水高程低，库区无村庄及重要矿产。仅有零星耕地，洪水即淹没。无淹没、浸没赔偿问题。水库两岸及库盆由坚硬基岩组成，无向邻谷渗漏通道。两岸无大的滑坡崩塌体及泥石流冲沟，岩边再造及固体径流来源亦无较大影响。本工程为充分利用设计水头及隧洞引水线路的尽量减短，经过比较，坝址选定在河湾转弯地段。拟定坝址，河床基岩较坚硬，基本裸露，岩石弱风化较浅，开挖深度不大。左岸坝肩较陡，岩石坚硬，右岸有河谷阶地，为基座阶地，上覆黄土及砂砾石应挖除，可以均质土坝相接。应注意筑坝含水量的控制及辗压层的控制。坝基坝肩无断层，不会产生大的坝基及坝肩的渗漏问题。基坑开挖中应挖除弱风化带。本工程引水隧洞通过地段为紫红色长石石英细砂岩，该岩层之上为泥质砂岩及泥岩。局部可见砂岩中夹砂砾岩透镜体。隧洞穿过地段灰基本稳定岩体。洞线与岩层夹角仅40°～20°，但属单斜构造断裂不甚发育，虽有基岩裂隙水，但水量不丰，工程地南条件尚属简单，隧洞进出口洞脸边坡开挖后较陡，应注意施工安全，如需锚固时应及时锚固处理。压力前池地段基岩较坚硬，考虑到与引水钢管边坡相接，后面即是厂房，应及时进行防渗及衬砌砼处理，以免漏水。厂房地基地质条件较简单因结构需要，开挖深度较大，低于河水位，应注意施工边坡的稳定性，并预先准备数量足够的排水措施。尾水渠地段基岩以上有第四系松散堆积层，开挖后应及时砼衬彻。本工程区附近天然粗细骨料缺乏，建议用火车从外地运入，筑坝石料坝址下游储量丰富，可开采利用。隧洞开挖中，大石块也可以挑选出加以利用。3.7.2建议本阶段采用硐探及岩（土）试验及水质分析工作，对小型电站尚可满足阶段要求，但下一设计阶段，应对坝轴线布置适当勘探点，引水隧洞进出口，应进行少量硐探。尤其是溢流坝右岸黄土付坝地基应进行勘探，了解上覆阶地堆积物厚度及性质。并应对坝基做适量钻孔压水试验，取样进行岩（土）物理力学性质试验，并应取水样做地下水水质分析。以便为设计提供必要的参数。第四章工程任务和规模4.1地区社会经济概况白水县位于陕西省渭南市北部，地处渭北黄土高原，全县土地面积986.6

km2，占全省面积的5%。本县系黄土高原，土壤侵蚀明显，光照充足，降水偏少，自然灾害偏多。全县耕地面积62万亩，农业生产适宜种植五大作物。工业生产酿酒、水泥、造纸、陶瓷、采煤等。本县矿产资源主要有煤炭、石灰石、陶土等。本县地处“渭北煤田黑腰带”的中部，已探明总储量达5.9亿t，可开采量2.6亿t，极为丰富。另外，石灰石、陶土和青红砂石等资源也较丰富。全县常年性径流河道11条，水力资源丰富，水能理论蕴藏量28.5MW。可开发量22.9MW，其中县境内（王家河——狄家河）洛河长40.9km，可开发量为16.5MW。规划为五级开发：五峰、张家船、槐沟河、王莽寨、狄家河等。现已开发了王莽寨水电站，装机容量为2×1.6MW，年发电量2241万kw·h，占可开发量的19.4%。在建的五峰和待开发的狄家河、槐沟河等电站开发条件均较优越，近期即将实施。二○○一年，实现国内生产总值6.58亿元，其中第一产业完成增加值2.81亿元，第二产业完成增加值1.85亿元，第三产业完成增加值1.92亿元。近年来，白水县工农业发展较快，农业产业化不断升级，农业机械总动力达到12.66万千瓦，全县工业特别是规模以上工业及乡镇工业增长迅猛，充分体现了白水县工农业在高速的发展。而槐沟河水电站，处在梯级开发中部，接近地区负荷中心，又能充分地利用地形条件，采用混合式集中水头，从而具有投资省、发电多、见效快的特点。因此，有计划地修建本电站是必要的。4.2水利和动能4.2.1径流调节计算1）基本资料（1）径流资料：本电站径流代表站为头水文站，有自1933年至1998年共66年实测径流资料。本电站坝址多年平均流量为23.5m3/s。设计代表年以年平均流量控制，选择的三个代表年为：丰水年（P=20%）1966年；中水年（P=50%）1991年；枯水年（P=80%）1980年。（2）水库水位～面积～流量关系曲线：根据万分之一地形图量取，见图4—1。（3）坝、厂址水位～流量关系曲线见水文图2—5及图2—6。（4）水头损失：本电站为堤坝与引水混合式开发，电站设计引用流量27m3/s，压力管道水头损失如下表4—1。（5）水量损失本阶段未予考虑。压力管道水头损失表4—1单管流量（m3/s）水头损失△h（m）8.340.285.00.104.00.0913.340.0852）水能计算本电站为径流式电站，以日平均流量统计成果进行出力和电量计算。水头按相应的上下游水位及水头损失计算。计算流量按典型年日流量保证率计算表得。电站综合出力系数，根据本电站特点及机组效率采用A=8.0。根据白水电网特点和槐沟河电站的规模及特性，本电站设计保证率取80%，相应日平均流量为9.7m3/s，保证出力2208KW。电站出力保证率及电量累积曲线见图4—2。4.2.2洪水调节和防洪特征水位根据《水利水电枢纽工程等级划分及洪水标准》（SL252—2000），本工程属于四等小（1）型规模。主要建筑物按4级、次要建筑物按5级设计。（1）洪水标准：永久性建筑物（大坝），按30年一遇设计，设计洪峰流量5400m3/s；200年一遇校核，校核洪峰流量10600m3/s。厂房：按20年一遇设计，设计洪峰流量4380m3/s；100年一遇校核，校核洪峰流量8610m3/s。（2）水库泄洪方式，采用全线堰顶溢流，并与排沙闸组成泄洪设施。堰顶高程为570m。在泄洪期间，为了降低洪水位，保护铁路安全，首先依次打开三孔泄洪闸，然后再接堰顶上的橡胶坝全部落下。水库水位～流量曲线见图4—3，水库设计洪水位577.64m（P=3.3%,Q=5400m3/s）；校核洪水位为581.81m（P=0.5%,Q=10600m3/s）。（3）本电站为径流式电站，且坝低、库小、泥沙大，水库在一场洪水或一个汛期淤达平衡，故水库无调洪和滞洪能力，因此，洪峰流量过坝前后均作一致考虑。电站厂址正常尾水位543.8m（P=50%,Q=16.3m3/s）设计洪水位553.8m（P=50%,Q=4380m3/s）;校核洪水位556.2m（P=1%,Q=8610m3/s）。4.2.3正常蓄水位及死水位选择1）库内铁路防洪本库区有西延铁路通过，因此，在保证铁路防止洪水安全的前提下，充分利用水力资源，是正常蓄水位选择的原则。经调查，根据设计，西延铁路属于国家I级铁路。按照“铁路路基设计规范”TBJ1—85规定，I级铁路防洪标准为百年一遇，其洪水位再加波浪高、壅水高、安全高（0.5m）不得高于路肩的高程。当观测洪水（包括调查洪水）频率小于设计洪水频率时，则应按观测洪水设计。根据水文调查，本河段尚有1855年的历史调查洪水，相当于200年一遇，洪水流量为10600m3/s。为此，在本水库铁路的防洪标准应为200年一遇，以其过堰顶洪水深11.81m，（见图4—3 槐沟河水电站堰上水深～流量曲线），再加回水高2.1m、波浪高1.4m、安全高0.5m共计15.81m，由铁路控制点（槐沟河隧洞上洞口，铁路桩号为680+75，距坝址5.0～5.3km）高程585.92m，向下反推出大坝堰顶高程为570.11m。取整为570m。由此，保证铁路在本库区具有200年一遇的防洪安全。2）梯级水位衔接槐沟河上游为梯级开发的张家船电站，其设计枯水流量（80%）Q=11m3/s时下游设计枯水位为576.8m。槐沟河坝址至张家船尾水（小石桥处）10.2km，按枯水期实测回水坡度1/1000计，则槐沟河至张家船回水高度为1.02m.因此，在不影响上游梯级尾水的原则下，槐沟河正常蓄水位上限为575.8m

。即比其溢流堰顶高程570m，高出了5.8m。现选用经济性较好的橡胶坝，作为堰顶非汛期提高水位的措施。目前国内橡胶坝高度已达5m，国外已达7m，并考虑其他因素，留有余地，故在溢流堰顶采用3m高橡胶坝，为其正常蓄水位。即槐沟河水电站正常蓄水位为574m。水库的运行方式是，在汛期，当洪水来临之前，将橡胶坝放水落下与堰顶齐平，以降低洪水位，保证铁路的防洪安全；在非洪水期，再将橡胶坝充水抬高至正常蓄水位574m，以争取电站多发电。本电站为径流式电站，没有调节任务，不专设死水位。压力前池相应技术最小出力（3.34m3/s）的水位570.7m为前池最低水位；相应三台机满载流量（27m3/s）的水位573.3m为前池最高水位。4.2.4装机容量及机组机型1）方案拟定本电站设计保证率P=80%。保证出力为2208kw，根据水能计算结果，结合机组机型初选，装机容量方案初步拟定为6300、6600、6900kw等三个方案，其年发电量分别为3360万kwh、3400万kwh和3450万kwh，各方案机组台数均初定为三台。2）电力电量平衡白水县过去电力建设发展缓慢，长期以来，一直依赖外来电源，址至1993年才建成了本县的王莽寨水电站及110kv变电站。根据《白水县农村水电初级电气化规划》，对农村电气化达标年1999年进行的电力电量平衡，在充分发挥已建王莽寨水电站的基础上，除去地网返供外，本县电力系统尚缺少有效电量6200万kwh，夏季缺少工作容量8663kw，冬季缺少工作容量4304kw。可见，本县缺电严重，急需增加相应容量的新电源，五峰、槐沟河水电站都是本县最具有建设条件的新电源。3）装机容量本坝址年径流年际年内变化大，而本电站又是径流式水电站，可以适当增加装机以利吸收季节性电能。并且，又与大电网联接，具有吸收季节性电量的保证。初步认为装机容量在现阶段选为6600kw较为合适，随着下阶段机组与经济资料的进一步的收集与比较，还可在其上下作一定范围的研究。4）机组机型本阶段电站装机容量6600kw，最大水头28.99m，最小水头27.77m，额定水头（设计水头）28m。根据本电站装机容量及水头特性，综合国内水轮机制造产品情况，选用HLA551C—LJ—120水轮发电机组三台，额定出力为2200KW。（水轮机特性曲线详见附图4—4、4—5、4—6）随着梯级规划的进一步补充完善以及经济机组资料的调研，下设计阶段再作必要的比较选择。4.2.5水库运行方式本电站为径流引水式电站，主要任务是发电。针对本电站水库小、洪水大、泥沙多的特点，电站是以洪水期平坝（即橡胶坝放水摆平）泄洪排沙，非洪水期升坝（即橡胶坝充水升起）发电的运行原则，以降低洪水位与淤积高程。建立洪水预报与通报联系。当洪水来临前，平坝泄洪；洪水过后，再升坝发电。要精心调节泄量，以水定电，使水库基本稳定在正常蓄水位运行争取多发电。为了降低前池容积和水位变化幅度，在可以预见和控制的条件下，应以先放水后增荷的方式运行。对于水库运行方式，目前先提出概略的运行原则，待下设计阶段再逐步细化与量化。4.3水库泥沙冲淤分析本电站库水沙大，根据本地区同类型水库运行实践，水库基本在一场洪水或一个汛期即淤达平衡，先需再行计算。针对本电站水库小、洪水大、泥沙多的特点，采取了洪水期平坝泄洪排沙，非洪水期升坝发电的原则，降低了洪水位与淤积高程。在电站进水口前设排沙孔，以降低进水口前淤积高程，降低电站的进沙量与进沙粒径。在前池设排沙孔，以降低压力钢管的进沙量与进沙粒径。本库正常蓄水位的选定充分地考虑了库区西延铁路的防洪问题，对于库区很快淤达平衡，形成新的河道，其水库淤积坡降与回水坡降都较小，而铁路以6‰的坡度上行，故库区也不会对铁路造成影响。第五章工程选址、工程总布置及主要建筑物5.1工程等级及设计标准5.1.1工程等级槐沟河水电站是白水县人民政府批准的《陕西省白水县农村水电初级电气化规划》报告确定的近期开发工程。经主管部门对规划报告的审批意见，本工程的开发任务是以发电为主的水电枢纽工程。本工程坝址以上控制流域面积21246km2，电站总装机容量6600kw。根据《防洪标准》（GB50201—94）中的水利水电工程等级划分，本工程属四等工程。5.1.2建筑物级别主要建筑物拦河坝、引水隧洞、引水明渠、发电厂房等为4级，次要建筑物为5级。5.1.3防洪标准挡水建筑物设计洪水标准为30年一遇洪水，相应洪峰流量5400m3/s，校核洪水标准为200年一遇洪水，相应洪峰流量10600m3/s。电站厂房设计洪水标准为20年一遇洪水，相应洪峰流量4380m3/s，校核洪水标准为100年一遇洪水，相应洪峰流量8610m3/s，5.2工程选址5.2.1坝址方案比较本阶段选择了两个坝址：①上坝址：位于西延铁路槐沟河隧洞上口下游200m处；②下坝址：位于槐沟河村上游500m处洛河河道转弯出口处；距上坝址约5.1km；据此拟定了两个布置方案进行比较。（1）上坝址方案：在上坝址处建坝，引水发电系统主要包括上无压隧洞（长约990m）；跨河渡槽（长约115m）；下无压隧洞（长约1140m）。（2）下坝址方案：在下坝址处建坝，引水发电系统主要包括无压隧洞长856.1m，引水明渠长109m。。两方案比较，由于坝址上移，按洛河河道平均比降1.5‰计算，河床升高△H=5100×1.5‰=7.65m；拦河坝工程量减小；同时，由于库区淤积回水的影响随距离的减少而减小，经估算上坝址处溢流坝顶高程可比下坝址处溢流坝顶高程提高约1m。但是，上坝址方案的引水系统远比下坝址方案复杂，引水线路长，水头损失加大；输水建筑物多，造价大幅度增高；同时所需的地形地质勘探工作量也大幅度增加，而且，在计入引水系统水头损失之后，电站实际所能获得的发电水头也不存在质的变化。下坝址方案引水系统简单，线路短，总体工程量较上坝址方案减小很多。经技术经济综合比较，本阶段选定下坝址。5.2.2引水线路方案比较结合首部枢纽布置和厂址选择，引水线路布置在左岸。本阶段业主曾提出了一条引水线路；引水隧洞进口位于坝下游90m处，胜引水明渠从坝前取水、，期望减少隧洞长度来降低工程造价。该线路存在的主要总是是：受坝下消能建筑物的限制，明渠是在陡录用的山体上开挖而成，同时明渠要穿过一条洪沟，为运行安全必须考虑排洪措施（如在渠顶修建排洪渡槽）。设计时将上述线路作了适当调整，将引水隧洞进口位置向上游方向移动70m，减少了明渠的长度，引水隧洞长度增加约25m，但节省了大部分明渠开挖量和排洪建筑物的工程量，总体上要比前述线路造价低，安全性也有所提高。5.2.3厂址比较为争取最大的发电水头，本阶段仅在位于本电站下游的王莽寨水电站库尾上游约20m处选择了一个厂址布置发电厂房。5.3工程总体布置方案初步比较5.3.1坝型、引水系统、厂房布置型式比较5.3.1.1坝型比较本工程是洛河上的无调节引水式电站，洪峰流量大。根据坝址地形、地质、建材、并考虑施工导流、施工进度等条件进行坝型比较。（1）河床溢流坝：由于受到校核洪水位的限制，为获得最大的发电水头，比较了常规浆砌石重力式溢流坝、闸坝、橡胶坝三种方案，经过计算，橡胶坝最优，闸坝最差。其原因是在同等坝顶长度的情况下，闸坝由于布置闸墩全使有效泄流宽度比全断面泄流的溢流坝减小，这样，若要获取较高水位，则必须使用大尺寸的闸门，显然这是不经济的。橡胶坝是在常规溢流坝之上再设置一道橡胶袋，非汛期坝袋内充水膨胀挡水，在过洪时可以将坝袋内的水放空，加大坝上水深，增大泄量；通过这种运行方式，较常规溢流坝可获得最大的发电水头。同时，橡胶坝施工工期短，并有利于排砂，因此选定橡胶坝方案。（2）右岸非溢流副坝：为避免右岸天然黄土阶地的大量开挖，将副坝轴线向上游调整，副坝采用砌石重力墙后回填碎石土的组合坝，对天然黄土阶地进行简单处理后作为坝体的一部分，可以节省浆砌石重力墙的工程量。坝体防渗比较了沥青混凝土面板和混凝土心墙两种方案，考虑到施工队伍以及美观等因素，采用混凝土心墙作防渗体。5.3.1.2引水系统布置比较在上述选定的引水线路位置上，比较净断面D=3m的圆形有压引水洞和B×H=4m×3m的无压引水隧洞两种引水方式，有压隧洞造价可以降低，但须设置调压室，将增大工程造价；所以有压引水方式总体造价与无压方式相比差别不是很大。另一方面，有压引水方式沿程水头损失较大，Q=25m3/s时沿程水头损失约占总水头的14%，这对于以发电为主的低水头电站是很不利的。经初步方案比较，采用无压引水洞方案优于有压洞引水方案，故采用无压引水。5.3.1.3厂房布置形式比较选定厂址处地势平缓，基础覆盖层较浅，电站尾水出流顺畅，适宜布置岸边明厂房；安装间设在主厂房近河端，与河道左岸傍山公路直接连通，由于电站校核尾水位较高，结合事厂房布置在尾水平台上设置有防洪端。考虑到主厂房右侧的山洪沟较大，为避免山洪冲击压力钢管以及河水漫入厂房在左右侧各布置一道和主厂房端墙衔接的防洪墙，防洪墙顶高程为559.5m。5.3.2工程总体布置格局根据上述坝址、坝型、引水系统和厂址比较，初步选定本工程总体布置格局为下坝址橡胶坝，左岸布置引水建筑物和发电厂房。5.3.3推荐方案总体布置和建筑物形式1）挡水建筑物河床溢流坝包括浆砌石折线形实用堰溢流坝和橡胶坝，溢流坝顶高程570m，最大坝高15.5m，坝顶长145m。3孔泄闸和橡胶坝布置在溢流坝顶部，充水后设计顶高程574m。过坝洪水采用面流消能，坝体下游采用干砌石防护,宽145m，长25m。右岸非溢流副坝采用浆砌石重力墙后回填碎石土的组合坝，坝顶高程582.5m，最大坝高28m，坝顶长90m；下游回填碎石土坝坡为1：1.5；上游面570m以上铅直，以下坝坡为1：0.3。重力墙后回填土之下设堆石排水体，坝内渗水由排水体经下游右岸导墙排入下游河道。2）排沙建筑物考虑运行期排除进水口前泥沙的需要，在坝前设置冲砂槽（引水渠），在右岸引水口下游侧布置一孔冲沙闸，闸底板高程568.5m。冲沙闸设4m×4m平板工作闸门一套。闸后接宽为4m、底坡为1：3的排砂道。3）引水建筑物进水口布置在左岸，自引水渠中引水，设计引用流量27m3/s。进水口首部布置一道4.5m×5m拦污栅；进水闸位于引水隧洞进口处，设有一道4m×4m平板工作闸门，闸底板高程570.45m。无压引水隧洞为城门洞形，净断面尺寸4m×5m，底坡1/2000，长856.1m，对局部不良地质地段利用喷锚支护和固结灌浆处理，洞顶采用回填浆处理。压力前池由前室（渐变段）、进水室、溢流侧堰、冲沙底孔等组成，下接三孔压力管道进水闸。压力前池长15m，宽30m，前池底板高程各设置一道2.5m×3m拦污栅、2m×2m平板快速门；在池左侧边墙处设置有宽10m的溢流侧堰，堰顶高程为573.35m；池底部设置冲沙（放空）底孔共两孔，孔径DN=800mm，采用闸阀控制。溢流堰下泄水流和冲沙底孔水流由退水渠自厂房左端导入下游河道。4）压力管道压力管道共三条，均为现浇钢筋混凝土管道，管道内径1.8m，壁厚50cm，单管长为32.1m。采用单机单管方式供水。5）主副厂房主副厂房布置在河道左岸，为地面明厂房，自然通风，采光条件好。主厂房尺寸31.82m×10.2m×14.2m（长×宽×高），副厂房布置在主厂房的上下游侧，安装间设在主厂房近河端，安装间长8.85m。主机房内安装3台2200kw的混流式水轮发电机组，机组安装高程543.8m，发电机层高程549.45m；尾水平台和发电机层同高。由于洪水期河中水位较高，因此通过设置防洪墙来防止河水漫入厂内，下游侧的防洪墙结合下游副厂房布置，左、右侧防洪墙与主厂房左右侧端墙连接，安装间进厂大门为防洪门。正常情况下，由进厂公路直接进厂；洪水期，人员经由压力前池，上游副厂房进出厂房。第六章水力机械电工及金属结构6.1水力机械槐沟河水电站位于陕西省白水县洛河中游，是五峰水电站以下第三个梯级电站。其下游是王莽寨水电站。（已建成发电）。本电站是以发电为主的小型水电站。主要建筑物由引水枢纽、无压引水隧洞、钢筋砼压力管道及发电厂房组成。1、电站基本参数最大水头：28.99m设计水：28m最小水头：27.77m平均含沙量：97.1kg/m3机组台数：3台电站装机容量：3×2200=6600kw电站设计引用流量：29.1m3/s2、水轮机机型选择本电站运行水头为27～29m，五峰电站的运行水头为25～20m，都属于同一档水头段范围。在五峰电站可行性报告中对该水头段采用HLA551C—LJ—120机型最为合适的结论，同样适用于本电站。故不再重复论证。本电站多年平均含沙量高达97.1kg/m3，但在选用选举水轮机参数时已考虑了这一因素。3、水轮发电机组主要参数：（注本参是暂定数据）1）水轮机型号：HLA551C—LJ—120最大水头：29.1m设计水头：28m最小水头：27.8m水轮机转轮直径：1.2m额定转速：375r/min额定流量：9.06kw额定出力：2208kw额定点效率：94%允许吸出高度HS≤+4.29m2）发电机型号：SF2200—16/2600额定容量：2200kw额定电压：6.3kv额定电流：252A功率因数：0.8额定转速：375r/min飞逸转速：656r/min发电机效率：94%转动惯量：GD2=29t-m23）机组重量水轮机总重：24t发电机总重：27t发电机转子重量：11t4）调速系统调速器型号：YDT—1800额定工作压力：2.5MPa4、调节保证计算设计水头：28单机过流量9.06m3/s机组转动惯量：CD2=29t-m2调速时间：5s∑LV=223m3/s机组甩100%负荷时：涡壳未端最大压力上升值为25%，不大于50%机组最大速率上升值为44%，不大于50%，符合规范要求。5、厂内桥式起重机为满足厂内机电设备的安装与检修需要，故在厂内设置一台电动桥式起重机其最大吊运件为发电机转子装配。选用起重量为16/3.2t，单小车电动桥式起重机一台。桥式起重机主要参数型号：16/3.2t跨度：8.8m起重量：主钩16t副钩3.2t起升速度：主钩7m/min副钩18m/min起升高度：主钩12m副钩14m行走速度：大车：90m/min小车：45m/min桥吊轨道型号：P38桥吊最大轮压：18.5t桥吊总重：23t6、辅助设备系统洛河属多泥沙河流，多年平均含沙量为97.1kg/m3，给本电站供水系统带来不小的困难，其供水只能采用供水泵循环密闭式供水系统，密封水用生活水源，消防供水采用涡壳取水并经水泵加压，供消防用水；厂房渗漏水集中至集水井，由渗漏排水泵排至下游，厂内设有机组检修排水泵，将检修机组尾水管内之积水排至下游；设有压缩空气系统，供给检修用气及调速系统中压用气；为透平油，变压器油设有油务系统，这统一管理的三个梯级电站，需设有统一的油务系统；设有简易的钳工设备等。水电机械主要设备清单序号名称规格单位数量1水轮机HLA551—LJ—120转轮直径1.2m转速375r/min流量9.06m3/s出力2208kw台32发电机型号SF2200—16/2600转速375r/min容量2200kw电压6.3kv电流252A台33调速器型号YDT—1800额定工作压力2.5Mpa台34桥吊型号16/3.2t跨度8.8m台1本次机组机型仅是初步选定，为了最大获取季节性电能，略有偏大，初步设计阶段，须作进一步论证。6.2电气一次6.2.1电站接入电力系统方式槐沟河水电站位于陕西省白水县境内的洛河上，为引水式水电站。该电站共装机三台，单机容量2200kw，总装机容量为6600kw，电站建设的主要任务是发电。电站建成后，将投入白水县电力系统运行。根据白水县电网的现状及规划情况，并应业主的要求，电站以35kv电压一回出线接入系统。根据本电站的装机规模和送电范围，采用35kv电压等级投入系统是比较合理的。单就将电站容量送出考虑，采用一回35kv线路送出就能满足要求，但电站接入系统的电压等级和出线回路数，还要系统根据网内的负荷分布、输送电的可靠性、经济性和稳定性来确定。鉴于目前系统尚未提供详细资料，只能按照业主的意见，在电站的可行性设计阶段，暂按一回35kv出线。35kv线路的输送距离约为4km。6.2.2电气主接线1）电气主接线方案拟定根据现阶段推荐的电站接入电力系统方式，遵照电气主接线尽可能简单、清晰、运行可靠、灵活、检修方便的设计原则，初步选择了以下两种方案进行比较。方案一：三台发电机机端接成单母线，采用电缆出线设一台双线圈变压器升压为35kv，高压侧采用线路——变压器组单元接线，35kv一回出线，用LGJ—120导线送至门公35kv变电站；方案二：三台发电机接成单母线接线，采用电缆出线由一台双线圈变压器升压为35kv，35kv一回线路送出，用LGJ—120导线送至门公35kv变电站。电气主接线方案比较图见图6—1、6—22）电气主接线的比较及推荐方案方案一与方案二的共同点是机端6.3kv侧均采用单母线接线。方案一接线简单清晰，操作维护方便，电气设备少，投资省，是小水电采用较多一种接线形式。方案一与方案二的不同点是，方案一35kv配电装置采用户外布置形式，方案二35kv配电装置采用户内布置形式。两种形式均能满足接线运行要求，但户外接线较户内接线简单，变压器和线路可共用一台断路器，继电保护简单，投资少，因此，本报告推荐方案一。6.2.3厂用电槐沟河水电站装机规模较小，厂用电系统采用400v一级电压供电的方式，供机组自用电，全厂公用电，照明系统用电均由一段母线供电。厂用变压器分另选为35kv/0.4kv，容量为180KVA和6kv/0.4kv，容量为250KVA两种。6kv/0.4kv由发电机电压母线上引接，当全厂停机时，采用35kv/0.4kv厂变运行作为启动电源。6.2.4主要电气设备选择1）水轮发电机选择水轮发电机采用立式结构，其主要技术参数如下型号：SF2200—16/2600额定功率：2200kw额定容量：2750KVA额定电压：6.3KV额定电流：252A额定功率因数：0.8额定转速：375r/min飞逸转速：760r/min绝缘等级：B级冷却方式：管道通风冷却2）主变压器选择主变压器容量的选择不考虑厂用电容量的影响，只考虑能将发电机的最大连续输出容量送出，并尽量选用标准容量的变压器。35KVA变压器的选择，考虑能将发电机容量送出，电站的总装机容量为8250KVA，35KV主变压器的容量应选为≥8250KVA，但靠上一个标准等级的变压器应选10000KVA，并有一定的容量裕度。因此，35KV主变压器的容量选为10000KVA。其主要技术参数如下：型号：SF10—10000/35额定容量：10000KVA额定电压：38.5±2×2.5%/6.3kv阻抗电压：7.5%联接组号：Y.D11调压方式：无激励调压3）35kv和6.3kv设备的选择根据计算，所选用的6.3kvZN28—10/1250—31.5KA真空开关，LW8—35/1600—25KA六氟化硫断路器，GW4—35D/630隔离开关及电流互感器等详见下列设备选择参数。ZN28—10/1250真空开关额定电压：10kv额定电流：1.25KA开断电流：31.5kA稳定电流：31.5kA极限电流：31.5kA使用电压：6.3kV计算电流：0.76kA计算开断电流：9.27kA计算稳定电流：8.93kA计算冲击电流：23.64kALW8—35/1600断路器额定电压：35KV额定电流：1.6KA开断电流：25KA稳定电流：25KA极限电流：25KA使用电压：35KV计算电流：0.14KA计算开断电流：2.68KA计算稳定电流：2.68KA计算冲击电流：6.84kA6.3电气二次6.3.1监控系统槐沟河电站是五峰、张家船等三个电站中容量最大的电站，可将该电站作为三个梯级电站群的运行管理中心，对其他两电站（五峰、张家船）的运行状态进行远方监视和控制，以实现电站群的少人值守。槐沟河电站控制系统采用计算机监控系统为主的控制方式。计算机监控系统分两级来实现，现地控制单元级和主站控制级。在盘面上绘制全厂主接线并装设主要设备的状态显示设备和操作开关，作为运行人员辅助监控之用。1）现地控制单元级每台机组各设一套现地控制单元，35KV开关站，厂用电及全厂公用设备共设一套现地控制单元。各现地控制单元由高性能的可编程控制器（PLC）及智能监测装置构成。机组PLC主要完成机组的开停机顺序控制、有功功率的调节操作以及有关的数据采集；微机型温度巡检仪主要完成机组电量的采集及显示。公用现地控制单元的PLC主要完成断路器的操作控制以及有关的数据采集；微机型电量采集测量装置主要完成。35线路及厂用电系统的电量采集及显示。2）主站控制级主站控制级由两台工业控制计算机构成，采用开放、分层、分布式的以太网结构，半主站控制级与现地单元控制级相联接。两台工控机互为热备用，实现对全厂运行设备的监视、控制、报警、有关数据的制表打印、存贮管理以及与其他两电站和县级高度的通讯。6.3.2自动装置1）同期装置全厂设一套微机型自运准同期装置和一套同期检查装置。机组出口断路器采用自动准同期方式，主变高压侧采用手动准同期方式。2）励磁系统机组采用可控硅自并静止励磁方式，励磁调节器为微机或PLC型，励磁电源通过干式励磁变压器自各组机端。3）调速系统机组采用微机（或PLC）型电液调速器，具备并联PLD调节规律。4）备用电源自动投入装置厂用母线设置备用电源自动投入装置，在一段母线失电时自动投入带电母线。6.3.3继电保护。继电保护系列按四个部分考虑，即发电机保护、变压器保护、线路保护及厂用保护。1）发电机保护带有制动特性或速饱和变流器的纵差保护；定子一点接地保护；复合电压起动的过流保护；过电压保护；过负荷保护；励磁回路一点接地保护。2）35kv线路保护带有方向性的电源电压速段和过电流保护或距离保护；零序保护；过负荷保护；自动重合闸装置。3）变压器保护瓦斯保护；纵差保护；过流及过负荷保护；4）厂用电保护包括：电流速断、过流保护及零序电流保护6.3.4直流电源系统电站的直流电源系统由一组200AH的220V蓄电池和一台整流装置构成。6.3.5电气二次部分主要设备主站级监控设备2套机组控制单元柜×3面公用控制单元柜1面发电机保护盘1×3面35kv线路保护盘1面变压器保护盘1面厂用电保护及BZT装置1套机组励磁控制系统1×3套直流电源设备1×3套空压机控制设备1套供水、消防、检修及渗漏排水控制设备1套6.4金属结构溢流坝顶设置3孔15m×6.3m泄洪孔，采用平板闸门。左岸冲沙闸处设备1孔4m×4m冲沙孔，采用平板闸门。引水隧洞进水口设置拦污栅1道，在拦污栅下游侧设置平板工作闸门1道；在压力前池电站进水口设置拦污栅1道共3套，快速闸门3套；设置DN=800mm闸阀对冲沙孔进行控制。在尾水管出口设置尾水门槽3孔，共用平板尾水闸门2套。第七章消防、采暖、通风7.1厂房通风与采暖本电站系地面厂房，主厂房上游墙可以开窗，故厂房通风采用自然通风方式。水轮机层的通风是利用尾水副厂房的排风系统形成负压，使发电机层的空气经水轮机层，再进入尾水副厂房排至室外。中控室采用柜式空调机组进行