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渠道底板采用C15砼衬砌,厚0.1m,渠道迎水面采用M10砂浆抹面。
左引水渠道全长1280m,为矩形断面,渠道宽0.70m,设计水深0.50m,渠深0.80m,设计流量为0.19m3/s,加大流量为0.25m3/s。
渠道侧墙采用浆砌石砌筑,顶宽0.3m,底宽0.5m。
改造电站引水渠道全长800m,为矩形断面,渠道宽1.00m,设计水深0.85m,渠深1.10m,设计流量为0.62m3/s,加大流量为0.81m3/s。
压力前池为浆砌石结构,迎水面采用C20砼衬砌。
前池长9.0m,宽4.5m,高4.4m,进水室宽1.5m,高3.1m,设1道闸门。
压力前池底板高程为521.22m,设计正常水位525.11m,校核正常水位525.36m,池顶高程为525.66m。
改造电站压力前池为浆砌石结构,迎水面采用C20砼衬砌。
前池长7.8m,宽4.0m,高3.95m,进水室宽1.6m,高3.45m,设1道闸门。
压力前池底板高程为404.15m,设计正常水位407.50m,校核正常水位407.80m,池顶高程为408.10m。
压力钢管全长2036m,直径为800mm,管壁厚度6~13mm,设有34个镇墩。
支墩中心距为5.0m,C15砼结构。
改造电站压力钢管全长580m,直径为400mm,管壁厚度6~10mm,设有10个镇墩。
电站厂房布置在笠头大板冲村附近长乐水河左岸,根据实际地形布置,采用单层砖砼结构,水轮机、发电机、闸阀、电气屏柜等主要机电设备布置在主机室,采用机组轴线与进水管中心线垂直的布置形式,机组间距为5.8m,发电机层主通道在厂房上游侧,下游侧布置机房屏,厂房尺寸为19.2×
8.5×
6.5m(长×
宽×
高),地面高程311.50m,厂房内安装2×
400kw斜击式机组。
一号机组安装高程为312.225m,水轮机型号为XJ-W-55/1×
14.5,配套发电机型号为SFW400-8/850。
二、三号机组安装高程为312.225m,水轮机型号分别为XJ-W-55B/1×
8.5-10,配套发电机型号为SFW630-8/990。
升压站布置在厂房上游侧,尺寸为14.1×
29.5m,地面高程313.00m。
内设变压器3台和35KV配电装置,主变型号分别为S9-1600/35±
5%和S9-500/35±
5%,近区负荷变型号为S9-100/35。
电站坝址以上集雨面积4.88km2,厂房控制集雨面积11.63km2。
坝址以上干流长度3.7km,河床平均坡降0.1454,厂房以上干流长度6.86km,河床坡降0.1073。
该电站所在河流为珠江水系北江二级支流长乐水,该流域内植被条件良好,雨量充沛,地形地质条件好。
在电站业主及其管理和维修人员的共同努力下,电站至今安全运行,没发生过工程安全质量事故。
1.1.3工程审批情况
扇子排电站可行性研究报告由宜章县水利水电勘测设计室2000年5月完成,水电站设计装机容量为2×
400kw,建设时电站实际装机容量扩容至2×
400kw(其中400kw为老电站改造)。
根据国家、省、市、县对水电站的清理整顿的有关通知精神,需对扇子排电站进行安全鉴定工作。
本工程安全鉴定重点检查拦河坝、引水渠道、压力前池、压力管道、厂房升压站等水工建筑物是否存在安全隐患。
1.1.4工程施工情况
扇子排电站2003年9月开工建设,2004年10月建成并投入运营。
扇子排电站工程施工期间,有莽山林场对子冲工区公路通过,只对路面进行了维修养护,工程项目施工交通较为便利,材料运输以机械为主,渠道、前池部分以人力为主。
本电站的施工作业是由业主自行组织安排的,没有聘请监理,施工队伍不详,施工所用的材料也没有进行相关的检测工作,施工情况、方式方法及施工材料来源等都没有记录。
1.1.5安全鉴定依据
1.《农村水电站安全管理分类及年检办法》(水电[2006]146号)
2.《防洪标准》(GB50201-94)
3.《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)
4.《水库大坝安全评价导则》(SL258-2000)
5.《水库大坝安全鉴定办法》(水建管〔2003〕271号文)
6.《小型水力发电站设计规范》(GB50071-2002)
7.《水工混凝土结构设计规范》(SL/T191-96)
8.《砌石坝设计规范》(SL25-2006)
9.《水电站引水渠道及前池设计规范》(LT205-97)
10.《水电站压力钢管设计规范》(SL281-2003)
11.《水利水电钢闸门设计规范》(DL/T5013-95)
12.《水利水电启闭机设计规范》(SL41-93)
13.《工程岩体分级标准》(GB50218-94)
14.《水利水电工程设计洪水计算规范》(SL44-2006)
15.《砌体砌筑规范》(GB50203-1)
16.《水利水电工程施工地质规程》(DLT5109-1999)
17.《水电站厂房设计规范》(SL266-2001)
18.《水工设计手册》(第3卷)结构计算
19.《水利工程水力计算规范》(SL104-95)
1.1.6安全鉴定方法
本工程安全鉴定参照《水库大坝安全评价导则》等规范进行鉴定。
本工程兴建时,资料管理较为完善,原有的设计、施工资料及图纸部分保存较好。
故本次安全鉴定以现场巡视检查法为主结合业主提供的工程可行性研究报告、设计图纸、实地测量、地质表面踏勘获得的相关资料,并以此作为安全鉴定评价的依据。
由于本工程规模较小,挡水建筑物高度小于30m,属低坝(5级建筑),结构简单。
因业主未对大坝及基础进行钻探勘察及抽芯检验等工作,安全鉴定技术复核中所有参数均参照类似工程的成果及经验,由地质、机电、水工专业结合实际情况选取。
本安全鉴定的结论不能免除原工程参建各方的相应责任。
1.2工程质量评价
1.2.1坝基和岸坡处理质量评价
坝址位于花岗岩出露区,河床大部分基岩裸露,岩石新鲜完整;
河左侧有砂卵石沟槽,深为3-4m,两岸山坡完整稳定,无不良物理地质现象。
坝区出露的地层为燕山早期灰白色黑云母中粗粒花刚岩,第四系冲积层分布在河床,为砂卵石层。
主要由卵石、中~细砂及泥质物组成。
一般粒径2~6cm,成分主要为石英砂岩,厚度1.2~2.0m,结构松散,含水性和透水性好。
整个坝址区为单一的花岗岩。
右岸岸坡强-弱风化层为1-3m,左岸岸坡强-弱风化层为1-2m,河床大部分基岩裸露,没有大的破碎带通过,岩体完整,新鲜。
岩体抗滑稳定性较好。
左右坝肩都有岩石出露,施工时处理好左右坝肩,不存在渗漏问题。
坝基施工时已开挖至完整基岩以下0.5m,并进行了C20砼垫层处理,因此初步认为坝基和岸坡处理满足规范要求。
1.2.2大坝质量评价
扇子排电站大坝为C15埋石砼大坝,垂直河道布置,拦河坝全长66.9m,顶宽2.0m,最大坝高19.1m,坝顶高程544.20m。
溢洪道设在坝顶中部,溢流堰顶高程543.30m,堰宽6.4m,为开敞式无闸门控制宽顶堰。
坝体中间设一冲砂闸,底板高程525.50m。
坝身未按设计的体型进行施工,比设计坝高加高了7.1m(设计坝高为12.0m,实际坝高为19.1m)。
大坝下游坝面平整、顺直,上游面不规则,有部分隆起,溢流堰未做泄水槽及消能设施。
由于大坝坝体未按设计施工,需进行行洪复核和安全稳定计算复核,质量评价为不合格。
1.2.3引水系统质量评价
引水系统包括引水渠道、压力前池和压力管道。
引水系统工程地质条件与拦河坝地质条件相似,地质构造简单,整个范围为花岗岩地区,部分裸露地表,较坚硬,承载力高,可以保证渠道、前池、管道座在稳定的基础上。
经现场检查,渠道、前池、管道均运行正常,无坍塌、渗漏现象,质量评价为合格。
1.2.4厂房工程质量评价
厂房工程地质条件与拦河坝地质条件相似,地质构造简单,整个范围为花岗岩地区,部分裸露地表,较坚硬,承载力高,基础持力层允许承载力能满足要求。
电站厂房为钢筋砼框架结构,梁柱尺寸符合规范要求,未发现过大变形和明显裂缝,砼外观质量好,质量评价为合格。
升压站位于厂房上游侧,构架为预制件,设备和构架基础为埋石砼,构架设备安装布置较为合理,外观质量较好,质量评价为合格。
1.2.5结论
1、拦河坝从现场检查和实际运行情况来看,工程砌筑质量符合施工要求,但断面尺寸及坝高与设计不符,泄洪设施不满足设计要求,在设计和校核的工况下均不满足规范要求;
2、引水渠道断面满足过流量要求,侧墙砌体,底板砼质量合格,进出口设备运行正常,沉砂、消能、溢洪功能齐全,没有明显漏水严重的地方,引水渠道质量评价为合格;
3、压力前池运行正常,侧墙砌体、底板砼质量合格,进出口设备运行正常,沉砂、消能、溢洪功能齐全,没有出现开裂、震动或位移等不良现象,池壁四周没有渗漏现象,质量评价为合格;
4、压力管运行正常,全线均无漏水变形现象,镇、支墩工作也正常,没有出现开裂、震动或位移等不良现象,质量评价为合格;
5、厂房布置紧凑,结构牢固合理,工程质量良好,厂房质量评价为合格。
结合以上各建筑物的评价,由于主要建筑拦河坝质量评定不合格,因此扇子排电站工程质量综合评定为不合格。
1.3工程运行管理评价
1.3.1工程运行
扇子排电站工程为私营电站,由业主统一管理,管理机构为扇子排电站。
该电站建立了健全的运行制度,从电站发电以来,没有出现因管理原因导致的生产事故。
电站现有编制为5人,其中站长1人,电站运行人员4人,大坝维护管理人员1人(运行人员兼)。
电站的运行管理采用岗位责任制,包括《站长岗位职责》、《运行人员岗位职责》、《大坝管理人员岗位职责》、《交接班制度》、《值班制度》、《设备巡回检查制度》、《环境卫生管理制度》等岗位责任制度。
1.3.2工程维护
电站安排了1人对大坝、引水系统、厂房厂区及机电金属结构设备进行维修养护。
1.3.3安全监测
电站未设置必要的安全监测设施。
大坝应设置位移安全监测设施,定期对大坝进行观测和资料整编。
应做好日常巡视检查、年度巡视检查和特别巡视检查。
1.3.4结论
从水库大坝的运行管理情况分析,在大坝的维护方面,由于有人员进行管理,大坝出现的一般问题都能及时得到解决,大坝运行至今未出现工程安全事故,目前运行正常。
参照《水库大坝安全评价导则》中,“大坝运行管理评价”的要求,本工程的运行管理工作基本合理,等级评定为B级。
1.4防洪评价
1.4.1流域概况
扇子排电站位于宜章县南部的东风乡笠头大板冲村境内,属径流式引水电站。
该电站所在河流为珠江水系北江二级支流长乐水河支流,该流域内植被条件良好,雨量充沛,地形地质条件好。
1.4.2洪水计算
采用1984年9月湖南省水利水电厅编制出版的《湖南省暴雨洪水查算手册》(以下简称《查算手册》)中所介绍的方法(推理公式法)进行计算。
计算成果如下表。
设计洪水计算成果表
表1-4-1
项目
频率(%)
1
2
5
备注
坝址
Qm(m3/s)
56.82
42.43
厂房
98.63
82.08
1.4.3洪水复核
经计算坝址、厂房处洪水位如下表:
坝址、厂房调洪计算成果表
表1-4-2
坝前水位(m)
546.22
545.7
坝后水位(m)
525.81
525.69
厂址水位(m)
310.83
310.75
1.4.4结论
1、原设计的大坝防洪标准不需要修改,设计洪水采用本次计算的洪水成果。
2、水库大坝未按设计要求施工,大坝实际抗洪能力(坝顶防浪墙高程545.10m)不满足设计规范要求(坝顶复核高程应为547.00m);
3、水库大坝不能满足抗洪要求;
4、厂房防洪满足规范要求;
5、水库防洪安全性的级别评定为C级,厂房防洪安全性的级别评定为B级。
1.5结构安全评价
1.5.1大坝结构安全评价
抗滑稳定复核按现状断面进行。
根据《砼重力坝设计规范》(DL5108-1999)推荐的坝体抗滑稳定公式,按基本组合和特殊组合进行计算。
经计算,各计算断面抗剪断安全系数均不满足要求。
根据《砼重力坝设计规范》(DL5108-1999),坝体应力分析采用材料力学公式计算。
经计算,正常水位工况下坝上游面出现拉应力。
1.5.2引水系统安全评价
电站引水渠道、压力前池、压力管道均建在坚实基础上,两侧山坡稳定,运行5年来,未发生过跨塌和边坡崩塌事故,故认为引水系统结构安全。
1.5.3厂房结构安全评价
厂房基础持力层允许承载力能满足要求,厂房稳定性好。
厂房为钢筋砼框架结构,梁柱尺寸符合规范要求,未发现过大变形和明显裂缝,砼外观质量好。
1.5.4结论
大坝上下游的砌体表面平整、顺直,坝体砌筑密实,渗漏情况轻微,坝体没有产生危及安全的变形和裂缝;
大坝在设计水位工况和校核水位工况下抗滑稳定均不满足要求,结构安全级别评定为C级;
大坝消能防冲不满足要求,结构安全级别评定为C级;
引水系统及厂房结构基本安全,结构安全级别评定为B级。
本工程大坝结构安全评定等级为C级。
1.6渗流安全评价
本工程水库岸坡稳定性好,库区无大的导水断层裂缝通向库外,不存在水库永久性渗漏问题;
坝基已落在相对不透水层的弱风化岩石基础上,坝基基岩无出露渗水明流,坝体本身未发现明显漏水;
现场检查未发现大坝有明显的绕坝渗流现象。
综上所述及结合《水库大坝安全评价导则》中“渗流安全的综合评价”的要求,本坝渗流性态是基本安全的。
1.7金属结构安全评价
经对进水口拦污栅、闸门、启闭机、压力钢管闸阀等进行现场检查,闸门启闭正常,拦污栅无过大变形,压力钢管表面无大面积锈蚀、渗漏和开裂,伸缩节无渗水,经5年运行,工作正常。
扇子排电站金属结构运用正常,满足安全使用要求,故根据《水库大坝安全评价导则》(SL258-2000)的有关规定,安全评价为B级。
1.8机电设备安全评价
1.8.1发电设备
水轮机型号分别为XJ-W-55B/1×
8.5-10,XJ-W-55/1×
14.5,出线电压为400V,经现场检查,发电机频率、电压、功率因素正常,轴承和轴瓦温度都在允许范围之内。
发电机出线电缆、400V母线均满足载流要求,断路器额定电流和动、热稳定满足要求,隔离开关额定电流和动、热稳定满足要求。
设备选型合理,设备安全净距离符合规程规范要求。
水轮机、发电机、辅助设备各种控制正常,表计装设了电流表、电压表、有功功率表、无功功率表、频率表、励磁电流及电压表、组合同期表,发电机装设有功电度表和无功电度表,符合规程规范。
发电机装设了电流速断、过电流、过电压、失磁保护,保护配置符合规程规范要求。
1.8.2升压变电设备
变压器型号分别为:
S9-1600/35±
5%和S9-500/35±
5%,其容量满足送电要求,变压器进出线离地高度均满足安全要求。
主变高压侧由于装设了带自动脱扣的断路器,只起过流保护作用,根据规程规定,变压器还要设置瓦斯保护、纵联差动保护,不满足要求,主变的表计配置有电流、电压、有功功率、无功功率、电能表等,符合要求。
1.8.3防雷接地和消防
电站35KV母线设置了避雷器和独立避雷针防雷,满足规程规范要求。
接地电阻在规程规范允许范围之内。
未见接地体裸露外面,接地体的埋深在0.6m左右,各种设备接地良好。
规程规范规定电气设备火灾时,严禁使用能导电的灭火剂进行灭火,发电机灭火时,禁止使用干粉灭火器和干砂直接灭火,因此,厂区内应配置专用的灭火器。
1.8.4结论及建议
1.8.4.1结论
电站大部分设备运行安全,水轮机、发电机运行正常,户外配电装置满足安全净距。
屏对墙的距离大于0.8米,都符合规程规范要求,电气设备的各种保护配置基本符合规程规范要求,各种表记配置也符合规程规范要求。
1.8.4.2建议
1.电站高、低压电气设备布置要进一步完善、规范,要设安全护栏及安全标示,要设电气设备安全操作规程,完善运行人员安全运行制度及责任制度。
2.加强对机电设备的巡视及维护,厂区内外设置消防设备。
3.根据电站装机规模和电力系统有关要求,变压器增设置瓦斯保护和纵联差动保护,控制和监控尽量实现微机化,自动化。
1.9抗震安全评价
根据区域历史地震资料分析和国家标准《中国地震动参数区划图》GB18306-2001以及国家地震局1990年版1:
400万《中国地震烈度区划图》,电站工程区位于地震动峰值加速度为小于0.05g的地区,相应地震基本烈度小于Ⅵ级。
参照《水库大坝安全评价导则》SL258-2000和《小型水力发电站设计规范》(GB50071--2002)的规定,2级以下(含2级)建筑物的设计烈度标准值J和复核标准值Jc即采用本地的基本烈度J,即Jc=J=6度。
该电站工程不需做抗震复核,其抗震安全评价满足要求。
1.10工程安全鉴定结论和建议
1.10.1工程安全鉴定结论
扇子排电站安全鉴定的评价分级结果为:
大坝断面尺寸及坝高与设计不符,泄洪设施不满足设计要求,在设计和校核的工况下均不满足规范要求,大坝工程质量评价为不合格,其他部分工程质量评价为合格;
运行管理评价为B级;
大坝防洪标准复核等级为C,厂房防洪标准复核等级为B;
大坝结构安全复核等级为C,其余结构安全复核等级为B;
渗流安全评价等级为B;
抗震安全评价等级为B。
因此本工程大坝定为三类坝,电站定为C类,大坝需进行加固处理。
1.10.2加固措施及建议
针对工程存在问题建议采取以下加固措施:
1、加宽溢流堰,降低溢流坝,重做溢流面并增设导水墙,建议采用挑流消能,下游设护坦;
2、由于坝体稳定不满足要求,建议采用加厚坝体的处理方案。
工程运行中应注意以下几点:
1、加强对拦河坝、引水系统管理维护,加强对启闭设施的维护;
2、切实加强对工程日常管理与维护,应定时对各建筑物进行全方位的观测和记录,对观测得到的数据要进行比较分析,及时发现隐患,并及时进行加固排除隐患,使工程能长期安全运行;
3、电站高、低压电气设备布置要进一步完善、规范,要设安全护栏及安全标示,要设电气设备安全操作规程,完善运行人员安全运行制度及责任制度;
4、加强对机电设备的巡视及维护,厂区内外设置消防设备;
5、根据电站装机规模和电力系统有关要求,变压器增设置瓦斯保护和纵联差动保护,控制和监控尽量实现微机化,自动化。
扇子排电站综合评价表表1-10-1
序号
评价项目
分析评价结论
评定级别
工程质量
1、拦河坝工程砌筑质量符合施工要求,但断面尺寸及坝高与设计不符,泄洪设施不满足设计要求,在设计和校核的工况下均不满足规范要求;
2、引水渠道断面满足过流量要求,侧墙砌体、底板砼质量合格,进出口设备运行正常,沉砂、消能、溢洪功能齐全,没有明显漏水严重的地方;
3、压力前池侧墙砌体、底板砼质量合格,进出口设备运行正常,沉砂、消能、溢洪功能齐全,没有出现开裂、震动或位移等不良现象,池壁四周没有渗漏现象;
4、压力管全线均无漏水变形现象,镇、支墩工作正常,没有出现开裂、震动或位移等不良现象;
5、厂房布置紧凑,结构牢固合理,工程质量良好。
B
运行管理
电站管理制度和岗位职责比较完善和清晰,满足电站运行和相关规范要求。
3
防洪标准
1、水库大坝未按设计要求施工,大坝实际抗洪能力(坝顶防浪墙高程)不满足设计规范要求;
2、水库大坝不能满足抗洪要求;
3、厂房防洪满足规范要求。
C
4
结构安全
1、大坝设计水位工况和校核水位工况下抗滑稳定均不满足要求;
2、大坝消能防冲不满足要求;
3、引水系统及厂房结构基本安全。
渗流安全
1、工程水库岸坡稳定性好,库区无大的导水断裂通向库外,不存在水库永久性渗漏问题;
2、坝基已落在相对不透水层的弱风化岩石基础上,坝基基岩无出露渗水明流,坝体本身未发现明显漏水;
扇子排电站综合评价表续表1-10-1
6
金属结构安全
金属结构运用正常,满足安全使用要求
7
机电安全
1.电站高、低压电气设备布置要进一步完善、规范,要设安全护栏及安全标示,要设电气设备安全操作规程;
2.加强对机电设备的巡视及维护,厂区内外设置消防设备;
8
抗震安全
地震烈度小于Ⅵ度,抗震安全。
9
综合评价
1、大坝断面尺寸及坝高与设计不符,泄洪设施不满足设计要求,大坝工程质量评价为不合格,其他部分工程质量评价为合格;
2、运行管理评价为B级;
3、大坝防洪标准复核等级为C,厂房防洪标准复核等级为B;
4、大坝结
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