XX电站工程可行性研究报告Word下载.docx
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1、坝以上控制集雨面积
2、代表性流量
设计保证流量
设计引用流量
KM2
m3/s
12
0.47
0.499
二、枢纽特征水位
1、大坝正常水位
Ⅰ坝
Ⅱ坝
2、厂房处河床正常水位
洪水位
M
201.46
200.80
41.50
45.80
调查取得,相当于P=1%
三、发电效益
装机容量
年均发电量
年利用小时
KW
万KWh
h
480
232.8
4850
1×
160,1×
320
四、主要建筑物及设备
1、大坝
型式
地基特性
坝顶高程
坝底高程
最大坝长
最大坝高
重力式浆砌石坝
岩石基础
198.96
9
2.5
196.80
15
4
2、进水闸
Ⅰ进水闸
闸顶高程
闸底高程
闸孔数
闸门尺寸
Ⅱ进水闸
开敞式
203.06
1
1.1×
1.6
202.60
1.5×
1.2
(b×
h),木质叠梁闸门
h),钢闸门
3、引水渠道
进水口渠底高程
渠道断面形式
长度
断面尺寸
坡降
最大过流量
正常走水深
201.06
200.00
矩形
220
3221
0.5×
0.6
0.8×
1.0
3/1000
0.176
0.835
0.4
0.8
Ⅰ号渠底
Ⅱ号渠底
Ⅰ号渠
Ⅱ号渠
h),Ⅰ号渠
h),Ⅱ号渠
Ⅰ、Ⅱ号渠
4、前池
正常高水位
最高水位
最低水位
底板高程
前池尺寸
191.137
191.637
190.637
189.972
2.8×
9.5
L)
5、厂房
厂房尺寸
厂房地面高程
地面式
13.5×
8.08×
5.5
46.20
(L×
b×
h)
6、主要金属结构设备
⑴压力管道
a主管长
公称外径
壁厚
b叉管长
长
⑵启闭机
台数
m
mm
台
270
630
7
426
螺杆工
7、主要机电设备
⑴水轮机
a型号
出力
设计水头
设计流量
b型号
⑵发电机
⑶变压器
型号
⑷输电线路导线
M3/S
CJ22—W—55/
7A
189
140
0.194
CJ22—W—70/
350
0.305
SFW160—8
SFW320—10
S7—400
S7—200
LGJ—35
10/0.4KV
五、经济指标
1、总投资
2、经济指标
⑴财务评价
财务内部收益率
财务净现值
⑵其它辅助指标
单位电能投资
单位千瓦投资
静态投资回收期
万元
元/度
元/千瓦
年
232.21
12.3%
18.44
0.998
4838
5.92
第一节水利计算
一、设计保证率的确定
根据XX省上饶地区水电勘测设计院编制的《乐安河流域洎水规划报告》(88年),本着该电站建成后能联网运行,有加工用电等季节性负荷,并同时考虑丰水期水能的充分利用,根据小型水电站的设计保证率的取值规定,选定该电站的设计保证率为50%。
二、设计年径流的分析计算
由于该站以上的流域内无实测资料,在水电站的下游63公里处的银山有一水文站,且有33年的径流资料,银山站与该站同在一条河流上,自然条件相似,且已知银山站控制的集雨面积为469km2,采用水文比拟法,可求得设计站的年平均流量,并通过年平均流量经验频率的计算,绘制年平均流量经验频率曲线,从而求得在设计保证率P=50%时,Qp=0.47m3/s
三、设计代表年的选择
从年平均流量经验频率曲线上查得:
1、枯水年:
水电站的设计保证率为75%(74年),Qp=0.31m3/s;
2、中水年:
取P中=50%(80年),Qp=0.47m3/s;
3、丰水年:
取P丰=25%(70年),Qp=1.08m3/s。
第二节水能计算
一、保证出力
以中水年日平均出力保证率曲线代表多年日平均出力保证率曲线,绘制成出力保证率曲线后,根据水电站设计保证率,可查得相应的保证出力值为68千瓦。
二、多年平均发电量
以中水年年发电量代表多年平均发电量,可得该电站多年平均发电量为232.8万度。
三、装机容量
根据保证出力值,确定最大工作容量,根据该站运行特点,确定季节容量,最后,综合考虑各种因素,确定该站的装机容量为480KW。
四、年利用小时
根据装机容量和年发电量,可求得年利用小时数为4850小时。
第三节设计洪水
一、设计洪水
由于本电站是引水式电站,大坝进水口利用低坝拦截河中来水,大坝只需比河床高1.0米,且坝上游无任何淹没;
另外,厂房处地势开阔,只要厂房在校核洪水位以上即可,综合以上两方面的前提条件,不需做设计洪峰流量计算。
二、洪水调查
考虑厂房做在河边,既不受淹,又要尽量降低位置,充分利用水头,经调查98年百年一遇的洪水位为45.80米。
第一节大坝和进水闸
该电站的引用流量一部分取自龙头河主流,一部分取自主流左侧支流。
经勘测,需做水坝内座。
Ⅰ号坝坝长9米,坝顶高程定为201.46m,渠道进水口底板定为201.06m。
Ⅱ号坝坝长15米,坝顶高程定为200.8m,渠道进水口底板定为200.00m。
一、大坝
(一)Ⅰ号坝
1、Ⅰ号坝断面拟定
大坝采用浆砌石重力坝,坝体采用75#浆砌石块,迎水面采用30cm厚150#砼进行防冲刷保护,底层用50cm厚砼与岩基连接,Ⅰ号坝的具体尺寸,见Ⅰ号坝横断面图。
2、Ⅰ号坝坝体材料用量
每米长坝体所需材料重为:
75#浆砌石:
2.43m3
150#砼:
2.72m3
(二)Ⅱ号坝
1、Ⅱ号坝断面的拟定
Ⅱ号坝位于主流上,因此,大坝型式采用浆砌石重力坝,坝体采用75#浆砌石,迎水面采用30cm厚的150#砼做防渗面板,溢流面采用30cm厚的150#砼进行防冲刷保护,底层采用50cm厚150#砼与岩基连接。
具体尺寸见Ⅱ号坝横断面图。
2、Ⅱ号坝坝体材料用量
每米长坝体所需的材料量为
5.43m3
3.87m3
二、进水闸
(一)Ⅰ号进水闸
1、进水闸的布置及设计
采用开敞式进水口,进水闸与坝轴线成45°
角布置在水坝的右岩,闸址与岩石连接。
进水闸底板高程为201.06米,闸边墙顶高程为203.06m,闸边墙长3.0m,闸门板采用简易的木闸门。
具体尺寸为Ⅰ号进水闸布置图。
2、进水闸材料用量:
(1)松木闸门板壹套:
厚8cm,长110cm,高160cm。
(2)边墙150#钢筋混凝土:
12.3m3
(3)闸底板75#浆砌石(50cm厚):
1.5m3
(4)闸底板150#砼(10cm厚)和闸室前截水墙150#砼(20cm厚)共计1.0m3。
(二)Ⅱ号进水闸
1、进水闸的布置
采用开敞式进水口,与大坝同轴线布置在大坝的右岸,闸址与岩石连接,闸底板高程为200.00m,闸边墙高程定为202.60m,闸边墙为5.0m,具体尺寸见Ⅱ号进水闸立面布置图。
2、进水闸设备及材料用量
(1)启闭机:
采用螺杆式启闭机一台,启闭力为2号,闸门采用平板钢闸门,平面尺寸(b×
h)为:
1.2米。
(2)工作桥、边墙150#钢筋混凝土:
38m3
(3)闸底板75#砼(10cm厚)和闸室前截水墙150#砼(20cm厚):
1.8m3
第二节渠道、渠道建筑、前池和压力管道
一、渠道
(一)Ⅰ号坝引水渠
1、Ⅰ号坝引水渠的引用流量
Ⅰ号坝以上控制的集雨面积为1.5km2,Ⅰ号坝的引水渠主要引用枯水期Ⅰ号坝拦截的枯水期的流量,根据第二章中确定的装机和选择的机型,机组的最大引用流量为0.499m3/s,考虑加大渠道断面有利于调节流量,并考虑渠道的沿程渗漏和蒸发损失的流量,最后确定渠道的最大引用流量为0.835m3/s,因此,根据Ⅰ号坝控制的集雨面积和Ⅱ号控制的集雨面积各为1.5KM2和12KM2,确定Ⅰ号坝引水渠的引用流量为0.15m3/s。
2、引水渠的断面设计
引水渠长220米,渠道采用沿山腰布置,开挖后用150#砼进行浇筑,渠道纵坡采用3/1000,横断面为矩形断面。
由附录Ⅱ表Ⅱ—3,渠道边坡采用砼浇筑后,糙率n=0.017,查表10-6,i=
,
,则流量率K=
设底宽b=0.5m,用试算法求水深h,假设h=0.4m,则:
渠道过水断面W=b×
h=0.5×
0.4=0.2(m2)
湿周:
x=b2h=0.5+2×
0.4=1.3(m)
水力半径:
R=
(m)
查附录Ⅱ表Ⅱ-2,当n=0.017,R=0.154m时,C=41.00
验算流速率:
K=WC
=0.176m3/s>
Q=0.15m3/s,满足要求。
验算流速是否在允许范围内
V=
m/s
查附录Ⅱ,表Ⅱ-1,对于砼,不冲流速在8m3/s以内,查表10-3,不淤流速为0.42m3/s,计算流速值在允许的范围内,满足要求。
因此,渠道的断面在加上0.2m超高的情况下,宽×
高为:
0.6米。
具体尺寸见I号引水渠断面图。
3、引水渠工程量及衬砌材料用量
每米长土方开挖量为:
2.66m3
每米长所用150#砼为:
0.19m3
每米长所用75#浆砌石为:
0.35m3
(二)Ⅱ号坝引水渠
1、Ⅱ号坝引水渠的引用流量
从前面计算分析得知,机组的引用流量为0.499m3/s,则Ⅱ引水渠的引用流量为0.499m3/s。
引水渠长3221米,其中明渠2881米,隧洞340米,渠道沿山腰布置,开挖后山坡土方段用75#浆砌石衬砌后,再用150#砼进行浇筑,岩石段开挖后直接用150#砼进行浇筑,隧洞段开挖成方圆形后,按边墙衬砌,洞顶按不需衬砌进行设计。
渠道纵坡采用3/1000横断面为矩形断面。
由附录Ⅱ表Ⅱ-3,查得糙率n=0.017,查表10-6,i=
(m3/s)
设底宽b=0.8米,用试算法求水深h,假设h=0.8,则:
h=0.8×
0.8=0.64(m2)
渠道湿周:
x=b+2h=0.8+0.8×
2=2.4(m)
查附录Ⅱ表Ⅱ-2,当n=0.017,R=0.27m时,C=45.85
=0.835m3/s>
Q=0.499m3/s,满足要求。
因此在渠道的断面加上0.2m超高的情况下,宽×
1.0米,具体尺寸见Ⅱ号引水渠断图。
⑴岩石段
每米长岩石开挖量:
1.996m3
每米长150#砼用量:
0.3m3
⑵山坡土方段
每米长土方开挖量:
4.885m3
⑶隧洞段
1.80m3
二、渠道建筑物
渠道环山绕行,山坡上常有雨水流入,因此,在沿渠地形合适处,如有冲沟的地方,修建侧向溢流堰或放水闸,并同时将放水闸和排沙闸门结合起来,在排沙闸门处,渠底须凹下50cm。
根据勘查,需在6处地方修建侧向溢流堰,4处修建排沙闸门。
三、前池
1、前池的布置
根据地形、地质条件及运用要求(包括排沙、泄水等)等方面的综合考虑,前池应布置在天然地基上,前池的总体布置由于受地形限制,为缩短压力水管的长度,将其进水室和引水渠道布置成直角。
见前池总体布置图。
2、前池控制水位和各部分尺寸的确定
⑴前池控制水位
渠道末端底板高程:
200.00-3.221×
3=190.337m
渠道末端正常高水位:
190.337+0.80=191.137m
前池正常高水位:
191.137m
进水室的正常水位:
191.137-0.30=190.837m
进水室的最低水位:
190.837-0.2=190.637m
前室的最高水位:
191.137+0.5=191.637m
⑵各部分的尺寸
a.进水室
进水室宽度
假设压力水管的管径为0.6m,进水室净宽一般为压力管径的1.5~1.8倍,即有1.1米宽就可以,但考虑适当加大前池的宽度,有利于调节流量,最后确定进水室宽度为2.8米。
进水宽长度:
按小型水电站2—5米选择,选定该站进水室长度为4.0米,进水室底板高程:
D进度=Z进最低-
式中:
Z进最低——进水室量低水位。
V——流速,取0.8米/秒
D——管径,取0.6m
α——进口处压力水管轴线与水平夹角,水管与压力墙垂直,则cosα=1
则D进底=190.637
前池压力墙和挡水墙的顶部高程
D池顶=Z最高+安全超高
则:
D池顶=191.637+0.4=192.037m
b.前室
前室的宽度:
取与进水室的宽度一样,为2.8m
前室的长度:
一般为前室宽度的2.5~3.0倍,
则为:
3=3.3米,取4.5米。
c.溢流堰
溢流堰前沿长度B=
Q溢——最大下泄流量,为水轮机的最大流量0.826m3
M——流量系数,采用实用剖面堰,取1.7
HO——堰顶水头,取0.3m
则B=
=2.96m,取B=5米。
3、前池挡水墙设计
⑴挡水墙尺寸拟定
具体尺寸详见前池挡水墙横断面图。
前池挡水墙基础开挖至岩石后,挡水墙迎水面采用20cm厚150#砼作防渗面板,底部采用20cm厚150#砼作垫层,墙身采用75#浆砌块石进行衬砌。
⑵挡水墙稳定计算
a.抗滑稳定计算
自重W1=1.8×
2.2=1.98吨
W2=0.6×
2.77×
2.2=3.66吨
W3=1/2×
1.2×
土压力P土=
吨
水压力P水=
扬压力P扬=
地基为火成岩,f取0.7
则,K抗滑=
略小于1.05。
由于此处忽略了墙后的被动土压力,因此,认为可以满足抗滑稳定的要求。
b.抗倾稳定计算
稳定力矩:
198×
0.9=1.8吨·
米
3.66×
1.5=5.49吨·
0.8=2.93吨·
小计:
10.22吨·
倾覆力矩:
0.44×
0.4=0.18吨·
4.12×
0.96=3.96吨·
2.58×
1.2=3.1吨·
7.24吨·
则,K抗倾=
>
K=1.3
满足抗倾稳定的要求。
⑶挡水墙所需材料用量
每米长挡水墙所需的材料:
0.5m3
75#浆砌块石:
3.73m3
四、压力管道
1、压力管道的类型及布置方式
根据该电站的技术参数,决定选用钢管作压力管道,压力钢管采用联合供水,并按正向进水的方式,为两台水机供水。
2、压力管道经济直径选择和管壁厚度确定
⑴经济直径选择
D=
Q——压力水管的最大设计流量(m3/s)
H——水电站的毛水头,为144.137m
取D=0.6m
同理,叉管的经济直径为0.6m和0.4m
⑵管壁厚度确定
H设——设计水头(m)
D——钢管内径
[δ]——钢材允许应力,取975kg/cm2
——接缝的坚固系数,取0.9
毫米
取δ=0.5毫米,加2毫米锈蚀厚度,钢管管壁厚度为7毫米。
同理,叉管的管壁厚度也取7毫米。
3、压力管道的支承方式
压力管道采用露天式钢管,用镇墩和支墩进行支承。
镇墩设五个,分别设在进口转弯、出口转弯各1个和中间处3个,采用150#砼重力式结构的镇墩。
支墩每隔14米安排一个,共计12个,底坐采用75#浆砌块石,支墩的支承面包围管径的部分用150#砼。
4、压力钢管及支承结构所需材料
⑴钢管:
根据定型产品,选公称外径630mm,公称厚度7mm的钢管270米,重量29.174吨。
公称外径630mm,公称壁厚7mm后叉管15米,重量1.621吨。
公称外径426mm,公称壁厚7mm的叉管15米,重量1.093吨。
三项小计31.888吨。
⑵镇墩砼
150#砼每个按底面1.5×
1.2米,高2.2米算,5个镇墩共计20m3。
⑶支墩
75#浆砌块石,每个按底面1.2×
1.0米,高2.2米算,12个支墩共计32m3。
第三节发电厂房
一、厂区总体布置
电站厂区主要有厂房、引水管道、尾水架管、主变压器和对外交通线路、管理房等,详见工程枢纽平面布置图。
二、厂房布置
由于机组采用的混流式水轮机,而且水轮机和发电机是直联的,由厂家提供的水轮发电的安装布置图可知,机组轴线与厂房纵轴垂直布置,与进水管轴线平行。
把配电盘布置在两机组之间,在厂房尾水管出口一侧。
三、厂房主要尺寸的确定
1、厂房长度
根据厂家提供的水轮机安装布置图,考虑大门至机组间的空地留作修理间,取4.0米,则厂房长度为13.5米。
2、厂房宽度
由安装布置图可知,厂房宽度定为8.08米,因此厂房的面积为114.4m2。
一、交通工程
该电站有100米对外公路需修建,需回填400m3砂卵石,且需新建仝平板桥一座,长28米。
二、管理房
根据电站建成后,生产的需要,拟建单展管理房一幢,面积80m2。
三、临时工棚
根据建设时贮存材料的要求,需搭建临时工棚180m2。
第一节发电设备
一、主机选择
1、原始资料,电站设计水头144.137m,净水头138m,引用流量0.499m3/s,装机容量480kw,平均发电量232.8万度。
2、机组台数确定:
由电站所在地理位置及地区条件,电站无调节性等特点,为考虑运行灵活性和水轮机能在最佳工况下运行,拟配两台机组为宜,且选择一台小机组,一台大机组。
3、机型选择
查机型谱,确定机型。
壹台CJ22—W—55/1×
7A型水轮机,H=140m,Q=0.194m3/s,N=189KW,配发电机SFW160—8,调速器CJT—1000,阀门Z941H—1.6。
壹台CJ22—W—70/1×
9型水轮机,H=140m,Q=0.305m3/s,N=350KW,配发电机SFW320—10,调速器CJT—1000,阀门Z941H—1.6。
二、防雷保护
防雷保护范围
1、对于升压站主变压器选用FS—10阀型避雷器保护。
2、对于发电机低互侧,选用FS—0.38阀型避雷器保护(控制屏上已有)。
3、对于厂房,采用避雷针保护,厂房顶采用两根有效高度为7米,间距为10米的避雷针进行保护。
第二节输变电设备
一、变压器选择
根据装机容量,功率因数cos
=0.8,选择200
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