某水电站改建初设.docx
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某水电站改建初设.docx
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某水电站改建初设
核定:
安勤
审查:
吉勇
项目负责:
林占举
水文、水能:
吉勇
地质:
杜守义
水工:
谢忠义张玉刚
水机:
林占举李金梁
电气:
陈永生
施工组织设计:
谢忠义
环境评价:
吉勇
概算:
陈永生
经济评价:
林占举
目录
1.综合说明…………………………………………………1
2.水文………………………………………………………13
3.工程地质…………………………………………………20
4.工程任务和规模…………………………………………22
5.工程布置及建筑物………………………………………35
6.机电及金属结构…………………………………………45
7.工程管理…………………………………………………58
8.施工组织设计……………………………………………59
9.环境评价…………………………………………………68
10.工程概算…………………………………………………70
11.经济评价………………………………………………101
附录:
某省水利厅、某省发展计划委员会文件甘水发[2002]526号“关于某县某渠改扩建一期工程初步设计报告的批复”
1综合说明
1.1概述
某县某水电站位于某县县城以北23km的某镇境内,是利用某灌区渠道陡坡处水头修建的一座渠道引水式水电站。
该水电站于1975年建成发电,曾为某镇部分村、社用电起到举足轻重的作用。
由于该工程运行年久老化失修,至1996年机组全部停运。
目前,机组虽仍在厂房,但由于多处失修,缺乏保养,水轮发电机组、厂房等濒临报废。
某灌区改扩建工程最近将要实施,遇此难得机会,某县水利水保局于2003年12月委托我公司进行某水电站初步阶段的设计。
1.2自然条件、水文成果
1.2.1地理及气候
洮河系黄河上游的一级支流,发源于某、青海两省交界处的西倾山东麓,由西南东流至某县折向北流,至永靖县汇入干流黄河刘家峡水库。
洮河干流全长673.1km,流域面积为25527km2,河道平均比降2.8‰,水力资源较为丰富。
洮河上游大部位于海拔3000~4000m以上的高原,沟浅谷宽,草木茂盛,河水较清,水量较大,属高原草原区。
洮河中游属甘南东部高山森林区。
南部山地分布有较广的天然森林,河流蜿蜒曲折,东流至某县折向西北形成大河湾,某县以上洮河南岸为降水高值区,且主要支流均自南岸汇入,使洮河水量和泥沙显著增加,而洮河北岸及某县河湾一带,大部分为少雨区,且植被较少,使洮河水量增加不多,沙量增加较多。
洮河下游处于陇西黄土高原的西部,为黄土丘陵区,大部分地区海拔在1900~2400m,山势低平,谷宽滩多,植被差,水土流失严重,干旱少雨,水量增加不多,而沙量俱增,为洮河泥沙的主要来源区。
某渠引水灌溉工程位于某县北部19km的洮河右岸一级阶地,地理位置东经103º58ˊ~104º5ˊ,北纬34º37ˊ,在自然地理上属于甘南山地洮某区。
灌区主要分布在某镇所辖牙利、西坝和山咀等三村及小寨乡所辖古城村等,海拔在2250~2268m,灌溉面积1.0万亩,分布在洮河右岸一、二级阶地上。
某渠引水灌溉工程取水口位于洮河右岸某村上游的素子沟口。
某县某水电站为渠道引水式电站,位于某渠桩号4+730处。
进水口距河源427.4km,位于某县县城以北约19km,控制集水面积15386.6km2,占洮河全流域面积的60.3%。
1.2.2水文
某水电站进水口处无水文测站,但其上游10km处有某县水文站,有1957~1998年42年实测系列资料,下游133.9km处有李家村水文站。
某县站和李家村站是某水电站水文分析计算的依据站,以此通过频率分析计算,得进水口处设计年径流,成果见表1-1。
某水电站进水口处洮河年径流频率计算成果表表1-1
统计参数
相应频率设计流量(m3/s)
均值(m3/s)
CV
Cs/CV
15%
50%
85%
113
0.29
2
145
110
79.8
1.2.3进水口设计洪水
通过对某县水文站1947年至1998年共51年实测洪峰资料系列,并计入1904年(2050(m3/s)历史洪水资料进行统计分析,推算得进水口断面多年平均洪峰流量620(m3/s),CV=0.62,CS=3.0CV,5年一次洪峰流量860m3/s,相应水位2269.80m;10年一遇洪峰流量1130m3/s,相应水位2270.28m;20年一遇洪峰流量1380m3/s,水位2270.70m;30年一遇洪峰流量1570m3/s,水位2270.98m;50年一遇洪峰流量1720m3/s,水位2271.22m;百年一遇洪峰流量1980m3/s,水位2271.66m。
1.2.4泥沙
某渠取水口断面多年平均悬移质泥沙输沙量73㎏/s,推移质量按悬移质的15%计取,则年输沙量300万t,含沙量0.87㎏/m3,在悬移质输沙量中,6~9月输沙量203.3万t,占全年的80%,大汛期7~8月两月悬移质输沙量123万t,占全年的53%。
1.3工程地质
渠线沿洮河漫滩二级阶地及一级阶地前沿通过,后又绕行至一级阶地的后缘,最后沿洮河二级阶地前缘陡坎行至水电站。
渠道通过段岩性主要为一、二级阶地堆积的具有二元结构的砂壤土、砂砾卵石层。
全段渠道经过多年过水,渠堤密实,淤积层已形成。
水电站前池、引水流道、厂房均置于洮河二级阶地基岩上,岩层为老第三系暗紫红色厚层状砾岩,较坚硬,地基条件良好。
地震基本烈度为七度。
1.4工程任务和规模
某县位于某南部,洮河中上游,定西市南部,地处甘南草原东麓与陇中黄土高原及陇南山区的接壤地带,大部分属西秦岭北部山区。
境内山峦环抱,洪水绕城东流,资源丰富,国道212线和省道徐合公路穿城而过。
某县区位优势明显,自古就有“西控青海,南通巴蜀,东去三秦”之说。
自古商贾贸易活跃,享有陇原“旱码头”之美称,是某南部待开发的一块宝地。
根据《某县水电农村电气化“十五”计划暨2015年远景目标规划》,由某县2000年电力系统电力电量平衡可知,当年最大负荷为23.85MW(不含高耗能负荷8MW),已建水电站在枯水期担负1.95MW,外网可能返供最大容量8.2MW,枯水期电力欠缺13.7MW;丰水期最大负荷15.15MW,已建水电站担负7.2MW,外网可能返供最大容量3MW,丰水期季节电力欠缺4.95MW。
因此,利用当地丰富的水力资源,积极开发小水电已刻不容缓,迫在眉睫。
某水电站装机800W,每年可向当地提供630万kW.h的电量,能够满足当地农户及乡村企业用电需求,为某县农村电气化事业做出贡献。
因此,兴建某水电站也是电力发展实现农村电气化的需要。
根据规划,某水电站建成后,将向某镇所辖牙利、西坝和山咀等三村及小寨乡所辖古城村供电,实现小水电代燃料生态保护工程,并与110kV地区电网联网,富余电量向110kV地区电网供电。
本水电站计划在2004年前后建成并投产运行。
综合本水电站在电网中的作用、资金和设备的合理使用及所选水平年应与国民经济五年计划相一致等因素,本水电站设计水平年定在2010年。
本水电站装机规模属小型水电站,其供电对象主要是农村生产生活用电。
参照现行《水利水电工程动能设计规范》的有关规定,本水电站的设计保证率采用P=85%。
1.5工程布置
水电站现装机容量为800kW,根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》的规定,工程等别为V等工程,属小
(2)型,主要和次要建筑物按5级设计。
按规范要求水电站设计洪水标准30年一遇,校核洪水标准100年一遇,由于厂房位置高于校核洪水,故进水口建筑物防洪标准按某渠进水口建筑物级别设计,只是主要建筑物级别比水电站高一级。
某渠灌溉工程属小
(一)型工程,主要建筑物为四级,次要建筑物为五级,设计洪水为10年一遇,校核洪水为20年一遇。
本工程由进水闸、引水渠、溢流堰、压力前池、泄水冲砂闸、引水流道、主副厂房和尾水渠等水工建筑物组成。
进水闸采用临河式型式,水电站设计流量11.76m3/s,考虑沿途灌溉用水及渗漏损失,进水闸设计引水流量为12.00m3/s。
渠首上游护岸长40m,砂砾石碾压堤身,M7.5砂浆砌石护坡,顶宽300cm,迎水边坡系数1:
0.75,背水坡边坡系数1:
1,护堤总高度920cm,其中基础埋深350cm。
渠首下游、引水渠左侧护堤长460m,砂砾石碾压堤身,C15砼护坡,顶宽300cm,迎水边坡系数1:
1.5,背水坡边坡系数1:
1,护堤总高度833cm,其中基础埋深350cm,堤顶坡降1/330。
水电站动力渠利用原某渠改建。
进水闸至水电站全长4710m,明渠纵坡为1/3000。
引水明渠断面经技术经济比较,采用浆砌石矩形断面和弧底梯形砼预制板衬砌两种型式。
断面几何尺寸按地质、地形条件分为三种型式,Ⅰ型为浆砌石矩形断面,渠深270cm,口宽405cm;Ⅱ型底弧半径174cm,圆心角67.380,边坡系数1:
1.5,渠深270cm;Ⅲ型底弧半径142cm,圆心角77.320,边坡系数1:
1.25,渠深290cm。
前池在原有水电站前池基础上修建,钢筋砼明槽引水。
主厂房按满足机组布置的要求布置,副厂房设在运行层,电气设备布置在其中。
1.6机电及金属结构
1.6.1水轮机型号的选定型号
电站设计净水头8.60m,经技术比较,选择立式轴流定浆水轮机,型号为ZD560a-LH-120。
1.6.2主接线的方式
0.4kV侧采用单母线,设两台升压变压器,10kV侧亦采用单母线接线。
发电机组型号SF400-16/1730。
两台水轮发电机通过各自的出口断路器将电流汇至0.4kV母线,由一台S9-1000/10型三相双线圈变压器将电压升至10kV,汇流后,由一回10kV线路送出。
接线简单清晰,运行方便,配置灵活。
若母线故障或检修时,需全厂停电。
1.6.3金属结构
渠首进水枢纽进水闸设钢闸门三孔,采用100kN手电两用螺杆式启闭机提升。
动力渠共7扇闸门,其中泄水冲砂闸闸门为250×300cm平板钢闸门,节制闸门为250×250cm平板钢闸门,泄冲闸为250×300cm平板钢闸门,这3扇闸门均采用50kN手动螺杆式启闭机;斗口4座,均选用50×60cm铸铁闸门,采用5kN手动螺杆式启闭机提升。
电站前池设300×200cm进水平板钢闸门两孔,用50kN手动螺杆式启闭机提升;泄水冲砂闸设150×150cm平板钢闸门一孔,用35kN手动螺杆式启闭机提升;拦污格栅及检修闸设叠梁闸门两孔;尾水管设叠梁检修闸门两孔。
1.7施工
本工程施工,其取水口在汛前开始施工,主汛前完成进水闸及护岸主体工程,故需施工围堰,围堰采用草土围堰。
Ⅰ型动力渠安排在护堤完成后施工。
其他动力渠及其建筑物、前池、引水流道、厂房的施工均远离河道,施工无导流问题。
本工程的施工,渠道仅为改、扩建,且渠线呈线型布设,其施工干扰少,而渠首进水闸、护岸(堤)、前池、引水流道、厂房的施工干扰较多,故在施工中要合理安排各单项工程的施工时段及施工程序,保证工程顺利实施。
本工程外来材料通过公路进行运输。
主要外购物资以某县物资公司供应为主,距工地约23km,现有国家正式公路及地方干线公路通至施工区,交通便利,能满足施工运输要求。
本工程场内运输亦以公路运输方式为主,工程施工现场及料场均有乡镇道路通过,个别路段稍作整修即可满足要求。
本工程渠道、前池为改建工程,引水流道、厂房为新建工程,工期以厂房施工为控制。
根据施工总进度安排,工程于当年2月开工至12月底竣工。
总工期11个月。
1.8环境评价
某水电站由于规模小,对当地自然环境不会造成较大的改变。
对社会环境无大的不利影响。
工程的兴建,必将增加当地群众的就业机会,清洁能源的利用也将有利于减少对林木的砍伐,进而促进对自然环境的改善。
因此,工程的修建对环境的有利影响远远大于不利影响。
1.9投资概算
采用某省水利厅甘水发(92)15号《某省水利水电工程设计概(估)算费用构成及计算标准》和甘水发(95)19号文关于颁发我省水利水电工程《费用标准》补充规定的通知,以及甘水规发(98)11号文关于颁发我省水利水电工程《费用标准》中有关系数修改调整意见的通知进行编制。
编制办法:
建筑工程采用某省水利厅1996年颁发的《某省水利水电工程概算定额》,设备安装工程采用水利部1992年颁发的《水利水电设备安装工程概算定额》(中小型)进行编制的。
本工程总投资为958.73万元,其中建筑工程536.47万元,机电设备及安装工程210.01万元,金属结构设备及安装工程48.73万元,临时工程57.96万元,其他费用59.91万元,预备费45.65万元。
1.10经济评价
根据国家计委、建设部《建设项目经济评价方法与参数(第二版)》、行业标准《小水电建设项目经济评价规程》(SL16-95)及现行财税制度,按照经济评价的简化方法,经分析计算,本工程单位千瓦投资8598元/kw.h,直供和上网电价为0.20元/kw.h;财务内部收益率(税后)为9.35%,大于《规范》规定的8%;财务净现值(税后)为150.71万元,大于零;投资回收期(税后)为10.23年。
经济内部收益率20.26%,大于Is=12%;经济效益费用比1.49,大于1。
工程运行后,每年平均发电量630万kw.h,可获企业财务收入105.0万元。
该项目的建成,对供电区内实施以电代柴、退耕还林(草),保护生态环境,巩固退耕还林成果,提高人民生活水平,促进该地区社会经济发展,将起到重要作用。
总之,该工程经济上合理,财务上可行,应早日开工建设。
某县某水电站工程特性表
序号
项目
单位
数量
备注
一
水文气象
(一)
水文
1
引水枢纽以上流域面积
km2
25527
2
利用水文系列年限
年
52
3
多年平均流量
m3/s
113
(二)
气象
1
多年平均气温
℃
5.7
2
年蒸发量
mm
1192.2
3
年降水量
mm
588
4
最大冻土深度
m
0.95
二
工程地质特性
1
主要地质岩性
砂卵砾石层
2
基本地震烈度
度
7
三
水电站动力参数
1
水电站型式
引水式
2
设计水头
m
8.60
3
最大水头
m
9.50
4
最小水头
m
8.00
5
设计引水流量
m3/s
11.76
6
装机容量
kw
800
7
保证出力
kw
580
8
多年平均发电量
万Kw.h
630
9
装机年利用小时数
h
7875
四
主要建筑物特性
(一)
引水枢纽
1
工程等级
Ⅴ
2
设计引水流量
m3/s
12.00
3
进水闸
①
闸门型式
胸墙式宽顶堰
②
闸顶高程
m
2272.00
③
闸底板高程
m
2266.30
某县某水电站工程特性表
序号
项目
单位
数量
备注
④
闸孔数量
孔
3
⑤
闸孔尺寸
m×m
3×1.3
宽×高
⑥
工作闸门型式
平板钢闸门
⑦
检修闸门型式
叠梁门
⑧
启闭机型式
手电两用螺杆启闭机
3台
⑨
启闭机容量
kN
100
(二)
引水渠工程
m
1
引水明渠
m
4228.5
①
浆砌石矩型渠(Ⅰ型)
m
454
②
砼预制板弧底梯型渠(Ⅱ型)
m
1456.5
③
砼预制板弧底梯型渠(Ⅲ型)
m
2318
2
建筑物
①
冲沙闸
座/m
1/16.5
②
节制泄水闸
座/m
1/20
③
涵洞、公路涵洞
座/m
6/415
④
斗口
座
4
⑤
排洪槽
座
5
⑥
架子车桥
座
3
(三)
前池
设计水位
m
2265.25
(四)
引水流道
1
引水流道型式
钢筋砼矩形明槽
2
引水流道长度
m
15.95
3
引水流量(单孔)
m3/s
5.88
(五)
厂房
1
厂房尺寸
m×m
7×21.3
2
水轮机安装高程
m
2255.80
3
发电机安装高程
m
2259.827
(六)
尾水渠
1
正常尾水位
m
2255.984
2
最低尾水位
m
2255.056
某县某水电站工程特性表
序号
项目
单位
数量
备注
3
尾水渠长
m
1100
4
尾水渠断面型式
梯形土渠
五
主要机电设备
(一)
水轮机
1
型号
ZD560a-LH-120
2
台数
台
2
3
额定出力
kW
435
4
额定转速
转/分
375
5
设计流量
m3/s
5.88
6
设计水头
m
8.60
(二)
发电机
1
型号
SF400-16/1730
2
台数
台
2
3
额定功率
kW
400
4
额定电压
kV
0.4
(三)
调速器
1
型号
DST-600
2
台数
台
2
六
施工特性
(一)
主要工程量
1
开挖土石方
万m3
12.22
2
回(夯)填砂砾石
万m3
10.22
3
砼及钢筋砼
m3
6413.4
4
浆砌块石
m3
7530.9
(二)
主要材料
1
钢筋
t
60.0
2
型钢
t
52.9
3
水泥
t
2828
4
木材
m3
46.4
(三)
劳动力
某县某水电站工程特性表
序号
项目
单位
数量
备注
1
总工日
万工日
8.33
2
施工高峰人数
人/d
220
(四)
施工总工期
年
1
七
经济效益指标
1
工程总投资
万元
958.73
电站部分投资
万元
687.83
灌溉、防洪投资
万元
270.90
2
单位千瓦投资
元/kW
8598
3
单位电能投资
元/kW.h
1.09
4
单位发电成本
元/kW.h
0.044
5
单位经营成本
元/kW.h
0.036
6
财务投资回收年限
年
10.23
7
财务内部收益率
%
9.35
2水文
2.1流域概况
洮河系黄河上游的一级支流,发源于某、青海两省交界处的西倾山东麓,由西南东流至某县折向北流,至永靖县汇入干流黄河刘家峡水库。
洮河干流全长673.1km,流域面积为25527km2,河道平均比降2.8‰,水力资源较为丰富。
洮河上游大部位于海拔3000~4000m以上的高原,沟浅谷宽,草木茂盛,河水较清,水量较大,属高原草原区。
洮河中游属甘南东部高山森林区。
南部山地分布有较广的天然森林,河流蜿蜒曲折,东流至某县折向西北形成大河湾,某县以上洮河南岸为降水高值区,且主要支流均自南岸汇入,使洮河水量和泥沙显著增加,而洮河北岸及某县河湾一带,大部分为少雨区,且植被较少,使洮河水量增加不多,沙量增加较多.洮河下游处于陇西黄土高原的西部,为黄土丘陵区,大部分地区海拔在1900-2400m,山势低平,谷宽滩多,植被差,水土流失严重,干旱少雨,水量增加不多,而沙量俱增,不洮泥沙的主要来源区。
某渠引水灌溉工程位于某县北部19km的洮河右岸一级阶地,地理位置东径103º58ˊ~104º5ˊ,北纬34º37ˊ,在自然地理上属于甘南山地洮某区。
灌区主要分布在某镇所辖牙利、西坝和山咀等三村及小寨乡所辖古城村等,海拔在2250~2268m,灌溉面积1万亩,分布在洮河右岸一、二级阶地上。
某渠引水灌溉工程取水口位于洮河右岸某村上游的素子沟口。
某县某水电站为渠道引水式电站,处于某渠上。
进水口距河源427.4km,位于某县县城以北约19km,控制集水面积15386.6km2,占洮河全流域面积的60.3%。
2.2气象
2.2.1气象特征
洮河流域地处中纬度内陆高原,属典型的大陆气候,具有冬春长、夏秋短、气温温差较大和无霜期短的特点。
流域上游地区寒冷,没有夏日酷暑,但冬季漫长;中游地区由高寒阴湿向温带半湿润过渡;下游地区由湿带半湿润向温带半干旱过渡。
从降雨分布来看,洮河流域上游年降水量为600~700mm,中游某县以上南岸为700~800mm,北岸为700~600mm,往下游降水量逐渐减少。
2.2.2气象要素统计
某水电站各气象要素以某县气象站1951~1980年的资料为依据进行统计,多年平均气温为5.7℃,一月平均气温最低为-6.9℃,七月平均气温最高为16.1℃,多年平均水温为7.3℃,最高月平均气温出现在七月,为15.2℃,多年平均蒸发量为1192.2㎜(φ20㎝蒸发皿观测),多年平均风速1.1m/s,最大风速24m/s,最大冻土深95㎝,无霜期平均无霜期平均为112天。
2.2.3冰情
根据某县站1954~1987年33年资料统计,一般11月上旬开始结冰,次年3月上中旬全部消融,在33年实测资料中只有6年封冻,封冻延续天数最长达33天,岸边最大冰厚1.78m,河心最大冰厚2.5m。
2.3基本资料
某水电站进水口处无水文测站,但其上游10km处有某县水文站,下游133.9km处有李家村水文站。
2.3.1某县水文站
某县站始于1941年1月由黄委会设立,在龙王台潭口,1949年10月停测。
1954年6月,由黄河水利委员会重设为某县水位站。
1957年移交某省农业厅水利局管理,1957年5月,基本水尺断面下迁815m,改为龙王台流量站。
1959年~1962年由定西专署农建局管理,1963年改为某省水利厅领导,1964年1月起至今归属某省水文总站,1970年改为某县水文站至今,水准基面为假定基面。
测验河段顺直段为800m,水流集中,最大水面宽100m,河床由卵石组成,基本水尺断面上游200m处有横跨基岩河床,基本水尺断面下游400m有急流,500m处有弯道急滩,对断面水流起消力控制作用,断面极为稳定。
基本水尺断面上游4km处有迭藏河汇入,发生洪水时水流较急,汇入后经大片滩地和卡口河段到测验河段,对本站水流有明显影响。
本站测流大多采用0.6h一点简测法,但每年也有5~6次精测,采用临时曲线法推
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