陕西省XX水电站工程初步设计.doc
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1、1 综合说明1.1工程简况XX县XX水电站位于陕西省XX县XX镇XX街。XX水电站坝址位于XX镇龙门村,电站引流溪沟和楠木沟水发电,经1995米隧洞至XX镇XX街龙滩桥下游左岸山坡。厂房位于楠木河左岸河边公路外。楠木河是汉江一级支流岚河上游支流。电站距XX县城85公里,有XXXX公路与县城相连,岚镇公路从该地经过,交通条件非常便利。XX水电站系低坝径流引水式电站,电站由低坝引水枢纽、输水隧洞、前池、压力管道及厂房、变电站等部分组成。工程开发的主要任务是发电,无其它综合利用要求。电站设计引用流量2.26m3s,设计水头103m,装机容量1890kw(3630),年平均发电量595.6万kw.h,
2、年利用小时数3151h,80%保证出力167.5KW。根据水电枢纽工程等级划分及设计安全标准(DL51802003)的规定,XX水电站工程规模为V等工程,枢纽永久性主要建筑物、次要建筑物及临时性建筑物均为5级,结构安全级别为III级。 工程区地理位置较偏僻,供、用电水平发展严重不足,丰富的水力资源没有得到有效的开发利用。在党的十七大精神的指引下,随着该地区经济的发展,充分利用水力资源、开发水电能源成为该地区的重要任务。近年来随着该地区工、农业生产的发展,促进了其他产业的迅速发展和经济、文化交流,使该地区国民经济发展的潜在优势得以逐步展现,人民生活水平有了一定提高,同时用电需求也越来越大。XX水
3、电站建成后,在一定程度上满足了地方电力的需要,同时也能带动地方水电事业的兴起和地方电力的发展:也符合XX县水电能源总体战略的部署和要求;对加快全面建设小康社会和社会主义新农村的步伐,促进该地区工、农业生产的发展,人民生活水平进一步提高起到重要作用。 2006年10月陕西省XX县阳光水电开发有限公司委托我院开展XX水电站工程初步设计工作。根据委托合同书的要求,我院组织设计人员到现场进行了踏勘和测量,认真分析了业主提供的有关设计基础资料,对坝址、厂址及引水系统进行了分析、比选,按照水电工程初步设计编制规程于2008年1月完成了初步设计报告。本报告编制工作全过程至始至终得到了安康市水利局、XX县水利
4、局等有关部门及阳光水电开发有限公司XX电站开发业主的大力支持和协助,对此我们表示衷心的感谢。1.2水文1.2.1流域概况岚河为汉江南岸一级支流,发源于陕西省XX县和重庆市城口县交界处的化龙山,由东南向西北经XX县、岚皋县和汉滨区注入汉江。岚河全流域面积2130km2,主河道长156km,平均比降6.03,主要支流有正阳河、渭道河、让河、楠木河、滔河、蔺河、四季河和东香河等。本流域南高北低,上游山岭纵横、河谷幽深、人口稀少;中下游为中低山区,地势较为开阔,人类活动频繁。流域内植被良好,上游有大片森林覆盖,流域内雨量充沛,年际变化较小,多年平均降雨量1050mm,多年平均径流量15.51亿m3。流
5、域内水土流失轻微,除河道行洪时河水浑浊外,终年清澈见底。XX水电站取水枢纽位于岚河上游,距已建的龙门电站厂房450m,是岚河支流梯级开发中的上游梯级电站。坝址以上流域呈扇形,由流溪沟、楠木沟汇集而成。坝址以上流域面积60.88km2,主河道长4.5km,平均比降52.2;厂房以上流域面积77.35km2。1.2.2气象岚河流域位于北亚热带边缘湿润季风气候区,由于地形高差大,兼有暖温带和中温带山地气候特征。冬季受蒙古冷高压控制,寒冷少雨雪;夏季受西伸太平洋副热带高压和河西走廊,四川盆地热低压控制,炎热多雷暴雨并伴有伏旱;春暖干燥,秋凉湿润并多连阴雨。总的气候特征为:气候温和、四季分明、雨量充沛、
6、无霜期长、热量充足、光照稍差。1.2.3径流楠木河流域无水文站。由于本流域岚河下游与其在自然地理、气象和下垫面条件具有一定相似性,且岚河流域内六口水文站有19592004年(插补延长)径流系列资料,资料系列长,代表性充分。采用水文比拟法转换六口水文站径流系列资料至电站坝址处,经计算,XX水电站坝址多年平均流量为1.375m3s,年径流总量为4350万m3。1.2.4洪水楠木河流域无实测洪水资料,XX水电站坝、厂址设计洪水以暴雨资料推求为主,同时按多法比较、综合分析、合理选用的原则进行确定。 根据计算结果,分析认为:由于电站坝、厂址控制流域面积相对较小,仅为六口水文站控制流域面积的3.5(坝址)
7、,采用水文比拟法已超出适用范围,同时,采用洪峰面积相关法仅与流域面积相关,与流域形状无直接关系,计算误差较大,而综合参数法其指数属经验取值,对于较小流域来说同样误差较大,设计流域属山区性河流,暴雨强度与洪峰流量关系密切,洪水陡涨陡落,采用暴雨推求法比较适合本地区中小流域洪水计算。1.2.5 泥沙楠木河属典型的山区性河流,坝址以上流域山峦起伏,峰高坡陡,峡谷幽深,河水湍急;河谷呈“V”形,受河床下切作用,高出河床面数米的岸坡基岩裸露;河床主要由砾石、卵石及大孤石等组成。流域内无水文站,取六口水文站泥沙资料进行分析,其悬移质多年平均输沙模数461tkm2,多年平均含沙量为0.634kgm3,经计算
8、,XX水电站坝址处多年平均悬移质输沙量为2.8万t,推移质输沙量为0.6万t。1.3工程地质1.3.1区域地质概况工程区位于岚河上游,河流向北西向流径该地,V形河谷,山高坡陡,山上生长有次生林,发育有小冲沟;山区型河流,河床纵向多跌坎,完整岩石段基岩裸露,很少有冲洪积物。本区属南秦岭加里东褶皱带的东南部本区地层主要为下古生界寒武系()地层1.3.2地质构造本区位于高滩兵房街复式向斜褶皱区的兵房街背斜区,被断层F18、F21破坏面貌不清,工程位于背斜轴的西南翼。1.3.3断层本区发育岚河逆断层组F18、北西向,与F3交于千家坪,在百好河内尖灭,在核桃坪与三星段发育成两条,平面状态呈弓形,但出露形
9、态不明显,破碎不剧烈,东北侧平行公布有F21,规模较F18为小。西南侧发育有岚河逆断层F3,岚河区内长40公里,倾向北东,倾角6065度,破碎带宽50100米,沿让河与XX河的分水岭上分布。1.3.4地震基本列度鉴于区内构造发育,结合安康市地震情况,建议该工程地震基本列度为7度考虑。1.3.5天然建筑材料河床中漂石经碎裂后,是优质石料、也可在韩河口或流溪沟一带开采优质石料辉长岩或闪长岩;就近开采灰质泥质板岩也可满足工程要求。当地无砂料,需外购,最近距离为松鸦一带。1.3.6结语该区未见大的不良地质问题,最大潜在影响是单斜岩层对洞室稳定的影响;其次是砂料匮乏,鉴于洞室直径不大,应该无大的影响。1
10、.4 工程任务和规模1.4.1程建设的必要性 (1)建设XX水电站,是XX县负荷增长的需要 XX县由于受区域经济落后和自然条件艰苦的限制,供、用电水平发展严重不足,丰富的水力资源没有得到有效的开发利用。全县小水电站年发电量不足5000万kw.h,XX镇经常出现停电、停水的现象,尤其是枯水季节。电力的缺乏严重制约了当地工农业生产的发展和经济的增长。近年来,随着渡船口电站的建成,全县的供、用电水平有了很大提高。全县工农业发展突飞猛进,经济不断增长,用电需求逐渐加大。 根据XX县“十一五”规划目标,在“十一五”期间,将重点加大对岚河上游的开发力度,加快推进干流电站的建设步伐,力促尽早陆续开工建设,并
11、带动其他支流规划电站建设,加速全县水电开发高潮的形成和带动载能工业的发展壮大,争取到2010年全县新增小水电装机3万kw以上。 岚河上游水力资源丰富,而已开发部分仅占蕴藏量的10,开发程度较低,已建电站规模小,无一处装机容量较大的骨干电站。全县电力建设基本状况是缺电,不能满足地方工农业发展的需要。因此,发展水电建设是解决XX县电力电量供需矛盾的主要途径,是保证全县国民经济可持续发展的关键。XX水电站建成后,发电直接送入XX县地方电网,在一定程度上满足了地方电力的需要,同时也能带动地方水电事业的兴起和地方电力的发展,也符合XX县水电能源总体战略的部署和要求。 (2)建设XX水电站,是XX县发展水
12、电能源,变资源优势为经济优势,脱贫致富的需要 XX县长期以来由于受经济封闭和电力不足的制约,丰富的水力资源无能力开发、工农业产值滞留徘徊,严重影响了XX县的经济发展。近年来,随着市委、市政府“药、水、游”三大产业发展思路,招来了众多的投资单位,给XX县丰富的水力资源开发带来良好的机遇。在XX县长远经济发展规划中,把加快开发XX县的水电资源,缓解电力紧张局面作为促进地区经济发展的增长点。目前,XX县地方电网已经形成,XX县的电力供给,将得益于华中和西北两大电网的电力调济保证。电站建成投入系统运行后,可在一定程度上缓解系统电力供需矛盾,能为XX县经济社会可持续发展提供一定的电力电量支撑,对当地经济
13、的发展起到良好的带动作用。通过发展水电能源优势产业,电能成为商品上网销售,变水电能源优势为经济优势,增加地方经济收入,改变山区经济贫穷落后面貌。从外电市场看,电力市场更为广阔,周边安康市(西北电网)、湖北十堰市(中南电网)等电网电力十分紧缺,电力供需矛盾十分突出,市场发展潜力很大。 (3)建设XX水电站,是建设社会主义新农村、维护社会稳定的需要 XX水电站工程的兴建可以吸引部分农村劳动力,当地农民可以直接参加电站建设,增加农民收入。同时,随着施工队伍进驻当地,能使当地农副产品销路、销量得到保证,使农民增收,进而改善当地农民生活水平。农民生活水平的提高,又将带动农村经济的发展,有利于加快社会义新
14、农村建设的步伐。同时,电站建成后,可提供新的就业岗位,对解决当地就业问题和维护社会稳定,也有一定的积极作用。 (4)建设XX水电站,是保护森林,改善生态环境的需要 XX水电站的建设将有效地改善工程区域内农村的供电条件,以电代柴、煤为供区农民调整改变燃料型式与结构创造了良好条件,可置换用于生产生活的烧柴、烧煤,有利于保护森林植被和退耕还林及秸杆还田,增加土壤水源涵养能力,减少水土流失,降低旱洪灾害发生频率,避免泥沙流失对水利工程和河道的淤积,同时也避免烧柴、煤形成的废气对大气环境的污染,保护森林植被,减少水土流失,改善生态环境,实现人和自然和谐相处。 兴建XX水电站符合国家能源发展方向和西部大开
15、发战略要求,对改善XX县发展国民经济电力紧缺问题,促进地方经济社会可持续发展,变资源优势为经济优势,脱贫致富,提高人民生活水平,改善生态环境,全面建设小康、和谐社会,维护政治社会稳定,都是十分必要和迫切的。1.4.2 工程的开发任务与效益本工程的开发任务为解决XX县电力缺乏。电站无其它综合利用要求,为单一发电功能的径流引水式电站。本工程装机容量1890kw,年平均发电量595.6万KWh,水量利用系数58.9,年利用小时数3151h。效益比较显著,对缓解XX县的用电紧张矛盾,促进XX县的社会经济发展将起到一定作用。1.4.3 供电范围及本电站在系统中的作用本电站供电范围为XX县。本电站装机规模
16、1890KW,可替代火电装机1890KW,在整个电力系统里边承担基荷,在一定程度上可缓解XX县电力紧张的局面,改善火电运行工况,降低火电煤耗。1.4.4装机容量本阶段拟定了1500KW、1890KW、2400 KW三个装机容量方案进行比较,通过动能经济比较及电力电量平衡,选择3*630KW方案作为推荐方案。 (1)从能量指标分析,随着装机容量增加,各方案的年发电量也相应增大,但年发电量的增量减小,根据现有水电站和2010年前后即将投产水电站的水库调节性能、装机容量及装机利用小时数分析,径流式水电站装机利用小时一般在35004500h左右,故电站装机容量为1890KW较为合适。 (2)从经济指标
17、分析,随着装机容量增大,静态总投资也相应增加。从单位千瓦投资和单位电能投资分析,装机容量增加时单位千瓦投资减小,而单位电能投资略为增加。从差值经济指标来看,装机容量由1890 KW增加到2400KW时补充单位电能投资小于装机容量由1500KW增加到1890KW时的补充单位电能投资,电站增加装机产生的效益正在降低,不宜再增加装机容量。 本阶段推荐1890 KW装机容量方案。 1.4.5 电站运行原则 XX水电站为无调节径流引水式电站,其上游无调节水库,因此,本电站在符合地方电网调度要求的同时,按河流来水以自身有利的方式运行,即以多发电为运行原则。1.4.6 电站泥沙 XX水电站坝址处多年平均悬移
18、质输沙量为2.9万t,推移质输沙量为0.6万t。电站为无调节径流式电站,坝前无蓄水库容,汛期泥沙在洪水的夹带下,随水流泄向下游,仅极少量泥沙进入引水渠,由于引水洞内设置沉沙池、冲沙闸,因此,汛期洪水时应抓紧时机利用多余水量冲沙,以防止渠道淤积和泥沙对水机流道的磨损。1.5 工程布置及主要建筑物1.5.1 工程等别及建筑物级别 XX水电站为仅有发电任务的径流引水式电站,电站装机容量为3630KW,根据水电枢纽工程等级划分及设计安全标准(DL5180-2003)的规定,XX水电站工程规模为V等工程,枢纽永久性主要建筑物、次要建筑物及临时性建筑物均为5级,结构安全级别为III级。1.5.2 洪水标准
19、根据水电枢纽工程等级划分及设计安全标准和防洪标准(GB5020194)的规定,本工程主要建筑物洪水标准见表2-5-l、2-5-2。1.5.3 坝址选择XX水电站取水坝初拟建在楠木沟与流溪沟交汇处下游约35m,坝址处河道顺直,比降约5;本阶段根据现场踏勘,坝址区河道比降大,河床及两岸地质条件较好。由于此段河道比降大,若取水坝下移200m,将减小发电水头8.m,不能充分利用水能资源,因此坝址不宜下移;若坝址往初拟坝址河道上移,但拟定坝线上游约35m处为楠木沟与流溪沟交汇口,泥沙多,水流不稳定,本次坝线拟定及坝顶高程确定已经充分考虑回水与交汇口衔接,因此坝址亦不宜上移。根据本工程实际地形、地质情况和
20、工程特点,本阶段拟定XX水电站取水坝设在楠木沟与流溪沟交汇处下游约35m,该段河道地形、地质条件利于取水枢纽布置。取水坝坝址大部分基岩裸露,无强风化层,基础可直接置于弱风化基岩上。其承载能力、渗漏、稳定、变形和抗冲刷可满足挡水坝的要求。1.5.4 工程总体布置XX水电站工程主要由挡水坝、沉沙池、引水建筑物及厂区建筑物组成。坝址位于楠木沟与流溪沟交汇处,厂区建筑物位于位于XX县XX镇XX街后楠木河左岸河滩阶地上。XX水电站采用低坝取水,在左岸坝肩引水隧洞内设沉沙池后经1995m引水隧洞引至半洞内式压力前池,再经约146m长压力管道至厂房发电。1.5.5主要建筑物(1)挡水坝挡水坝坝轴线垂直于河床
21、布置,坝轴线河床平均高程为1085.00m, 挡水坝最大坝高6.5m,溢流坝段长16.0m,溢流坝顶高程1087.50m,(2)沉沙池 根据该段河道左岸岸坡地形地质情况,沉砂池采用洞内单厢式,沉砂池顺左岸山体内布置。沉砂池由扩散段、沉砂段、收缩段组成,沉砂池总长40.0m,平均工作水深1.5m。沉砂池扩散段长5m,宽度由2m扩宽为4m,沉砂段长30.0m;沉砂池收缩段长5m,宽度由4m收缩为2m,坡率i=0.001,沉砂池底部设400400的冲砂廊道,廊道尾部接400冲砂管,出口设由400冲沙闸阀。 (3)引水隧洞引水隧洞沿楠木河左岸山体内布置,从进口经沉砂池再经蒋家梁至XX街楠木河里山坡止,
22、全长1995m。隧洞全部采用城门型(圆拱直墙型),由于电站引水流量小,根据隧洞最小施工断面要求,隧洞宽高=2m2.2m,隧洞过水断面2m1.6m,完全满足电站引水水量2.26m3/s的要求,隧洞进口底板高程1086.00m,出口底板高程1084.00m,全程纵坡11000。(4)前池前池位于XX镇XX街龙滩桥里山坡,部分沿山坡明挖而成。前池前接引水隧洞,后接压力管道。前池全长16.9m,宽4m,由池身段、进水室组成。池身段设于洞内,溢流堰设于洞内。前池正常水位1085.50m, 最高水位1085.90m,最低水位为1084.50m,前池总容积为138.6m3,有效容积为103m3 (5)压力管
23、道 压力钢管前接压力前池,后接电站厂房,沿厂房后侧山坡布置,钢管设计引用流量2.26m3s。压力钢管平面上近似呈“1”字形明敷布置,采用一管三机的联合供水方案。主管内径1000mm,支管内径500mm。钢材均采角Q235C,壁厚12mm。钢管主管总长146m,起始相对高差约尾102m,设镇墩2个,支墩22个,敷设角为45。明敷管段间采用滑动支承,其间距为6m。支管采用埋管型式,管槽底宽4.5m,采用300厚M75浆砌块石衬护。 (6)厂区建筑物厂区布置在XX镇XX街环镇村级公路外,厂区建筑物主要包括主厂房、变电站、宿办楼及河堤等。主厂房长29.1m,宽8.3m,净空高9.2m,室内地面高程98
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