刚果民-主共和国ZONGOII水电站可行性研究报告.doc
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1、刚果民主共和国ZONGOII水电站可行性研究报告刚果民主共和国能源部中国水电建设集团国际工程有限公司中国中水北方勘测设计研究有限责任公司 批 准:杜雷功审 定:张军劳审 查:孙士英目 录第一章 综合说明11.1 绪言21.2 水文条件31.3 工程地质51.4 工程任务及规模61.5 工程布置及主要建筑物81.6 水力机械、电气及金属结构91.7施工组织设计101.8 水库淹没及工程永久占地121.9 环境保护及水土保持设计121.10工程管理131.11投资估算131.12财务评价141.13 结论141.14 工程特性表15第二章 工程建设条件192.1 水文202.2 工程地质212.3
2、工程建设其他条件31第三章 工程任务和规模333.1 工程建设的必要性和任务343.2 工程规模36第四章 工程布置及主要建筑物404.1 工程概况414.2 设计基本资料414.3 工程总体布置方案434.4 大坝及其附属结构的设计434.5 引水系统设计514.6 电站厂房设计594.7 主要工程量62第五章 水力机械、电工及金属结构635.1 水力机械645.2 电工一次735.3电气二次与通信865.4 金属结构88第六章 施工组织设计926.1施工条件936.2施工导流956.3料场选择与料场开采986.4主体工程施工996.5施工交通运输1026.6施工工厂设施1036.7施工总布
3、置1046.8施工总进度1046.9施工资源供应105第七章 水库淹没及工程永久占地108第八章 环境影响评价1108.1 总则1118.2 项目区环境概况1118.3环境影响预测评价1158.4 环境保护措施1228.5 环境监测与管理1268.6 环境保护投资1298.7 综合评价及结论1308.8 存在问题及建议131第九章 工程管理1329.1 管理体制与机构设置1339.2 工程管理范围和工程保护范围1339.3 工程主要管理设施1349.4 工程运用管理1359.5 运行费来源136第一章 综合说明1.1 绪言ZONGO II水电站位于刚果民主共和国(即刚果(金)下刚果省,为低坝引
4、水式水电站。拦河坝位于刚果河一级支流印基西(Inkisi)河上,距印基西河河口约5km;水电站厂房布置于刚果河左岸滩地,与刚果(布)隔河相望,距上游印基西河河口约1.6km。工程位置距首都金沙萨公路里程约130公里,距港口城市马塔迪约320km;拦河坝距上世纪六十年代建成的ZONGO水电站厂房约0.8km、大坝约2.5km,距当地有名的印基西河ZONGO瀑布约1.3km(均为沿河道距离)。ZONGO II水电站坝址控制流域面积14600km2,水电站设计水头125.0m,发电引水流量145.5m3/s,装机三台,单机容量50MW,总装机容量150MW,多年平均发电量约6.9亿kW.h。工程主要
5、建筑物包括首部枢纽建筑物(含拦河坝、泄洪冲沙闸、电站取水口等)、引水隧洞、调压井、压力钢管、水电站厂房和开关站等,其中拦河坝最大坝高25m,坝顶长约103.5m。ZONGO水电站建设总工期计划3年,包括输变电及金沙萨居民用电电力计量系统改造项目在内的工程估算总投资34992万美元。工程建成后,对缓解刚果(金)一些地区特别是首都金萨沙的电力供应紧缺局面以及刚果(金)的国民经济复苏与发展,将起到极大的促进作用。ZONGO水电站可溯的开发研究与勘测设计工作始于上世纪50年代(但受国内政局等因素影响,开发研究与勘测设计原有成果流失严重,可以收集到的且有利用价值的资料较少)。上世纪50年代,在建设ZON
6、GO水电站时,比利时人曾对ZONGO进行了规划、勘察与设计,并在ZONGO尾水建筑物上预留了ZONGO水电站取水口位置和相应的配套设施。此后,包括刚果(金)在内的不同国家的水电工作者,曾对ZONGO水电站开发进行过不同程度的研究与论证。2008年12月至2009年1月,应刚果(金)政府邀请,中国水利水电建设集团公司与中国中水北方勘测设计研究有限责任公司共同组成刚果(金)水电考察团,在刚果(金)政府有关部门的陪同下,对刚果(金)部分水电建设项目(重点对ZONGO电站)进行了考察,并形成了刚果民主共和国ZONGO II等水电站考察报告。2009年2月,根据刚果(金)政府拟利用中国政府贷款建设ZON
7、GO电站的意图,受刚果(金)政府相关部门委托,中国水利水电集团公司再次联合中国中水北方勘察设计研究有限责任公司,在以往研究工作及前次考察工作基础上,与刚果(金)能源部一起共同完成了本刚果民主共和国ZONGO水电站可行性研究报告的编制。根据刚果(金)政府与中水集团签订的有关协议,ZONGO拟由中国水电集团以EPC的方式进行开发。本可行性研究报告依据中国现行技术规范与标准编制。ZONGO水电站位于ZONGO水电站拦河坝上游,建成于上世纪六十年代,同样为低坝引水式电站。ZONGO水电站利用ZONGO瀑布落差裁湾取直引水发电,利用水头约65m。ZONGO水电站拦河坝位于ZONGO瀑布上游约800m,最
8、大坝高17m,坝顶长190m,水库库容80万m3;引水隧洞直径5.40m,长725.35m,引水流量145.5m3/s;ZONGO水电站厂房位于ZONGO瀑布下游约500m,电站装机五台,总装机容量75MW(313MW218MW),年发电量3.03.5亿kWh(相当于年利用小时40004600h)。ZONGO水电站的建设与运行经验(包括工程建设遗留的开挖断面和关于工程建设与运行的相关介绍等)是开发建设ZONGO水电站具有技术上具有可行的实物佐证,建设ZONGO水电站的相关基础设施也将为ZONGO水电站建设提供便利条件;本ZONGO水电站可行性研究报告编制的基础资料与评价成果,直接或间接的引用了
9、ZONGO水电站可以利用的资料。1.2 水文条件1.2.1流域概况及水文基本资料印基西河为刚果河的一级支流,发源于安哥拉北部,水量充沛,ZONGO水电站坝址处控制流域面积14600km2。印基西河流域地处丘陵地貌,地面高程一般为400500m。印基西河流域处于非洲大陆赤道附近,属典型的赤道雨林气候,年平均降雨1500mm2000mm。刚果(金)横跨赤道两侧,独特的地理位置除为刚果(金)提供充沛的水量外,也形成了刚果河流域年径流变化小的特点。刚果(金)一般每年有两个雨季和两个旱季:1月中旬5月中旬为大雨季,5月中旬9月底为大旱季,10月初12月中旬为小雨季,12月中旬次年1月中旬为小旱季。以34
10、月和11月12月为多雨月,而69月降雨最少,其降雨量仅占全年降雨量的3%左右。刚果(金)年平均温度2427,东部山地温度最低,但不低于10。温度年变化不明显,但日变化显著,相对湿度较大。首都金沙萨的月平均相对湿度变化在7283%之间,年较差为11%,即使在干季的七月,相对湿度仍可达79%。虽然在ZONGO水电站建设时,曾进行过水文测验,但随着ZONGO水电站的建成投产,该水文监测工作随之终止,相应的监测资料已经流失。据调查,ZONGO水电站投运后,工程运行方也未进行建筑物泄流与机组引用流量方面的统计与记录,加之受设备老化等原因影响,ZONGO水电站目前已不能满负荷运行,所以通过ZONGO水电站
11、获取ZONGO 水电站的坝址径流也不现实,ZONGO的水文基础资料只能依据 ZONGO水电站的一些原有设计成果取得(ZONGO水电站的原始设计资料已经流失)。ZONGO水电站坝址与ZONGO 水电站坝址之间没有支流汇入。1.2.2径流与洪水ZONGO水电站坝址控制流域面积 14600km2,地区年降雨量15002000mm,流域地处赤道附近,降雨充沛,植被较好,偏于保守的取径流系数0.40,则年径流量为88116亿m3,相当于多年平均流量278370m3/s。据ZONGO水电站介绍资料,坝址处最小流量60m3/s,洪水平均流量700m3/s,最大流量1750m3/s。由于ZONGO与ZONGO
12、两坝址相距较近,中间又无其他支流汇入,所以, ZONGO水电站坝址径流与洪水资料可以直接引用该ZONGO水电站坝址。1.2.3泥沙目前没有取得印基西河的泥沙资料。考察期间,正值雨季,印基西河水虽较浑浊,但据ZONGO水电厂管理人员介绍,ZONGO水电站转轮磨蚀并不严重,其最大30万小时的转轮磨蚀深度为3mm。鉴于ZONGO坝址与ZONGO坝址间河谷为岩石河谷,岩石致密坚硬,区间无支流汇入,两岸植被茂盛,不存在严重水土流失问题,综合ZONGO水库的拦沙效果,推测ZONGO水电站不存在大的泥沙威胁;工程投运后,汛期随上游来水下泄的部分悬移质泥沙,可能会在ZONGO水电站坝前库区内部分淤积,长期运行
13、后可能会占压部分水库库容,但预计影响比较有限。为 “把握”起见,在ZONGO水电站拦河坝设计时可预留适当的排沙设施。1.3 工程地质从目前已经收集到的资料来看,上世纪50年代比利时人在进行ZONGO水电站勘察设计时曾进行了地形图测量,安排了部分工程地质勘察等工作,但本次工作中仅收集到了有限的前期工作成果。1.3.1 区域地质概况工程区为丘陵地貌,地面高程一般400500m,地形切割深度数十米。刚果河为本区最低侵蚀基准面,水面高程为200220m。印基西河ZONGO水电站拦河坝坝址段坡降大,水流湍急。未收集到本区域地层资料,ZONGO II电站区域,沿印基西河有基岩出露,基岩岩性相同,为巨厚层-
14、厚层砂岩,紫色,细中粒结构,层理不明显,岩石坚硬致密,耐风化,节理稀少。覆盖层为壤土,含砂粒,厚度数米至十余米。推测ZONGO地区的紫色砂岩同属前寒武地层。推测工程区地震动峰值加速度(PGA)不超过0.05g。1.3.2 建筑物工程地质坝基范围松散覆盖层性状较差,但分布范围和厚度不大,易于清除。基岩为巨厚层砂岩,裸露或埋深不大,表部呈弱风化微风化状,构造不发育,初步判断清除浅部松动卸荷岩体即可作为低坝基础。以两岸出露岩体特征判断,河床及两岸岩体的渗透性均较差,推测表部卸荷岩体可能具有一定渗透性,深部岩体为微极微透水性,坝基不存在严重渗漏问题。节理不甚发育,延伸长度不大,闭合微张状,多无充填物,
15、渗透稳定性良好。两岸岸坡高度约5070m,主要由巨厚层砂岩构成。岩层产状平缓,节理倾角陡,难以形成倾向坡外的不利组合,边坡稳定条件好,现状稳定。隧洞洞线方向大致为SW263,洞径约7.0m,全长约2.78Km,沿线地面高程300500m,隧洞埋深一般为50150m。地层为古老的巨厚层、厚层砂岩(估计为前寒武地层)。呈单斜构造,岩层走向约NW300320,倾向SW,倾角510。隧洞出口附近岩体风化层厚度不大,进口区基岩被覆盖,岩体风化程度尚不清楚。节理12组,陡倾角,间距0.53m。初步判断隧洞围岩以、类为主,大约占8090%左右。、类围岩可能出现在隧洞进出口和断层发育位置,其比例1020%。厂
16、房位于刚果河左岸,一级阶地后缘;阶地地面高程222235m左右,宽度5080m,植被发育,生长有棕榈树。后缘为刚果河谷坡,上缓下陡,分界位置大体在280m高程附近。280m高程以下地形陡峭,坡度3050,基岩裸露,向刚果河上游方向沿岸岩石出露范围增大。厂区分布的地层主要有:基岩、第四系残积层和冲积层。从局部的露头观测到岩层产状为NW300320SW510。没有发现断层。构造裂隙不甚发育,现场观测到一组裂隙,其产状为:NE65SE85,裂隙面平直,无充填,一般间距0.53m。一级阶地地下水位埋深浅。1.3.3 天然建筑材料和施工水源坝址、电站厂房附近土料储量丰富,开采运输方便,不需要占用耕地。有
17、效层主要为第四系残积壤土,含有10%20%的砂粒,推测有效层厚度25m,表层无用的腐植层厚12m。刚果河漫滩和一级阶地,蕴藏有一定数量的砂砾石和砂料。印基西河左岸ZONGO I电站下游约300500m范围地形平缓,初步判断为印基西河一级阶地,可能蕴藏一定数量的砂砾石。在隧洞沿线和电站附近分布大范围巨厚层砂岩,在坝址和电站附近岩石出露,可以满足工程建设需要。岩石坚硬致密,节理不甚发育,推测能够满足混凝土骨料质量要求。隧洞开挖料也可作为混凝土骨料使用。据介绍,ZONGO电站混凝土骨料采用附近砂岩轧制(考察人员在现场也看到了该石料场和遗留在石料场内的石料轧制设备),居民住宅建设采用了刚果河ZONGO
18、电站厂房附近的砂料。印基西河水量丰富,满足施工用水,但水质有待进一步查明。1.4 工程任务及规模1.4.1工程任务ZONGO II水电站承担的主要任务为发电,其电力输送方向为刚果(金)首都金沙萨市,拟以220kv电压双回路接入距电站约70km的Kingatokob变电站。工程建成后,将缓解首都金萨沙市,进而缓解刚果(金)的电力供应紧缺局面,对刚果(金)的国民经济恢复与发展,将起到极大的促进作用。1.4.2工程规模(1)电站装机容量选择ZONGO II坝址与ZONGO I坝址间没有支流汇入,二者相距较近,区间汇流面积较小。因此,ZONGO II水电站的引用流量采用与ZONGO I水电站设计流量相
19、同,即145.5m3/s。考虑到ZONGO II拦河坝与ZONGO I拦河坝之间存在当地有名的ZONGO瀑布,预计ZONGO I设计时已充分考虑了电站引水对瀑布造成影响,考察期间未调查到ZONGO I电站引水对瀑布的影响。因此,估计按此确定ZONGO II水电站的引用流量是有保障的。ZONGO II水电站设计水头依据ZONGO I设计尾水位和电站厂房位置刚果河的水位差确定,计算ZONGO II毛利用水头不低于134.85m。初步计算ZONGO II电站设计水头为125.0m。确定ZONGO II水电站装机容量为150MW,依据ZONGO I水年利用小时确定ZONGO II水电站多年平均发电量约
20、6.9亿kWh(相当于年利用小时数约4600h)。(2)水库特征水位ZONGO II水电站上游水库特征水位以不影响ZONGO I水电站尾水位,即不影响ZONGO I水电站的正常运行为原则确定。ZONGO I水电站设计平均尾水位358.65m,最高尾水位360.65m,最低尾水位354.85m,据此确定水库正常运行水位356.00m,水库设计洪水位为358.17m(相应最大泄量700m3/s),校核洪水位361.18m(相应最大泄量1750m3/s)。1.4.3水库运用与洪水调节水库汛期调洪运用原则:汛期水库起调水位为水库正常蓄水位即溢流堰顶高程,当入库洪水流量小于或等于设计引用流量时,下泄流量
21、等于零,库水位维持在起调水位;当入库流量大于设计引水能力时,库水位升高到溢流坝顶,开始溢流下泄,冲沙闸参与泄洪。遇水库淤积严重或电站取水口前泥沙淤积严重且上游来水较大时,可开启冲沙闸冲沙。为减少电站取水口前的泥沙淤积,遇上游来水充沛或遭遇洪水时,宜先开启冲沙闸泄流。1.5 工程布置及主要建筑物 根据中国水利水电行业规范水利水电工程等级划分及洪水标准SL252-2000有关规定,确定ZONGO II电站属III等中型工程,主要建筑物按3级建筑物设计,次要建筑物按4级建筑物设计,临时建筑物按5级建筑物设计。工程首部枢纽由溢流坝、冲沙闸、非溢流坝及电站取水口等建筑物组成。溢流坝位于河道中部,冲沙闸、
22、电站取水口布置在左岸。拦河坝校核洪水水位361.18m,设计洪水水位358.17m,正常运行水位356.00m。溢流坝坝体在河床部分置于致密坚硬的砂岩地基上,溢流坝为无闸门控制的溢流坝。根据总体布置及电站引水要求,坝顶高程为356.00m(为电站正常运行水位),坝长60.00m,最大坝高20m。在溢流坝和左岸非溢流坝段之间布置2孔冲沙闸,孔口尺寸为4m4m,冲沙闸兼有泄洪作用,冲沙闸段宽16.00m,其上、下游设导墙与溢流坝隔开。下游导墙隔断下泄水流使出流平顺,不致于形成折冲水流。左岸电站取水口布置在拦河坝的上游约40m处,靠岸布置。取水口进口采用扩大式布置,由隔墩分成三孔,三孔为连通式潜孔布
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