xxxx水电站增效扩容 初步设计报告
xxx水利水电勘测设计室
二0一二年四月
xxxx水电站增效扩容 初步设计报告
审 定：
审 查：
校 核：
设 计：
xxx水利水电勘测设计室
设计丙级192248-sb
二0一二年四月
目 录
1 综合说明 .................................................. 1
绪 言 ....................................................... 1
1.1 现状分析与评价 ........................................... 2
1.2 自然条件、水文成果 ....................................... 3
1.3 工程地质 ................................................. 5
1.4 工程任务和规模 ........................................... 6
1.5 工程选址、工程总体布置及主要建筑物 ....................... 7
1.6 水力机械 ................................................ 8
1.7 发电机及其它电气设备 .................................... 9
1.8 金属结构 ................................................ 9
1.9 施 工 .................................................. 9
1.10 环境评价 ............................................... 9
1.11 投资概算 ............................................... 9
1.12 经济评价 .............................................. 10
1.13 其 它 .................................................. 11
2 水 文 .................................................. 15
2.1 流域概况 ................................................ 16
2.2 气 象 .................................................. 16
2.3 水文基本资料 ............................................ 16
2.4 径 流 .................................................. 16
2.5 洪 水 .................................................. 19
2.6 水能计算 ................................................ 21
2.7 泥 沙 .................................................. 22
2.8 厂址下游水位、流量关系 .................................. 22
3 工程地质 ................................................. 23
3.1地质勘察概况 ............................................ 24
3.2 区域地质概况 ............................................ 24
3.3 库区工程地质条件 ........................................ 24
3.4 坝址工程地质条件 ........................................ 25
3.5 厂房工程地质条件 ........................................ 26
3.6 天然建筑材料 ............................................ 26
4 工程任务和规模 ........................................... 28
4.1 概 述 ................................................. 28
4.2 工程建设的必要性 ........................................ 29
4.3 水利和水能 .............................................. 30
4.4 水库正常蓄水位与消落深度 ................................ 33
4.5 装机容量及机组机型选择 .................................. 33
5 工程布置及建筑物 ......................................... 36
5.1 设计依据 ................................................ 36
5.2 工程总体布置 ............................................ 39
5.3 主要建筑物 ............................................. 39
6 水力机械 ................................................. 45
6.1 水轮机及其附属设备 ...................................... 46
6.2 辅助机械设备 ............................................ 48
7 发电机及其它电气设备 ..................................... 50
7.1 接入电力系统方式和电气主接线 ........................... 51
7.2 主要机电设备选择 ....................................... 52
7.3 机电设备布置 ............................................ 57
8 金属结构 ................................................. 58
9 施工组织设计 ............................................. 60
9.1 施工特性 ................................................ 61
9.2 天然建筑材料 ............................................ 61
9.3 施工导流 ................................................ 61
9.4 主体工程施工 ............................................ 61
9.5 施工交通及施工总体布置 .................................. 62
9.6 施工总进度 .............................................. 63
10 环境保护设计与地质灾害预防 .............................. 63
10.1 环境保护设计 ........................................... 64 10.2 地质灾害预防 ........................................... 66
11 工程概算 ................................................ 67
11.1 编制说明 ............................................... 68 11.2 编制原则及定额依据 ..................................... 68 11.3 投资概算表 ............................................. 69
12 经济评价 ................................................ 75
12.1 概 述 ................................................. 75 12.2 财务评价 ............................................... 75 12.3 国民经济评价 ........................................... 77 12.4 综合评价结论 ........................................... 80 13 其 它 .................................................. 101
13.1 工程管理 .............................................. 101 13.2管理设施及管理办法 .................................... 103 13.3 采暖通风及消防 ........................................ 104 13.4 劳动安全与工业卫生 ................................... 107
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1 综合说明
绪 言
xxx水电站位于xxx阳明镇聚兴村，距xxx城25km，流域内草木茂盛，植被覆盖良好，流量稳定。
xxx电站技术改建工程主要为更换机电设备、变压器及改造厂房。xxx水电站业主于2012年2月向xxx水利局提出了xxx水电站进行技改的要求, 受xxx阳明镇xxx水电站委托，我室承担了本工程初步设计报告编制任务，根据该电站的现状结合业主的技改建设意见，对xxx水电站引水渠道及厂、坝址进行了水文、地质调查工作，对工程任务、工程规模、枢纽建筑物布置、水力机械、电气等布置作了进一步分析论证，并编制完成了《xxxx水电站增效扩容初步设计报告》，报告主要结论为：
1、xxx水电站工程坝址自然条件优越，流域降雨量充沛，坝址地形、地质条件满足扩容改造要求。
2、该电站始建于80年代，迄今已运行了30多年，电站设备落后、陈旧老化，使得电站运行存在安全隐患，发电效率低，水力资源浪费严重。为保证电站运行安全，为充分利用当地的水力资源，发展小水电，减少运行成本，增加经济和社会效益，对xxx水电站进行增效扩容改造是必要的。
3、坝址以上控制流域面积685km2，水库正常蓄水位107.75m（珠江水系高程系统，下同）保持不变，水库总库容24万m3，前池正常蓄水位107.3m，发电尾水位99.80m。设计最大水头7.8m，设计最小水头6.8m，设计水头
7.5m。电站原设计装机960千瓦，装机3台;改建后装机960千瓦，装机3台,不增加机组台数。
4、改建后电站年发电量可达350万千瓦时，改建后机组年利用3646
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小时。每年平均发电量比原设计近三年发电量（150万千瓦时）增加至200万千瓦时，电能增长率在20%以上。
本工程总投资383.78万元,其中：建筑工程147.89万元，机电设备及安装工程175.23万元，金属设备及安装工程17.49万元，临时工程7.12万元，独立费用15.87万元，基本预备费18.18万元，水土保持及环境保护工程投资2万元。水工建筑物占总投资的比例没有超过50%。
5、工程概算总投资383.78万元，单位千瓦投资3998元/kw，控制在4000元/kw以下，单位电能投资1.1元/kw2h, 新增电量投资1.92元/kw2h(在7元/kw2h以内),在可控范围。
1.1 现状分析与评价
1、电站基本情况
xxx水电站于1980年动工建设，1985年1月竣工送电。大坝采用水力自控翻板闸坝的迳流引水开发方式。建设座水泥浆砌块石重力坝，坝高8米，长80米。引水隧洞布置在大坝右岸，长300米，引用流量33.5立方米/秒，设计水头7.5米。建筑钢筋混凝土厂房1幢，尺寸；13.537.535.5(长3宽3高)，安装轴流式ZD760-LM-120水轮发电机3台，总容量960kw，保证出力231千瓦。
2、水电站运行现状、存在问题
xxx电站始建于80年代，迄今已运行了30多年，电站设备落后、陈旧老化，工程存在的主要问题有：（1）水轮发电机组为陈旧机型，总装机容量明显偏小，机组参数与电站实际情况不匹配，电站弃水严重；（2）水轮机转轮效率偏低，气蚀严重；（3）发电机线圈绝缘老化、温度偏高、绝缘等级偏低；（4）励磁系统为永磁励磁机，属于淘汰产品；（5）变压器为S7型高耗能变压器，损耗大；（6）电气主要设备落后，控制保护为老式控制
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保护屏柜。
上述问题使得xxx电站运行存在安全隐患，发电效率低，水力资源浪费严重。因此，为保证电站运行安全，充分利用水力资源，减少运行成本，增加经济和社会效益，对xxx水电站进行增效扩容改造是必要的。
3、对电站综合能效评价
我室多次派员实地勘察xxx水电站，多次查询电站运行资料和管理人员，并深入研究原设计文件图纸。发现xxx水电站扩机潜力大，xxx水电站近三年发电量统计情况表见表1—1。
表1-1xxx水电站近三年发电量统计情况表
该电站原设计装机容量960kw，设计年均发电量350万kw时，现实际运行多年近三年发电量只有150万kW2h时左右；多年平均利用迳流水量只有851万m3；致使一年中大量弃水，未能充分利用宝贵的水力资源。 按原设计相同的旬流量资料分析，该电站原设计装机960kw，装机3台;改造后可装机960kw，装机3台,不增加机组台数,改造后电站年发电量可达350万千瓦时。
本次主要改造内容：更换机电设备、变压器及改造厂房。
1.2 自然条件、水文成果
1.2.1 地理及气候
xxx水电站位于xxx阳明镇聚兴村，地理座标为东径114°59′16.87″，北纬24°20′16.01″。聚兴村是阳明镇边远又贫穷的革命老区，地处浰江中游，南邻阳明镇、西、北邻合水镇。距县城25公里。坝址以上集雨面积
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685km2，河流长度70.8km，河床坡降2.286‰，坝址位于xxx阳明镇兴聚管理区(浰江干流中游)，坝址以上集雨面积685km2，流域内草木茂盛植被良好，水土保持较好。xxx至xxx公路通过坝址、厂址对岸，交通便利。
浰江发源于浰源镇杨梅嶂，属亚热带季风型气候，受季风气候影响较为显著，具有山地气候特征，春季阴雨连绵，夏日高温热，秋季少雨，冬季严寒。年内气温变化辐度较大，多年平均气温为19．5℃，最低气温为-4．2℃，最高气温为39．9℃。流域内多年平均降雨量在1600㎜，多年平均蒸发量1390mm。
1.2.2 水 文
xxx水电站位于xxx阳明镇聚兴村，距县城25公里。坝址位于xxx阳明镇兴聚管理区(浰江干流中游)，坝址以上集雨面积685km2，河流长度70.8km，河床坡降2.286‰，
流域内草木茂盛植被良好，水土保持较好。xxx至xxx公路通过坝址、厂址对岸，交通便利。
设计洪水根据《手册》有关规定，采用瞬时单位线推求，工程所在地产流分区属I区，汇流分区属I区，具体计算根据《手册》的有关规定采用计算机编程完成。采用瞬时单位线法推求设计洪水。经计算，求得xxx水电站坝址设计洪水成果：5年一遇(P=20%)设计洪峰流量931m3/s,10年一遇（P=10%）设计洪峰流量1336m3/s，20年一遇（P=5%）设计洪峰流量1695m3/s，30年一遇（P=3.33%）设计洪峰流量1901m3/s，100年一遇（P=1%）设计洪峰流量2509m3/s，300年一遇（P=0.333%）设计洪峰流量3106m3/s。
本工程坝址集水面积685km2地区植被较好。因而选用悬移质输沙量侵蚀模数为200t/km2，则坝址多年平均悬移质输沙量为9.79万m3，推移质输沙量，按国内经验统计值，山区河流推移质输沙量为悬移质输沙量的15%～30%，本工程按25%计(按20年)为50.33t，则坝址总输沙量为179.77万m3。
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1.3 工程地质
1、区域地质概况
坝址位于xxx阳明镇聚兴村(浰江干流中游)，浰江发源于浰源镇杨梅嶂，干流走向由西北流向东南，经俐源、热水在合水镇老街口与和平江合，再经粮溪、林寨、在九龙口与鱼潭江汇合，至东水街口流入东江。区内构造线走向以北东向为主，无区域性大断裂通过，区内新构造运动主要以地表缓慢间歇性升降运动为主，未发现有新构造运动迹象，区域地壳处于相对稳定状态，根据《中国地震动峰值度区划图》（GB18306-2001）查得，本区地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度值为Ⅵ度。
2、坝址工程地质条件
坝址两岸山体地形总体比较对称，左岸相对较陡，为一较对称的“U”型河谷。坝址区右岸地形平坦，基岩出露差，均为第四系冲积层覆盖，根据地表测绘及坑探资料综合分析，右岸第四系全新统砂砾卵石层覆盖层厚度约1.0-2.0m；坝轴线处河床水位较低时见基岩裸露、表面基本无覆盖；坝址处出露基岩为白垩系上统茅店组二段（K2m2 ）砾岩,地层产状335°∠
25°，预估开挖深度（垂坡）：河床0m（基岩裸露），左岸砂砾石层厚0.5-1.5m，右岸残积亚砂土层1-2.0m，坝基持力层建议采用弱风化砾岩中上部。
3、厂房工程地质条件
发电厂房位于坝址右岸河床漫滩处，地形开阔，上覆地层为第四系冲积砂砾卵石层，厚约2m-3.0m左右，下伏基岩K2m2紫红色弱风化砾岩、地层
产状同前述，未发现有区域性大规模断层破碎带从发电厂房处通过，工程地质条件总体较好，发电厂房基础可座落于弱风化砾岩中上部。
4、天然建筑材料
坝址附近块石料丰富,可采掘于坝址左岸0.06km的上下游处,岩性为侏
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罗系中统漳平组二段(J2Z2)中厚层状灰白色长石石英砂岩夹粉砂质泥岩，该
料场灰白色长石石英砂岩质地坚硬、属硬质岩,据有关工程经验类比:弱风化长石石英砂岩天然重度25-25.5KN/m3、湿抗压强度30-35Mpa、软化系数0.70，力学性质较高，可选作块石料，储量＞0.5万m3，开采运输条件较好，能满足设计要求。
坝址附近河床砂砾石料丰富，有商业砂场，为砂砾石混合料场，可就地采掘。枯水期高出河水面1.0-0.10m。砂砾石成份以石英、砂岩为主，不含泥质和云母，砾石以中细砾为主，占60-70%，储量＞5万m3，砂以中粗砂为主，占30-40%，储量＞0.5万m3，质地优良，开采运输方。
1.4 工程任务和规模
1、工程任务和作用
随着xxx社会经济的快速发展，人民生活水平不断提高，对电力电量的需求将越来越大，尤其是近几年来，招商引资、工业快速发展，电力急剧增长。目前，xxx小水电开发现状是规模小，调节性能差，枯水期电力不足，严重制约经济的发展。根据xxx国民经济发展和《xxx小水电代燃料生态工程规划报告》以及《xxx“十二五”农村水电增效扩容规划报告》要求，电力不足仍是该县近期的主要矛盾。阳明镇xxx水电站是“十二五” 农村水电增效扩容规划主要电源点之一，故在xxx水电站技术改造增容十分必要的。
2、工程规模和效益
经综合分析论证，xxx水电站技术改造工程规模基本选定为：水库正常蓄水位107.75m，水库总库容为24万m3，校核洪水位（P=1%）109.73m，设计洪水位（P=5%）108.90m，前池正常蓄水位107.3m，发电尾水位99.80m。设计最大水头7.8m，设计最小水头6.8m，电站总装机容960kw。xxx水电
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站以发电效益为主，电站装机容量为33320kw=960kw，多年平均发电量350万kw2h，保证出力231kw，年利用小时3646h。
本水电站计划在2013年建成并投产运行。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 工程选址、工程总体布置及主要建筑物
1、工程等级及建筑物级别
xxx水电站技术改造工程是一座以发电为主，兼有灌溉、防洪等综合效益的水利枢纽工程。枢纽建筑物主要由水力自控翻板闸坝、发电引水系统及发电厂房等组成。本工程水库系年调节水库，水库正常蓄水位107.75m，水库正常库容24万m3，电站总装机960kw。根据《防洪标准》（GB50201-2000）及《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），水库为小型水库，电站为小型电站，枢纽工程等别属Ⅴ等，工程规模为小（2）型。大坝挡、泄水建筑物按5级建筑物设计，发电引水系统及发电厂房按5级建筑物设计，其它临时建筑物按5级建筑物设计。
2、洪水标准及洪水位
根据已确定的各建筑物设计级别,按《防洪标准》（GB50201-2000）、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）、《水电站厂房设计规范》（SL266-2001）以及《溢洪道设计规范》（SL253-2000）中有关规定，确定各建筑物洪水标准，各建筑物洪水标准及相应洪水位见表1-1。
表1-1 主要建筑物洪水标准及相应洪水位
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(注:引水建筑物进水口洪水标准同大坝)
3、发电引水系统
根据电站发电引水隧洞（有压隧洞）经济流速为2.5～4.5m/s，不衬砌隧洞一般小于2.5m/s，综合考虑衬砌段和不衬砌段水流流速，选择发电引水隧洞洞径为5.0m（不衬砌段洞径为5.6m）。
经计算：3台机满发时，最大水头损失为0.238m，占电站设计水头的3.17%，水头损失较为适中。
4、发电厂房
本工程厂房为地面式布置，由右岸原厂房拆除开挖而成，厂房基础座落在弱风化岩层上，工程地质条件较好。
厂房平面尺寸为 17.6638.737.7m（长3宽3高），机组中心距4.5m。根据地形，在保证河床过流宽度的同时，装机台数不宜过多，为便于施工，减少开挖工程量，本工程选定安装3台水轮发电机组，总容量为33320kw=960kw，采用轴流式水轮机，型号为水轮机型号：ZD560- LH-120，发电机型号为配套SF320-20型发电机水轮机室进口底板高程103.00m。厂房下游正常尾水位为99.80m，发电机层地面高程为108.39m，最大毛水头7.8m。本工程不单独设尾水渠，发电尾水可直接泄入下游河床。
1.6 水力机械
电站设计净水头7.8m，经技术比较，选择轴流式水轮机，型号为ZD560- LH-120。调速器选择微机自动调速，调速器型号为YWT-600。
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1.7 发电机及其它电气设备
三台主变压器单元接线方案，主变容量33400KVA，从本站架设一回10kv线路至和平变电站，导线采用LGJ-70。发电机组型号SF320-20型。
1.8 金属结构
xxx水电站金属结构设计包括：发电引水进水口栏污栅、进水口检修闸门和水轮机进水口金属结构。闸门的布置型式按《水利水电工程钢闸门设计规范》（DL/T5013-95）中有关规定。
1.9 施 工
本工程有阳明镇村道可通至电站，大坝至厂址需开公路。
场内临时施工道路修筑简单，用挖掘机修整后，可满足工程交通要求。
本工程整个项目布局紧奏，厂、坝一线比较集中，生活区布置在村民旧房，仓储系统布置在左岸，基础开挖弃渣运至左岸下游弃渣场。
工程项目紧奏集中，主要包括引水渠道，发电厂房和升压站，控制工程进度的关键项目是发电厂房。根据施工总进度安排，根据本工程的施工特点初拟总工期为12个月，即2012年12月30日～2013年12月30日。
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