本科毕业设计-甘肃省永昌县东河河湾梯级电站月牙崖水电站工程设计方案说明文本报告.doc
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1、- 甘肃省 永昌县东河湾梯级电站月牙崖水电站工程初步设计报告某某省设计院- 甘肃省 永昌县东河湾梯级电站月牙崖水电站工程初步设计报告目 录1 综合说明11.1概述11.2 水文、气象11.3工程地质51.4工程任务和规模91.5 工程布置及主要建筑物101.6 水机、金结、采暖通风及消防141.7 电气151.8 工程管理161.9 施工组织设计161.10 环境保护、水土保持及安全181.11 工程招标建议201.12 概算201.13 经济评价202 水文、气象272.1 流域概况272.2 年径流292.3 洪水332.4 泥沙373 工程地质393.1区域地质概况393.2 工程地质条
2、件与评价443.3 天然建筑材料及施工用水473.4 结论484 工程任务和规模504.1 河流规划504.2电力发展规划及工程建设的必要性514.3 水利、水能计算554.4 电站运行方式及能量指标585 工程布置及主要建筑物605.1工程等别及标准605.2工程选址及工程总布置615.3 主要建筑物设计656 水机、金结、采暖通风及消防766.1水力机械766.2 金属结构846.2.3 压力钢管856.3 采暖与通风856.5 消防877 电 气897.1 接入系统设想897.2 电气主接线897.3 厂用电接线907.4 主要电气设备907.5 自动控制927.6 通信927.7 防雷
3、保护与接地928 工程管理948.1 管理机构及人员编制948.2 行政管理及生活区建筑面积948.3 主要管理设施959 施工组织设计979.1 施工条件979.2天然建筑材料999.3施工导流1009.4 主体工程施工1009.5施工交通及施工总布置1029.6 施工总进度10310 环境保护与水土保持10510.1环境保护10510.2 水土保持11211 劳动安全与卫生11811.1 依据和设计原则11811.2 劳动安全11811.3 工业卫生12111.4 安全卫生设施12312 工程招标12412.1 招标范围的确定12412.2 招标组织形式12412.3 招标形式12412.
4、4标段划分12413 工程投资概算12713.1编制说明12713.2概算附表13214 经济评价15914.1 概述15912.2 财务评价15912.3 国民经济评价16412.4 综合评价1651 综合说明1.1概述肃南县月牙崖水电站地处甘肃省肃南裕固族自治县境内石羊河水系东大河中上游,属东河湾梯级电站中的第一座电站,电站总装机3600KW,距离永昌县城约40km。根据防洪标准(GB50201-94)和水利水电工程等级划分及洪水标准(SL252-2000)的规定,工程为小(2)型等工程,工程建筑物均按5级设计。月牙崖水电站建成后,通过头坝变电所并入永昌电网运行,对永昌县和肃南裕固族自治县
5、地方经济的发展,增加地方财政收入,确保地方工农业与各乡镇企业用电将起重要作用。根据东河湾梯级水电站工程可行性研究报告,从皇城水库电站至大干沟水电站之间河段分四级进行开发,依次为月牙崖水电站、东河湾一级水电站、东河湾二级水电站和东河湾三级水电站。随着西部大开发的进程,永昌县工农业生产及人民生活对电力资源的供需矛盾日趋加剧,为了进快解决能源短缺的问题,受月牙崖水电开发有限责任公司委托,我院在东河湾梯级水电站工程可行性研究报告的基础上,于2007年5月编制完成了东河湾梯级电站月牙崖水电站工程初步设计报告。2007年10月17日,金昌市发改委组织专家对初设报告进行了审查,审查基本同意初设报告,但对部分
6、问题提出修改意见,我院根据修改意见对初设报告进行了补充完善。1.2 水文、气象1.2.1 流域概况 东大河流域位于祁连山北麓,是石羊河水系的第二大支流,南以祁连山的冷龙岭为界并与大通河相依,东以西营河为邻,西与西大河相连,北部是石羊河干流。在北纬37363810和东径1012110324之间,流域内地势由西南向东北倾斜,可分为三个自然地貌单元:祁连山区和走廊中部山区,祁连山地势高,海拔高约在3000m以上,年降雨量在300mm以上;流域内有皇城、洋翔盆地,皇城盆地地势高面积大,年降雨量在400mm以上,是良好的牧场。洋翔盆地位于东大河峡谷中,面积较小,盆地已开垦为农业区;年降雨量在200mm以
7、下,以灌溉农田为主。 东大河干流上游直河、斜河交汇口以下至东大河旧渠首段河道,河道总长30km,总落差414m,水能理论蕴藏量42MW。为充分利用东大河的水资源和水力资源,已在东大河干流皇城滩盆地出口处修建有皇城水库,其水库的主要作用是蓄丰补枯,与下游金川峡水库联合调度,以保证下游金昌市工农业用水和东大河干流上水电站的运行要求。所以经水库调蓄后的下泄流量比较稳定,对下游东大河的水力资源开发创造了良好的条件。1.2.2 气象 东大河地处祁连山区,河流地形高差悬殊,深山区海拔高程25004000m以上,属寒冷半湿润气候到高寒湿润气候,年平均气温1.20.2,最热月七月平均气温14.313.1,最冷
8、月一月平均气温-13.1-14.3,年降水量300600mm,年日照时数2200h。浅山区海拔高程20002500m,属寒冷干旱气候和寒冷半干旱气候,年平均气温4.61.2,最热月平均气温17.413.1,最冷月平均气温-10.1-13.1,年降水量150300mm,年蒸发量12601050mm,年日照时数22002880h,无霜期136103d。1.2.3 径流东大河径流主要靠降水和冰雪融水补给,产流于山区,耗水于平原。月牙崖水电站引水枢纽位于皇城水库坝后,区间无支流汇入,因此,电站年径流的确定直接采用皇城水库径流分析成果。根据皇城水库调节年度(1954年7月2005年6月)n=51年径流系
9、列资料,经统计分析参数如下:Q09.00m3/s Cv0.18 Cs=2Cv电站引水枢纽处不同频率年径流成果见表11,设计年径流分配成果见表12。月牙崖水电站设计年径流成果表表1-1 F (km2)统计参数Qp(m3/s)Q0 (m3/s)CvCs/CvP=15%P=25%P=50%P=75%P=85%10309.000.18210.810.18.917.927.32月牙崖水电站设计年径流分配表(调节年度76月) 表1-2项目月 份年平均(m3/s)七月八月九月十月十一月十二月一月二月三月四月五月六月典型年(1988.71989.6)20.316.813.913.55.754.225.635.
10、452.635.4618.118.810.9月牙崖电站P=15%丰水年流量20.216.713.813.45.74.195.595.412.615.4218.018.710.8典型年(1996.71997.6)19.51311.113.48.506.814.503.1902.6810.116.39.09月牙崖电站P=50%平水年流量19.112.710.913.18.36.74.43.102.69.916.08.91典型年(2001.72002.6)17.48.007.788.611.46.293.003.004.521.545.089.157.15月牙崖电站P=85%枯水年流量17.88.1
11、97.968.8011.76.443.073.074.631.585.209.377.321.2.4 洪水月牙崖水电站紧接皇城水库坝后电站,引水枢纽紧接坝后电站尾水渠,电站厂房位于皇城滩水库下游约3km处,其控制集水面积为1160km2。月牙崖电站引水渠首洪水为皇城水库下泄洪水,电站厂房处洪水为皇城水库下泄洪水加同频率区间洪水,成果见表1-3,分期洪水成果见表1-4。月牙崖水电站各设计频率洪峰流量表(m3/s) 表1-3断面位置F(km2)P (%)2%3.33%5%10%20%皇城水库入库1030401332280194123皇城水库出库1030382332280194123区间洪水1303
12、530251811电站引水渠首1030382332280194123电站厂房1160417362305212134月牙崖水电站分期洪水成果表表1-4施工分期P(%)10%20%汛期79月年最大212134枯水期105月7552.235月7552.2106月10477.336月10678.7月牙崖水电站引水渠布置在河道右岸,引水渠桩号0+840处有一无名冲沟。冲沟平时无水,汛期沟道洪水影响渠道安全运行。无名冲沟洪水主要由暴雨组成,所以采用小流域暴雨洪水计算的方法瞬时单位线法进行推求,分析成果见表15。月牙崖水电站沿线沟道洪水特征值表表15序号沟道名称集水面积(km2)主流长度(km)河道比降()
13、设计洪水(m3/s)Q5%1无名沟3.84.698.25.81.3工程地质1.3.1 地形地貌工程区位于永昌南山凸起带的中部山区,属中山地形,海拔23002700m。东大河于此间深切古夷平面而成大比降(1/601/90)的峡谷,河谷断面多呈“U”型,部分呈“V”型。河谷两岸发育不对称的河漫滩及侵蚀堆积阶地,其中级阶地发育较完整,级阶地仅在厂房区附近保留较完整。1.3.2 地层岩性根据地质测绘,区内广泛分布第四系不同成因的松散堆积层,下伏基岩为加里东晚期的花岗岩岩体。1.3.3地质构造工程区位处祁、吕、贺山字型构造西翼反射弧中永昌南山古凸起带的中部,南依北祁连山脉的冷龙岭,北为马营永昌新凹陷盆地
14、。岩浆活动和构造运动复杂且频繁,周边广泛分布有加里东各期的侵入岩体及各时代地层,以1/20万 区域地质图上看出此间分布多个褶皱构造及区域性断裂,并在燕山运动晚期形成工程区的顺河断层F1。F1断层属压性断裂,东北端始于泱翔乡,西南端终于皇城电站。据1:400万中国地震动峰值加速度区划图(2001),工程区地震动峰值加速度为0.20g(相当于地震基本裂度度),地震动反应谱特征周期0.40s。1.3.4水文地质区内地下水主要源于冰雪融水和大气降水,皇城水库及电站泄水也是控制地下水源的重要因素。根据埋藏条件,地下水可分为第四系松散堆积层中的孔隙性潜水和基岩裂隙中的裂隙性潜水。前者含水层主要为河床及级阶
15、地砂卵砾石层,直接受河水及两岸山体中基岩裂隙水补给。两岸山体及谷底基岩中存在基岩裂隙水,主要赋存在各种结构面中,依靠大气降水和高山裂隙水补给,受断裂构造控制。根据水样分析试验,水质类型为HCO3-或HCO3-、SO4=盐Ca#、Mg#型水,矿化度0.190.32g/l,属低矿化度淡水,对普通硅酸盐水泥不具侵蚀性。1.3.5 岩石物理力学特性根据试验数据,结合其它工程类比,岩石物理力学特性见表1-6。各类围岩主要物理、力学参数建议值表1-6岩石名称围岩类别抗剪断强度(峰值)弹性模量变形模量泊松比单轴饱和抗压强度单位抗力系数坚固系数()C(MPa)103MPa103MPaMPaMpa/mf粗粒花岗
16、岩48501.21.5121610150.230.256075004-535400.40.75610580.260.284060200025003-426350.20.43511.60.300.353050100015001-21.3.6 引水枢纽工程地质条件引水枢纽座落在皇城水库电站尾水末端的河床砂砾卵石层之上,砂砾卵石层2530m(皇城滩水库资料),天然湿密度2.14t/m3,天然干密度2.11t/m3,结构中密。地基承载力特征值200250Kpa,建议临时开挖边坡1:1,永久边坡1:1.25。该层砂砾卵石层赋存有孔隙性潜水,地下水位埋深13m,渗透系数200m/d。闸、坝基础可座落在砂砾
17、卵层之上,其承载力可满足要求,但基础开挖时应注意基坑排水问题。1.3.7 引水渠(洞)工程地质条件与评价0+0000+800明渠填方段工程地质条件与评价该段为填方段,地基为河谷右侧高漫滩的砂砾卵石层,厚度2530m,天然湿密度2.14t/m3,天然干密度2.11t/m3,地基承载力特征值200250Kpa,在填方之前应清除表层的草皮及植物根系,填筑料应选择级配良好的砂砾卵石,分层碾压夯实,夯填要求干密度2.15t/m3,含泥量5%。0+8001+343明渠挖方段工程地质条件与评价该段渠道座落在坡积块碎石土之上。块碎石呈土黄色,其中土含量65%,块碎石含量35%,属中等强湿陷性土,压缩系数分别在
18、0.340.38和0.71.03,为中等压缩性土,具垂直节理,遇水崩解。块碎石土结构稍密,厚度0.530m,具有很强的渗透破坏性,渗透破坏是主要的工程地质问题,须采取有力措施处理,另外冻胀破坏与湿陷破坏也应同时防治。该坡积物边坡整体是稳定的,其地基承载力特征值为140150Kpa,建议开挖边坡临时边坡1:1,永久边坡1:1.25,开挖深度10m的渠段需要增设二级平台马道,所有人工边坡均须护砌,以防暴雨冲刷破坏及堵塞渠道。 隧洞段工程地质条件与评价1+3432+226线路穿越基岩山体,需开凿隧洞,基岩山体的岩性为加里东晚期侵入岩花岗片麻岩,灰白色、粗粒显晶结构,块状构造。岩石致密坚硬,但受构造影
19、响,局部节理裂隙密集带岩体较为破碎。新鲜岩体判定为类围岩,风化岩体及节理裂隙密集带判定为类围岩(包括隧洞进、出口40m内)。1.3.8 压力管道及厂房工程地质条件与评价压力管道段及厂房场地十分狭窄,地层岩性为厚层坡积块碎石土,灰黄色,土含水量量65%,块碎石含量35%,土为中粉质壤土,碎石直径220mm,块石直径20200mm,大者1.52m,据钻孔重型触探试验测试,块碎石承载力特征值200Kpa,但地基土极不均匀,建议厂房基础下设置12m厚的砂卵砾石垫层并夯实,施工开挖时基坑将有较大的涌水量,应加强排水、隔水措施、另外厂房基础将处在地下水位以下,设计时应考虑地下水的浮托力。地下水水质良好,对
20、钢筋砼均无侵蚀性。1.3.9天然建筑材料引水渠线0+0000+800填方渠所需砂砾卵石可在渠段左方河床内开采,但必须清除表层基皮及植物根系,剔除漂石及弧石。引水渠沿线出露的花岗片麻岩体,面积广大,质地坚硬,特别是开挖隧洞的弃渣,岩质新鲜,可成为良好的块石料。另外,东大河及高漫滩上广泛分布的砂砾石卵石层中含有较多漂石及弧石,也是良好的砌石材料,开采便利运输条件好。工程区无合适的砂、砾骨料场,只能选在皇城东大河桥上下4公里范围内采取。经取样试验结果表明:除含泥量超标需冲洗外,其余指标均可满足规范要求,而且料场就近有水冲洗方便,平均运距15km,渠道防冻胀破坏垫层料也可从该料场筛取。1.4工程任务和
21、规模1.4.1 工程建设的必要性月牙崖水电站是一座引水式小水电站,位于永昌县城南部的东大河干流上,是整个东大河九座梯级开发电站的第二级电站。电站建成后,并入永昌电网运行,对改善当地用电紧缺现状,开发新的资源,发展永昌县经济,缓解供电矛盾,保证地方工农业与各乡镇企业用电起到重要作用。现永昌县用电主要依靠大电网解决,输电距离远,损耗较大,供电质量差。该水电站的兴建将减轻该地区电网和大电网的供电压力,对促进地区经济的发展、加快西部大开发步伐、改善永昌县的投资环境具有一定的作用。工程区交通便利,永久占地大部分占地为荒地和草地,以及少量林地,施工期短、见效快,工程建成后,不仅可以为地方提供一定的就业机会
22、,还可上缴一定的税收,增加财政收入,促进地方经济发展。综上所述,兴建月牙崖水电站,不仅可以为工农业的生产发展提供能源保证,实现电气化县,并且能充分利用当地便利的水能资源,因此,该工程的建设是十分必要的。1.4.2 工程主要指标月牙崖水电站设计引用流量为18.3m3/s,设计水头23.15m,装机容量3600KW。参照国内水轮机系列样本,经方案比较选用HLA551-LJ-104型水轮机三台,配套SF120016/2150型发电机及YWT1000型微机调速器各三台。电站多年平均发电量1571万kWh,装机年利用小时数为4364 h。1.5 工程布置及主要建筑物1.5.1工程等别及标准月牙崖水电站装
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