1、 JL省县某四级水电站工程可行性研究报告某四级水电站工程可行性研究报告（修改版）目 录1 总论11.1 项目背景11.2项目建设的必要性41.3项目概况51.3 问题与建议82 市场预测122.1 水利水电供应现状122.2 水利水电需求现状122.3 水利水电供需现状122.4 水利水电价格现状与预测123 水利水电资源开发利用条件133.1 流域及电网现状与开发利用规划133.2 拟开发河段水利水电资源蕴藏量、品质及开发利用的可能性163.3 拟建项目在整个流域内或电网中所处的位置和作用173.4 拟建项目所在地区法律支持条件174水文184.1 流域概况184.2 气象204.3 水文资2、料244.4 年径流264.5 洪水424.6 施工期洪水484.7 HQ关系曲线514.8 泥沙及冰情535工程地质555.1 工程概况555.2 区域地质概况565.3 水库区工程地质条件及评价595.4 坝址区工程地质条件605.5引水建筑物工程地质条件及评价665.6 厂房工程地质条件及评价685.7 天然建筑材料685.8 结论及建议736 工程任务与规模756.1 地区经济状况756.2 水力发电756.3 工程建设的必要性和任务766.4 水利、动能776.5 径流调节826.6 洪水调节836.7 回水计算847 工程选址及工程总体布置867.1设计依据867.2 坝址选择863、7.3 工程总体布置928 主要建筑物948.1 拦河闸948.2 隧洞进口958.3 引水隧洞958.4 压力前池988.5 压力管道998.6 厂房和升压站998.7尾水渠设计998.8两岸护岸设计1008.9设计计算1009 水力机械1159.1电站基本参数1159.2 水轮机及其附属设备1159.3 辅助机械设备1219.4 主厂房主要尺寸的确定及水力机械主要设备布置1239.5主要设备汇总表、附件及附图12410电气11510.1水电站与电力系统的连接13410.2电气主接线13410.3厂用电13510.4主要电气设备13510.5 过电压保护及接地13710.6 综合自动化1374、10.7继电保护13910.8直流电源14110.9通信14110.10电工试验14110.11附表、附图14111.金属结构14511.1引水隧洞进口段金属结构14511.2压力前池进水室段金属结构14511.3电站尾水闸门14512电站消防14512.1.设计依据14512.2电站消防对象14513 淹没处理和工程占地14713.1 淹没处理设计14713.2 工程占地15014 环境保护及水土保持设计15214.1 环境保护设计15214.2 水土保持设计15615节能设计15615.1 工程概况17715.2编制依据17715.3 耗能项目17715.4 能源供应状况分析17815.55、 耗能指标17815.6 优化设计17815.7能源成本分析17916 组织机构与人力资源配置18016.1 组织机构18016.2 人力资源配置18017 施工组织设计18117.1 施工条件18117.2 天然建筑材料18217.3 施工导流18217.4 主体工程施工18417.5 施工交通及施工总布置18517.6 施工总进度18718 投资估算18818.1 投资主要指标18818.2 编制依据18818.3 设计估算编制说明18819 融资方案19119.1 资本金筹措19119.2 分年投资使用计划19120 经济评价19220.1 概述19220.2 财务评价基础数据与参数选取6、19220.3 不确定性分析19620.5 财务评价结论19721 国民经济评价19821.1 影子价格及主要参数选取19821.2 投资费用调整19921.3 国民经济效益估算19921.4 国民经济效益费用流量表19921.5 国民经济评价指标20021.6 国民经济评价结论20022 社会评价20122.1 项目对社会的影响分析20122.2 社会风险分析20222.3 社会评价结论20223 风险分析20423.1 项目主要风险因素识别20423.2 风险程度分析20523.3 防范和降低风险措施20624招投标分析评价20725 研究结论与建议21025.1 可行性研究结论210257、.2 建议210附表：财务评价报表附件：可行性研究投资估算附图：工程设计图纸121 总论1.1 项目背景1.1.1 项目名称项目名称*四级水电站工程”。1.1.2 承办单位概况*电站有限公司是一家以水电项目开发为主的生产企业，该公司于2001年4月成立，注册资本金200万元人民币，总资产3300万元。目前，该公司拥有红旗（500kw）、头岔河一级（640kw）、头岔河二级（1200kw）、小营子（1400kw）等四座水电站，总装机3740kw，年发电1500万度。该公司具有专业化的管理队伍，从业人员58余人，其中专业技术人员35人，涵盖水利工程建筑、水电站动力设备、机械、电气、测量、企业管理等8、专业。在公司现有从业人员中，有多人多年来一直从事水电站工程的建设、管理工作，在水电站建设开发、运行管理等方面积累了丰富的经验，有着很高的管理水平。为了充分利用*县境内的水能资源，变资源优势为经济优势，*电站有限公司拟在距县城74.5km的*上建设*四级水电站，水电站以发电为主，同时兼有旅游等功能。水电站的拦水建筑物拦河闸建成后，将在拦河坝上游形成2000多米长的带状平湖，展现出碧水绮涟、青山倒映的壮美景色，为当地增添一道旅游亮点。1.1.3 可行性研究报告编制依据2009年8月，受*电站有限公司的委托，*水利水电新技术设计有限公司承担了县*四级水电站工程可行性研究报告的编制工作，经现场测量、地9、质勘察、内业设计与论证，编制完成了县*四级水电站工程可行性研究报告。编制依据： 应用的技术标准与主要设计规范水闸设计规范SL265-2001；水电站厂房设计规范SL266-2001；水电水利工程围堰设计导则DL/T5087-1999；水利水电工程设计工程量计算规定SL328-2005；水电工程水利计算规范DL/T5105-1999；投资项目可行性研究指南；橡胶坝技术规范SL227-98。中华人民共和国环境保护法；建设项目环境保护条例（国务院令第253号）；建设项目环境保护设计规定（国务院环保委（87）国环字002号文）；环境影响评价技术导则HJ/T2.1-2.3-93；建设项目经济评价方法与参10、数（第三版）;省物价局、财政厅、农业厅、水利厅水环保1995136号文件关于省水土流失补偿费用征收、使用和管理办法的通知；及其他有关规程规范。 参考的主要设计资料县水电开发规划图；省环境保护局文件省朝鲜族自治州*四级水电站工程建设项目环境影响报告书的批复吉环建（表）字2008108号；省水利厅文件省朝鲜族自治州*四级水电站工程水土保持报告书的批复吉水保2008508号；省水利厅文件省朝鲜族自治州*四级水电站工程水资源论证报告书的批复吉水政资2008500号；省国土资源局文件关于县*四级水电站项目建设用地预审意见的复函国土资源预审字2008331号。县*四级水电站工程工程地质勘察报告及相关地勘成11、果，抚顺市水利勘测设计研究院，2009年9月。1.1.4 项目提出的理由与过程1.1.4.1项目提出的理由县资源丰富，目前已经把工业兴县作为县域经济发展的主导战略，全县主要工业生产有森林采伐、机械修配、矿产、医药、酒业、水力发电等。农业生产以人参栽培、粮食生产及山区特产种植、养殖业为主。至2005年底，包括国省市营企业在内，县工业企业总户数240户，其中国省市营规模工业企业5户，县属规模工业企业50户，总资产值12.96亿元。对电力能源依赖性极强。随着县工农业生产的持续发展和人民生活水平的不断提高，对电力的需求量将越来越大。随着工业经济的不断发展，全县的用电需求也将呈高速增长态势。据供电和农电12、部门测算，全县的用电量每年以7的速度递增，预计到2015年全县用量总量将达到9.6亿度。而现有水电年总发电量仅2.4亿度，依靠电网供电7.2亿度，因此，利用县境内*丰富的水力资源，兴建一批小水电，是缓解本县日益严重的电力电量不足的主要措施，也是带动本地区经济发展，早日脱贫致富的有效途径之一。随着国民经济的飞速发展，农村对电气化标准要求越来越高，随之而来的是要求有充足的电力资源作后盾，修建本电站并入小水电站供电区电网，是对小水电网电力不足的补充。 为了保护森林植被、防风固沙、减少和避免水土流失，国家适时出台了一系列相关政策，其中之一就是鼓励地方、企业、个人积极投资兴建小水电，另外大力支持农村、乡13、镇居民，特别是以木材为主要生活燃料的地区采取“以电代柴”，“以电养电”的措施，这就为具有丰富水力资源的县经济发展带来生机和推动作用，特别是对*流域的小水电开发，提供了良好契机，为众多投资者开创了有利条件。本电站是本流域梯级水电站开发的水电站之一，因此修建*四级水电站是十分必要的。原水利部东北勘测设计院于1990年6月编制的二道松花江水资源开发利用规划报告中，推荐二道松花江干流河段为三级开发，即由上至下分别为两江、四湖沟、西金沟三个梯级电站，同时又在其支流富尔河上、四湖沟水库回水末端布置了西江电站 。由于淹没损失大，原西江方案至今难以实施。2005年6月由省吉利水利水电工程监理咨询中心编制了二道14、松花江水资源开发利用规划报告补充报告，提出用多梯级开发小水电站代替西江高坝电站的方案，将多梯级开发的水力动能指标和淹没补偿指标等进行比较。经比较“梯级方案”远优于“一级方案”，“梯级方案”经济合理，技术可行，为规划补充推荐的方案。梯级方案共7个梯级电站分别为：富尔河上布置有富尔河一级、富尔河二级、富尔河三级电站；*上布置有*一级、*二级、*三级、*四级电站。此方案已经吉水技（2006）88号文件批准。*电站有限公司已取得*四级水电站项目开发权，准备近期进行开发。1.1.4.2项目提出的过程 受*电站有限公司委托，省银河水利水电新技术设计有限公司在已完成的部分基础工作的基础上，经进一步的现场查勘15、地质勘测、内业设计与论证，完成了本可行性研究报告的编制工作。1.2项目建设的必要性县*四级水电站已被列入县水电发展规划，电站的建设具有明显的经济、社会效益。一、 是当地社会经济发展的需要县作为全国首批100个农村电气化试点县，水能理论蕴藏量28.6万千瓦，水能资源十分丰富。如今，全县已建成并投入运行水电站23座，总装机容量10.5万千瓦，年发电量3亿kwh，近年来，水电站的开发建设较强拉动了地方经济的发展，水电产业正逐步成为县的支柱产业。按规划，县的水能资源得到全面开发利用后，水电年发电量将达8 亿kwh，届时，水电产业将真正成为县的支柱产业。因此，从带动县地方经济发展看，本工程建设是十分必16、要的。二、是保护生态环境、实现可持续发展的需要县为国家水土保持重点防治县。*四级水电站工程建设符合国家产业政策，电站建成后可促进县发展以电代燃，调整能源结构，解决农民燃料和农村能源问题，从而促进退耕还林，减少森林砍伐，有效防止水土流失，保护和改善生态环境。促进县国民经济的可持续发展。三、是我国政府实现CO2减排目标的需要为应对世界气候变化，我国已经制定了碳排放目标，并在根本哈根世界气候大会上，郑重向全世界做出了减排承诺。水电资源作为一种绿色清洁能源，与煤电相比，可以有效减少CO2气体排放，从而减轻温室气体效应。*四级水电站运行发电后，每年可提供907万kWh的电量，必将有助于我国关于CO2减排17、能诺的实现。从减轻我国CO2气体排放看，本工程建设也是十分必要的。1.3项目概况1.3.1 拟建地点县*四级水电站工程位于省县第二松花江一级支流*上，坝址位于地区县富尔河与*汇合口上游25.7km处的*上。1.2.2 建设规模与目标县*四级水电站工程开发的任务是以发电主，兼有观光旅游等综合效益。电站总装机容量3125 kW，正常蓄水位537.50m，为无调节电站。电站最大发电水头10.76m，最小发电水头8.83m，平均发电水头10.27 m。1.2.3 主要建设条件市场条件：从县经济发展的定位方向看，该县近年来铁矿，钼矿用电量较大，对电力能源依赖国家电网，县年用电量以7%的速度递增，电力市场18、前景看好。资源条件：*四级水电站处于*下游，*水量充沛，经水资源论证，总水能资源较丰富，具备建设水电站的条件。技术条件：县发展水电的历史却很悠久。从七十年代末便陆续兴建小型水电站，水电站运行管理经验丰富。该公司从2001年开始从事水电行业开发和管理工作，现有技术人员有多年的工作经验，在水电运行、机械、电气等方面有很高的管理水平。资金条件：公司注册资金为200万元人民币，随着*梯级电站的开发，注册资金会不断增加。目前该公司全资拥有的红旗、头岔河一级、头岔河二级、小营子电站总装机容量为3740kw，年发电量1500万kwh，除部分国家贷款外，资金均由公司筹措，公司有修建*四级电站的投资能力。环境条19、件：由于*四级电站拦河闸挡水高度仅3.5m，其淹没面积均在10年一遇洪水淹没线的河道内，因此对环境影响较小。社会条件：国家电监会出台的加强电力需求管理工作的指导意见和振兴东北老工业基地改造规划中都明确提出要走新型工业化发展道路，提高电力使用效率，促进电力工业和国民经济健康持续发展，尤其是县政府对于清洁能源的青睐，都为本项目提供了完备的社会条件。施工条件：*四级水电站场址较宽阔，具备良好的导流条件，施工条件较好。1.2.4 项目投入总资金及效益情况本项目总投资5750.87万元，其中：建设投资5694.24万元，流动资金56.63万元。建设投资构成如下：建筑工程投资2981.83万元，设备购置费20、1442.66万元，安装工程费204.64万元，工程建设其他费用567.12万元，基本预备费497.99万元。经济效益：*四级水电站工程完工后，可为电网提供3125kW的电力，每年可为电网提供907万kWh的电量，如果按每度电量的工业社会产值4.0元计算，每年可获得工业社会产值3628万元。随着电站的建设，必将促进当地经济发展，对电源结构的调整，保证电网的稳定运行都将起到一定的作用。1.2.5 主要技术经济指标根据国家计委、建设部和水利部有关规范、规定和国家现行财税制度，对*四级水电站工程进行国民经济评价和财务评价，各项评价指标均较优越，表明该工程具有明显的经济合理性和财务可行性。经采用多项对21、评价指标有影响的敏感性因素进行分析计算，经济评价指标和财务指标均具有较好的稳定性，是国内在建和待建同类型水电工程中技术经济条件较优越的工程。 从工程国民经济整体评价结果看，其经济内部收益率达到10.53，经济净现值达426.24万元，具有明显的经济合理性。根据资金筹错方式，按现行财税制度测算，采用0.48元/kWh的上网电价计算回收期为12.4年，全部投资的财务内部收益率达到7.72%，高于行业基准收益率7%。与国内在建工程和同期进行前期工作的小水电工程相比，贷款偿还期较短，财务评价指标较较理想。 从国民经济敏感性分析结果看，各敏感性分析方案的经济内部收益率均大于8，经济净现值均大于零；从财务22、敏感性分析结果看，该项目具有一定的抗风险能力。综上所述，*四级水电站在经济上合理，财务上可行，且社会效益明显，宜尽早立项建设。1.3 问题与建议1.3.1电力方面的问题：据调查，2008年县用负荷为36.17万kw，已建电站装机容量为21.04万kw，发电量约2.88亿kw.h，缺电容量为15.13万kw，缺电量约3.79亿kw.h，由于电量不足，严重制约了县经济发展，影响了该县人民生活水平的提高，因此解决县电力电量不足问题是首要任务。*四级水电站工程开发的任务是以发电主，兼观光旅游等综合效益。*四级水电站的建成，使电源结构趋于合理，电网运行条件得到改善，可为电网提供3125 kW的电力，每年23、可为电网提供907万kWh的电量，既能减少火电机组因燃煤而产生的大气污染，又能节省年运行费。此外，还能为繁荣地区经济，增加税收创造有利条件。1.3.2建议：通过分析，本项目建设规模合理，建设方案可行，具有一定的社会效益和经济效益，项目建设是可行的。针对项目建设特点，提出建议如下： 项目建设单位应抓紧落实工程建设有关审批程序，保证项目按时尽快实施。 项目实施阶段，建设单位应加强工程的监督管理工作，确保项目质量和工程进度，使工程如期完工投入使用，及早发挥效益。 项目建成后，工程管理单位应加强工程的管理力度，保证工程顺利运行。工 程 特 性 表序号及名称单位数量一、水文1、流域面积(坝址以上)Km224、17722、利用的水文系列年限年503、多年平均年径流量108m35.364、代表性流量多年平均流量m3/s17.21拦河闸设计洪水流量(P=5%)m3/s722拦河闸校核洪水流量(P=1%)m3/s1124施工期洪水流量（P=20%）m3/s275/64.8多年平均悬移质年输沙量万t3.89二、水库1.水库水位正常蓄水位m537.50设计洪水位（P=1%）m校核洪水位（P=2%）m三、工程效益指标1.发电效益万元393.13装机容量Kw3125多年平均发电量104Kw.h907.23年利用小时数h2903四、工程占地工程占地ha6.98五、主要建筑物及设备1.挡水建筑物挡水建筑物型式拦河闸地25、基特性岩基地震基本烈度拦闸底板高程m534.50闸前水位m537.50过水宽度m93工 程 特 性 表序号及名称单位数量五、主要建筑物及设备2.厂房型式地面式地基岩性岩基主厂房尺寸m4914副厂房尺寸m4911升压站尺寸m3722.5水轮机安装高程m3.主要机电设备水轮机型号ZDJP502-LH-180(=+5)ZDJP502-LH-120(=0)ZDJP502-LJ-60(=+5)台数台4额定出力kw1360/556/140额定转速R/min214.3/333.3/600最大水头m10.76最小水头m8.83设计水头m9.9额定流量m3/s15.21/6.23水轮机效率92/92/89.5发26、电机型号SF1250-28/2150，SF500-18/1730SF125-10/740台数台4额定容量Kw1250/500/125额定电压Kv6.3/6.3/0.4发电机功率因数0.8/0.8/0.5额定转速R/min214.3/333.3/600调速器型号YWT-3000、YWT-1000、YWT-300厂内起重机型式10t电动单梁（低速）桥式起重机工 程 特 性 表序号及名称单位数量六、施工1.主体工程数量明挖土方m387164明挖石方m366551填筑土方m347776混凝土m317467干砌石方m3723浆砌石方m326852.主要建筑材料木材m339.87钢材T869水泥T929527、3.所需劳动力总工日万工日7.38高峰期人数人4.总工期年七、经济指标1.工程总投资万元5586.27其中：万元建筑工程万元2696.75机电设备万元1296.96金属结构万元350.34临时工程万元249.72独立费用万元373.60基本预备费万元483.04水保费用万元131.89环保费用万元6.13淹没补偿万元48.542.主要经济指标财务内部收益率%7.72财务净现值%175.32上网电价元/Kw.h0.482 市场预测2.1 水利水电供应现状县水能资源丰富，全县水能蕴藏量达59万kw，2008年县用负荷为36.17万kw，已建电站装机容量为21.04万kw，缺电容量为15.13万kw28、 2.2 水利水电需求现状随着国家“节能降耗”、“小水电代燃料”等相关政策的出台，县对清洁能源的需求日益迫切，另外，县做为资源大县，其资源的开发和经济的发展必将创造巨大电力需求空间。2.3 水利水电供需现状现在县地方小水电发电量与用电量差距甚大，2008年，全县总用电量9.9亿度，其中工业用电量5.9亿度，农村用电量4亿度。全县小水电年总发电量为2.4亿度左右，国家电网供应7.5亿度。2.4 水利水电价格现状与预测根据本工程的峰谷电比例，按照省物价局、计经委（经贸委）、当地政府的有关文件规定，结合该工程的实际情况，本工程的上网电价按0.48元/kWh计。 省县*四级水电站工程可行性研究报告3 29、水利水电资源开发利用条件3.1 流域及电网现状与开发利用规划3.1.1 流域现状*是二道松花江上游右岸的一级支流，发源于合龙县卧龙乡甑峰岭山脉老岭峰东谷，河口位置为县两江乡两江口。富尔河汇入后，于汉阳屯上游7km处汇入二道松花江。河源地理位置为东经128041，北纬42031，河源高程1325m。河口地理位置为东经128004，北纬42039，河口高程466m。流域内最高山顶高程为1500m。*流域形状似扇形，水系发达，主要水系在县境内。河道全长为156.6km，在县境内长约90km。河道坡度较陡，平均河道坡度为2.2。河道弯曲，河道宽度变化较大，在80150m范围内。河道转弯处多砾砂石，河床30、多卵石，河水清澈见底，河道较稳定，河床基本无冲淤变化，河床多呈不对称的“V”型。 境内高程在海拔4501500m，上游多为山区、半山区，右岸山体陡峭，岩石裸露，乔木、灌木混杂呈立体分布，生长旺盛，主要树种有松、杉、桦等。中下游为山坡、半山坡台地，植被良好,天然林和人工林混交，天然林以松、桦、杉木为主，人工林主要以松树为主。上游大部分山区植被覆盖率较高，水土保持良好，中游部分坡地已退耕还林。主要种植人参，部分坡地垦为旱田，种植包米、大豆等，有水土流失现象。两岸滩地覆盖约2030cm的火山灰层，灌木和杂草丛生。 县*流域水资源丰富，极待开发利用。3.1.2电网现状及电力负荷预测3.1.2.1电力发31、展情况3.1.2.1.1电力系统负荷预测依据县水电农村电气化规划报告和国民经济发展规划，确定设计水平年为2015年。随着国民经济的发展和改革开放步伐的加快，县的社会经济发展情况良好。国民经济的高速增长，必须要求电能同步增长，用电量和用电负荷都将有较大的增长，通过以2008年负荷水平和用电量为基础，对设计水平年的电力负荷、用电量进行预测。县电力系统负荷增长按7%计，预测设计水平年系统用电量及最大负荷。根据县水电农村电气化规划报告2015年县将由13座水电站35台机组，增加到26座水电站，总装机301955kw，预计全年发电量达到9.64亿 kw.h。增加的电站有天池二级站、光明二级站、光明上电站32、东青河电站、天池一级站、珠津江电站；*四级水站为在建电站。县电力系统除丰水期7、8月份不需要国网电量外，其它月份均需要电量补偿，到2015年预计全年将受国网电量为3192104 kw.h，其中：冬季为2084104kw.h。电力现状与电力预测见表表3.1 、 表3.2 、 表3.3、表3.4。表3.1 2008年县小水电区电量平衡表 （万kw.h）项目电站名称123456789101112合计系统用电量1066 1024 883 1037 922 926 861 914 914 926 990 1014 11478 小水电供电量815 764 679 1159 1361 1551 1259 33、1531 1531 979 912 859 13399 送国网电量0 0 2.8 1161 366 534 368 628 628 135 51 8 3879 国网补给电量343 319 312 137 1.9 3.6 36 1.3 1.3 90 251 3879 限制电量61 104 102 267 表3.2 2008年县小水电系统电力平衡表 单位（万kw）项目月份1234567891011122005年系统需电力情况最大负荷3.563.373.32.52.483.002.652.552.32.562.482.37需要容量3.563.373.32.52.483.002.652.552.32.34、562.483.37系统电力平衡情况合计2.062.271.993.423.314.043.483.832.692.572.312.13已建电站1.411.661.371.961.792.091.741.821.171.391.331.4拟建电站光明电站0.350.320.3611.031.431.311.51.140.710.550.39二0三电站0.230.230.20.360.40.450.380.430.30.40.350.26小营子电站0.040.040.040.060.640.050.030.050.050.050.050.05头岔河电站0.030.030.030.040.040.35、030.020.030.030.030.030.03电力亏损1.51.51.310.080.170.66多余电量0.920.831.040.831.280.39表3.3 2008年县小水电区负荷情况表 （万kw）项目电站名称123456789101112平均负荷1.961771.831.741.591.651.311.511.591.671.381.59最大负荷2.692.852.491.891.882.272.01.931.702.001.912.54最小负荷1.621.181.401.261.201.361.191.351.381.481.271.17负荷率0.770.660.760.9836、0.770.700.700.830.950.890.850.64表3.4 2015年拟建电站情况表项目电站名称总装机（kw）电站型式年发电量（万kw.h）最大出力（kw）最小出力（kw）天池二级站6400引水式420360003500光明二级站1700引水式7971500500光明上电站6000引水式351160003000东青河电站2500引水式100020001000天池一级站1600引水式124515001300珠津江电站1170引水式4851000500合计1937011241据调查，2008年县用负荷为36.17万kw，已建电站装机容量为21.04万kw，发电量约2.88亿kw.h，37、缺电容量为15.13万kw，缺电量约3.48亿kw.h，从现状年电力平衡表中看出，冬季缺电较为严重，由于电量不足，制约了县经济发展，影响了该县人民生活水平的提高，因此解决县电力电量不足问题是首要任务。由此可见，投资兴建县*四级水电站对解决本地区用电量不足，促进县工农业的发展，提高人民生活水平是非常必要的。3.1.2.1.2设计水平年（2015年）电力系统情况根据工农业发展情况，系统年用电量预测每年按7增长，预计到2015年将达到9.9亿度，若上述13座水电站未建成, 全年将由国网供电量7.5亿度。由于电量不足，制约了县经济发展。若上述13座水电站建成, 全年将由国网供电量仅3192104 kw38、.h，其中冬季供电量为4478104 kw.h，因此解决当前县电力电量不足问题是首要任务。3.2 拟开发河段水利水电资源蕴藏量、品质及开发利用的可能性3.2.1 水能资源蕴藏量河流水能理论蕴藏量计算，主要依据1：50000地形图，结合河流的实际情况和开发利用情况，按以下步骤进行。河流分段：较大支流汇合处的上断面，表现出流域面积和流量有突变。计算河流各断面上的多年平均流量值和河段落差Hi。按Ni=9.81(Q上+Q下)Hi/2计算出各段水能蕴藏量并累加得出全河段水能蕴藏量，单位为KW；多年平均电能Ei=NiT,单位为KWH。由于*落差较小，河势稳定，无大的流量突变，因此，流域水能理论蕴藏量计算按39、一段进行计算。根据上述原则，计算出*水能理论蕴藏出力为24000kw,理论蕴藏能量为8900万kwh。3.2.2 水能资源品质规划段*四级水电站坝址以上流域面积1772 km2，流域内降水充沛，多年平均降水量673mm，径流深305 mm，多年平均流量17.67m3/s，年产水量11.9亿m3，单位面积产水量达67.15万m3/km2。径流年内分配不均，6月9月为降雨集中时段，占全年总降水量的70%以上，但相对其它流域而言，流量年际分配相对平稳。设计电站为丘陵区河道、河道下切较小，河床平缓，水流平稳，平均比降2.2，水电开发宜以径流式为主。3.2.3 开发利用的可能性规划河段沿岸有少量耕地和居40、民，河段两岸主要是荒地、林地，电站建成后库区大部在主河道内，因此水库淹没损失很小。交通条件较为方便。*四级水电站位于*左岸，在上游有省级公路通过，对外交通很方便。工程现场地形宽阔，施工布置方便，因此，本工程现场条件具备开发利用的可能性。3.3 拟建项目在整个流域内或电网中所处的位置和作用*四级水电站工程开发的任务是以发电主，兼有观光旅游等综合效益。电站总装机容量3125KW，安装4台机组，保证出力584KW。电站正常蓄水位537.5m，为无调节电站。电站最大水头10.76m，最小水头8.83m，设计水头10.27m。 工程建成后并入县电网，每年可向电网提供3125KW的电力和907104KWh41、的电量。如果按每度电量的工业社会产值4.0元计算，每年可获得工业社会产值3628万元。随着电站的建设，必将促进当地经济发展，对电源结构的调整，保证电网的稳定运行都将起到一定的作用。3.4 拟建项目所在地区法律支持条件目前，*电站有限公司已取得*四级水电站项目开发权，全权负责*四级水电站项目的开发。*电站有限公司作为独立的项目法人，具有承担该电站开发的资格，符合国家相关法律法规要求。经一段时间的工作，该项目已按规定完成了环境影响评价、水资源评价、水土保持评价等一系列前期工作。4水文4.1 流域概况4.1.1 流域自然地理概况*四级电站在朝鲜族自治州县境内，位于*的中上游河段，位于已建*一级电站上42、游15.9km处，坝址处地理位置为东经12801210，北纬4204606。集水面积1772km2。*是二道松花江上游右岸的一级支流，发源于合龙县卧龙乡甑峰岭山脉老岭峰东谷，河口地理位置为县两江乡两江口。*汇入*后，于汉阳屯上游7km处汇入二道松花江。河源地理位置为东经128041，北纬42031，河源高程1325m。河口地理位置为东经128004，北纬42039，河口高程466m。流域内最高山顶高程为1500m。*流域形状似扇形，水系发达，主要水系在县境内。河道全长为156.6km，在县境内长约90km。河道坡度较陡，平均河道坡度为2.2。河道弯曲，河道宽度变化较大，在80150m范围内。河43、道转弯处多砾砂石，河床多卵石，河水清澈见底，河道较稳定，河床基本无冲淤变化，河床多呈不对称的“V”型。 境内高程在海拔4501500m，上游多为山区、半山区，右岸山体陡峭，岩石裸露，乔木、灌木混杂呈立体分布，生长旺盛，主要树种有松、杉、桦等。中下游为山坡、半山坡台地，植被良好,天然林和人工林混交，天然林以松、桦、杉木为主，人工林主要以松树为主。两岸无村落，少有居民。上游大部分山区植被覆盖率较高，水土保持良好，中游部分坡地已退耕还林。下游左岸是比较开阔的滩地和丘陵地，有较大的村落。坡度约1025缓坡地带植被严重破坏，树木多被砍伐，主要种植人参，部分坡地垦为旱田，种植包米、大豆等，有水土流失现象。44、两岸滩地覆盖约2030cm的火山灰层，灌木和杂草丛生。 县*流域水资源丰富，亟待开发利用。4.1.2 流域水利水电工程开发情况方案由来原水利部东北勘测设计院于1990年6月编制的二道松花江水资源开发利用规划报告中，推荐二道松花江干流河段为三级开发，即由上至下分别为两江、湖沟、西金沟三个梯级电站，同时又在其支流*上、湖沟水库回水末端布置了西江电站 。由于淹没损失大，原西江方案至今难以实施。2005年6月由省吉利水利水电工程监理咨询中心编制了二道松花江水资源开发利用规划报告补充报告，提出用多梯级开发小水电站代替西江高坝电站的方案，将多梯级开发的水力动能指标和淹没补偿指标等进行比较。经比较“梯级方案45、”远优于“一级方案”，“梯级方案”经济合理，技术可行，为规划补充推荐的方案。梯级方案共7个梯级电站分别为：*上布置有*四级、*二级、*三级电站；*上布置有*四级、*二级、*三级、*四级电站。此方案已经地方水利局批准。本次设计是以上方案中的*四级电站，控制面积为1772km2。多年平均流量为17.0m3/s。*四级水电站已列入二道松花江水资源开发利用规划修订报告，该报告经省发展和改革委员会批复（吉发改农经字200688号）。水利水电工程开发现状*引水工程*引水工程在和龙市八家子村西北约50km处，1958年开工，1959年11月竣工。该工程是经约10.7km引水渠道将*水引入蜂蜜河，再由蜂蜜河流46、入海兰河，灌溉海兰河流域的水田。设计引水流量为6m3/s，设计灌溉面积为9.13万亩。实际灌溉面积2.20万亩，年引水量为2054104m3。*一级电站在建工程*一级电站位于*下游，2006年底动工，目前正在进行机组安装。该工程为径流引水式发电站，设计水头为9.717m，引水流量为42.82m3/s，装机容量3260kw，多年平均发电量为1141万kwh，年平均利用小时数为3500小时。灌溉工程*三级电站坝址以上*新合乡、万宝镇建有小型引水灌区2处，主要灌溉水田，设计灌溉面积2.06万亩，实际灌溉面积为1.356万亩。用水情况*四级电站坝址以上总用水量为1598.13104m3，按水源分，其中47、地表水为1508.16104m3，地下水为89.97104m3。按用水分，其中城镇生活用水量为17.70104m3，农村生活用水量为30.06104m3；大牲畜用水量为28.88104m3，小牲畜用水量为13.33104m3；工业用水量为342104m3；水田用水量为1166.16104m3。4.2 气象本流域属北寒温带大陆性季风气候区，主要受西伯利亚高压和太平洋季风影响，其气候特征是季分明，温差较大。春季干旱多风，夏季湿润多雨，秋季凉爽多雾，冬季寒冷漫长。由于长白山脉的山体走向与海岸线一致，阻挡了冬季盛行的西北寒流和夏季盛行的东南、西南暖湿气流，这一天然的屏障成为气候变化的分水岭，分割着气温48、和降水，致使山体两侧形成两道截然不同自然景观。加之长白山的山体高大，影响整个东亚地区的大气环流、天气系统，使本区的气候具有山地气候的共同特点。流域内的大暴雨一般由北上台风形成，降水分布自西南向东北递减。以松江气象站为例，多年平均降水量在673.0mm，降水的年内分配不均匀，多集中在69月上旬，尤其集中在7、8月份，占全年降水总量的70%左右，历年最大降水年份为1978年。天池附近是降水的高值区，据天池气象站资料统计，多年平均降水量达1330mm。冬季从11月开始到次年3月为降雪期，降雪量约占全年降水量的48%。流域内的大暴雨一般由北上台风形成，一次暴雨过程约为3天，但主要雨量集中在12天内。据49、松江气象站统计，多年平均气温为2.4，7、8月份平均气温在19左右，极端最高气温34.6，发生在1988年8月份。一月份平均气温-18.5左右，极端最低气温-42.8，发生在1987年1月份。流域内冬季多西风和西北风，夏季多东南风，多年平均风速2.5/m，最大风速为22 m/s，发生在1970年6月份，相应风向为南风。 最大冻土深186mm，发生在1966年3月份。多年平均日照时数为2351.1h。无霜期日数为111天。各气象要素详见松江气象站资料统计表4.14.3。26表4.1 松江气象站气象要素统计表 月份气象要素123456789101112年多年平均降水量(mm)7.188.7614.50、141.768.3110.4146.7142.87032.521.19.5673.0多年平均蒸发(mm)20cm18.329.268.0142.3218.9172.3157.8136.9111.290.441.121.61208.0E6019.1514.634.075.4122.699.994.783.570.156.020.610.8691.3分配比(%)1.322.114.9210.9117.7314.4613.7012.0810.138.112.971.56100多年平均气温()-18.5-14.6-5.14.611.716.019.818.711.63.8-5.5-14.42.40历年51、极端最高气温()5.710.617.627.032.833.634.434.628.928.220.810.234.6时间 (年、月、日)1979,251977,281967,26198263/18,80/311978,281972,1819881970,71978,11971,219891988历年极端最低气温()-42.8-40.0-34.4-23.3-9.6-1.82.51.9-9.8-21.1-32.8-40.0-42.8时间 (年、月、日)19871979,21970,21964,71961,51965,71967,11961,271964,271976,301959,261976,52、291987,1多年平均风速(m/s)2.32.53.13.53.22.21.91.61.92.52.82.52.5历年最大风速(m/s)20.016.020.020.721.322.016.013.014.720.720.017.722.0相应风向WWNWWSWWWNWSNNWWWNWWSWWSWS时间 (年、月、日)1966,2960/13,79/101971,29198319881970,291963,161972,3019871984195,121978,121970,6多年平均日照时数(h)169.1182.0217.5214.0239.5216.5202.4196.3197.62053、3.6162.7149.92351.1表4.2 松江气象站历年各月最大冻土深及10、30cm冻结、解冻日期月份项目10111212345全年项目冻结日期解冻日期10cm30cm10cm30cm极值134698145177186186175186平均18/117/123/416/4日期203031312814天5天1,219天/3,4最早9/1118/1123/33/4年份197019671965,74196619661966197419661966最晚3/1226/1213/427/4表4.3 松江气象站初、终霜时间及日期月份项目9101112123456全年初日终日初终间日数无霜期日数平均654、.020.724.527.327.523.523.816.37.700.2177.517/927/5253.7111最多(早)12272930312729241411936/914/5264101最少(晚)1111924221818112015026/97/62401254.3 水文资料4.3.1 水文测站二道松花江流域内水文测站较多，分布不均匀，有大蒲柴河、大甸子、汉阳屯、松江、小沙河、永庆、二道白河等水文站，多数测站始建于50年代，资料系列较长、完整，观测精度较高，测验整编成果满足规范要求。上游松江水文站于1941年设立，是本流域最早设立的测站，1944年停测，于1958年恢复观测，有近555、0年观测资料。下游的汉阳屯水文站，是本流域资料系列最长的测站，该站1943年设立，1944年停测，于1953年恢复观测至今有50多年的资料。*上游有大甸子水文站，*上有大蒲柴河水文站和两江口水文站，其中大蒲柴河站19631980年为水位站，二道白河上有二道白水文站，另外，还有头道白河的宝马站，奶头河的红丰水文站等小河巡回测流站。本次设计选用*上的大甸子水文站为主要设计参证站。大甸子水文站始建于1956年，由省水利厅设立为水位站，又于1958年8月由省水利厅设立为水文站，1963年12月改由省水文总站领导。各站观测情况见表4.4。4.3.2 基本资料情况1990年完成的二道松花江水资源开发利用规56、划报告已对本流域各水文站基本资料进行了审查与复查，对水文基本资料进行订正及插补、延长。审查认为各测流断面变化不大，无明显的冲淤变化，水位流量关系曲线比较稳定，无系统偏差，基本资料可靠，资料系列也较长。表4.4 二道松花江流域水文资料系列情况表河 系河 名站 名地 址F(km2)河长(km)资料观测年限注水 位流 量二道松花江五道白河松 江县松江镇1357106.419411944年19582008年1942年19582008年二道松花江汉阳屯县两江镇8470123.919431940年19532008年1943年19532008年*两江口县两江镇4302154.819582008年19582057、08年*大甸子县万宝乡1710103.319562008年19582008年*大蒲柴河敦化市大蒲柴河镇111195.919582008年19581962年19812008年二道白河二道白河县二道白河21448.619582008年19582008年头道白河宝 马19671981年19671981年巡测站4.4 年径流4.4.1 年径流资料系列分析资料的可靠性分析本次设计采用的大甸子水文站19562005年径流系列，均为省水文水资源局经过审定后的整编数据库成果，精度较高，符合水文资料整编规范中规定的要求。系列的一致性分析本次设计年径流计算采用*上游的大甸子水文站作为主要的设计参证站。采用的资料系58、列为19562005年，该系列资料均为实测。其中19561989年资料采用1990年完成的省水资源中的还原成果；20012005年采用*四级水电站工程水资源论证报告书中的还原成果。还原内容包括工业、农业、生活用水及跨流域引水，其式为： W天然=W实测+ W灌溉+W工业+W生活W引水式中：W天然天然径流量（108m3）；W实测实测径流量（108m3）；W灌溉农业灌溉净耗水量（108m3）；W工业工业净耗水量（108m3）；W生活生活净耗水量（108m3）； W引水跨流域引水量（108m3）。*向外流域引水早在伪满时期就已经开始。引水工程于1958年开工，1959年11月竣工。各年引水流量不同，最59、大引水流量2.46 m3/s，1973年。最小引水流量0.03 m3/s，各年引水量还原主要依据灌溉面积。差积曲线分析*大甸子水文站设立于1956年，至今已有50年水文观测资料，本次设计选用大甸子站年径流差积曲线进行系列代表性分析，资料系列19562005年。绘制大甸水文子站年径流差积曲线。见图4.1。由图可见19562005年系列包括了完整的丰、平、枯水段，充分反应了年径流周期性变化规律。19751985年为连续枯水段，19861991年为连续丰水段，丰枯水段基本相当，因此，19562005年径流系列具有一定的代表性。图4.1 大甸子站年径流差积曲线（19562005）长短系列分析本次设计参60、证站大甸子水文站计算系列为19562005年，第一次水资源评价系列为19561979年，第二次水资源评价系列为19562000年，本次计算延长致2005年。 与第一次水资源评价比较，见表4.5。表4.5 长短系列设计值比较表 单位：m3/s站 名计算系列N（年）P=15%P=50%P=85%大甸子195619792422.815.810.4195620055023.116.411.1 与第二次水资源评价的年径流统计参数进行比较，见表4.6。 表4.6 长短系列统计参数比较系 列均值(m3/s)Cv19562000年17.210.3419562005年17.040.34上表可见长短系列统计参数变61、化不大，分析认为大甸子站19562005年系列更具代表性，同时也满足业主的要求。综上所述该系列资料可供本次设计使用。4.4.2 年径流参数年径流系列还原大甸子水文站以上*向外流域引水早在伪满时期就已经开始了，延续至今，主要用来灌溉农田。引水工程是1958年开工的，1959年11月竣工，有两个引水口。引水流量是根据农田需水情况而定，各年引水量不等，第二次水资源评价对此作了详细调查后均作了还原，引水量的还原主要依据灌溉面积。本次灌溉用水还原是从1956年开始的，还原系列为19562005年。*大甸子水文站以上灌溉面积为1.356万亩，水田灌溉净耗水量采用350m3/亩。灌溉用水各月分配比见表4.762、。 表4.7 灌溉净耗水量各月分配比月 份五六七八分配比(%)30252520年径流参数计算本次年径流计算选用大甸子站19562005年实测系列(n=50)。年径流参数计算，按连续系列，采用矩法公式，理论曲线采用P-型，计算公式如下： 经验频率 均值 变差系数 用经验适线法定线，以最佳适线为原则确定其径流参数，偏态系数Cs采用与变差系数Cv的经验倍比关系，经适线大甸子站年径流参数如下：均值 m3/s变差系数 Cv=0.34倍比 Cs/Cv=2.0设计参证站大甸子站各设计保证率年径流表2.8。表4.8 大甸子站各设计保证率年径流P(%)155085Q年p(m3/s)23.1416.3511.0963、4.4.3 坝址处年径流由于坝址处无水文资料，本次设计站*四级站坝址处年径流,采用面积比的方法进行计算。大甸子水文站在*四级站上游6km处，流域地质、地形、植被、人类活动影响等因素基本相同。大甸子水文站流域面积为1710km2，*四级站流域面积为1772km2，大甸子水文站与*四级站的面积比为96.5%，按水文计算规范要求可用面积比的方法推求*四级站坝址处年径流，设计值见表4.9。表4.9 *四级站各设计保证率年径流成果表P(%)155085(m3/s)23.9816.9411.494.4.4 典型年选取及年内分配根据电站设计的要求，需提供保证率为：P=15%、50%、85%的径流年内分配。*64、流域年径流主要靠降雨补给，径流的季节变化和降雨季节变化息息相关，各月径流量分配不均匀，59月的径流占年径流的80%以上，其中最大月径流量占全年径流量的20%以上。本次年径流的年内分配，采用大甸子水文站为设计参证站，在设计参证站大甸子的天然系列中选取接近设计保证率的年份为设计典型年。为避免偶然性每个保证率选两个典型年进行年内分配，选取的年份分别为：P=15%，典型年：1963、1981年；P=50%，典型年：1969、1988年；P=85%，典型年：1976、1977年。详见下表：表4.10 大甸子站各保证率典型年年径流成果表P(%)155085Qp(m3/s)23.9816.9411.49典型65、年年 份196319691976实测21.616.410.2还原23.2816.7111.29年 份198119881977实测23.215.011.2还原24.2116.3711.89由于实测的典型年不包含引水，故将各典型年灌溉用水量按灌溉净耗水量各月分配比进行还原。依*四级站的各设计保证率的水量计算分配比，并按分配比计算*四级站的径流年内分配。各设计保证率年径流逐日平均流量成果见表4.114.16。4.4.5 年径流成果合理性检查 基本资料可靠本次设计采用的设计参证站大甸子站19562005年径流系列资料均为实测。该站19592005年实测系列包含了丰、平、枯完整的变化周期，丰枯段系列长度66、较接近，具有一定代表性。表4.11 *四级站P=15%逐日平均流量(1963年典型) 单位：m3/s 月日12345678910111210.8840.8160.4533.7316.714.411.682.423.351.811.05.8720.9100.8610.3403.8314.213.710.590.030.248.111.05.3430.9530.7630.3244.2013.212.410.2173.134.841.310.65.4840.9240.6360.3184.9513.211.812.956.831.643.09.874.5550.8900.4570.3105.3812.67、611.223.050.467.039.69.874.2960.8430.2600.3675.3113.211.223.545.460.234.811.04.8170.7110.1720.4394.3013.210.419.248.046.430.913.04.3480.5990.2050.4703.5016.010.1226.048.038.027.419.14.9490.6440.2290.4703.1318.318.329.648.032.527.412.65.06100.7020.2670.6652.6416.031.224.840.536.430.211.44.02110.7610.68、2660.5922.6115.229.818.642.839.628.814.13.77120.7320.2650.6494.4315.232.715.048.030.924.513.03.71130.7110.2770.7857.8716.028.617.340.526.024.511.43.64140.6690.2920.85718.115.621.518.140.536.423.311.93.25150.6080.2980.85831.316.019.426.573.115320.99.103.35160.6440.3500.85829.016.020.970.161.418922.7769、.113.44170.6690.4230.86050.016.020.410061.413223.910.63.29180.6150.4840.90836.415.216.717985.710521.410.73.06190.5260.5850.98721.415.214.716610687.019.712.23.01200.5310.6571.1518.416.714.412796.769.017.311.42.88210.4940.7321.1715.118.319.412780.357.317.37.822.76220.4980.8341.4514.117.625.614768.263.70、116.38.192.71230.5090.8051.3113.516.021.512354.155.415.77.682.60240.5530.8861.6513.015.617.810948.844.715.17.802.79250.5950.9301.6811.916.016.714342.181.616.37.012.79260.7280.8501.9211.016.017.421137.310216.36.822.92270.9130.7302.259.1014.516.717432.883.814.66.392.82280.9300.6332.599.4813.915.91373571、.769.014.16.463.97290.9593.029.1013.914.712337.359.313.55.902.42300.8133.7411.413.213.011434.352.013.06.042.21310.8393.7113.996.628.611.42.06月平均0.721 0.534 1.20 12.6 15.2 18.1 78.5 56.1 64.5 24.7 10.0 3.62 年平均23.98表4.12 *四级站P=15%逐日平均流量(1981年典型) 单位：m3/s 月日12345678910111211.300.3200.5703.3339.541.696.72、134.28.333.508.331.1521.260.3200.5604.4940.434.976.228.07.453.507.451.0931.220.3200.5506.6543.930.161.028.06.633.507.041.0541.180.3200.5509.5940.429.454.430.96.633.507.041.01051.140.3200.54012.737.936.576.225.16.213.755.800.97061.100.3300.53019.435.430.810721.25.394.082.920.93071.050.3300.52023.130.73、628.098.419.35.064.082.790.89081.010.3300.51023.731.335.775.118.15.063.752.670.85090.9700.3300.51026.748.377.390.221.86.633.752.540.810100.9300.3300.50028.348.314012021.27.043.752.410.770110.8900.3300.49033.060.716212918.76.633.752.350.730120.8800.3300.68029.583.113310218.75.804.082.290.700130.8600.74、3300.89024.381.010784.618.15.803.752.230.680140.8500.3201.0921.574.790.372.018.75.804.082.170.650150.8300.3201.4320.667.483.759.116.47.044.082.110.630160.8200.3201.7223.464.577.355.314.86.633.752.050.600170.8000.3201.8429.361.611551.514.35.393.501.990.570180.7900.3202.3729.354.010648.713.04.734.731.75、930.550190.7700.3102.5644.750.280.555.312.04.736.211.870.520200.7600.3104.0539.443.990.364.911.25.066.211.810.500210.7400.3104.5336.842.110379.313.05.065.801.750.470220.7000.3404.8940.338.720871.016.44.735.801.690.460230.6600.3805.3650.434.622857.215.94.735.801.630.450240.6300.4105.6166.931.318763.976、14.34.736.631.570.450250.5900.4405.1549.528.520072.012.54.416.211.510.440260.5500.4704.1942.125.621354.411.64.086.631.450.430270.5100.5103.6238.524.916141.511.23.755.801.390.420280.4700.5403.4236.837.013735.69.833.505.061.330.410290.4303.1035.955.010734.89.013.506.631.270.400300.4002.6335.155.099.7477、8.79.423.507.891.210.400310.3602.5148.344.29.018.780.390月平均0.821 0.352 2.18 29.5 47.0 106 70.3 17.3 5.47 4.91 2.82 0.657 年平均23.98表4.13 *四级站P=50%逐日平均流量(1969年典型) 单位：m3/s 月日12345678910111210.8330.3860.4062.5732.744.646.167.421.05.285.021.6820.7620.5280.3452.5126.178.945.352.118.56.433.431.5930.7010.58978、0.3252.1324.111943.142.116.86.433.621.7440.6300.4060.2641.4923.512936.236.717.45.822.491.5350.5380.1830.2131.5524.112328.831.515.75.561.931.5360.4880.0730.1931.8525.594.827.328.613.75.281.931.4470.4370.1120.1732.1022.778.928.826.413.75.282.131.5380.3860.1220.1732.7524.167.625.327.911.95.563.371.419079、.3350.1520.2443.5643.357.820.628.611.06.433.641.39100.2640.2030.2953.9537.950.617.722.410.17.432.841.35110.2230.3050.2746.5969.852.417.220.49.276.433.231.22120.2030.5990.26424.149.071.622.635.38.905.823.661.42130.2030.9350.24453.236.470.521.234.68.145.564.641.27140.1831.0060.20370.430.557.823.331.5780、.435.564.251.07150.1630.8230.21328.129.847.920.625.17.096.093.970.874160.1520.8430.18319.328.942.333.921.86.438.902.810.823170.1520.9140.16316.728.239.333.918.76.4310.12.260.884180.1321.060.15215.525.544.629.618.16.097.761.790.721190.1121.2290.1412.524.147.926.617.06.097.431.510.650200.0851.3510.14181、9.525.552.425.918.15.826.771.880.640210.0851.2900.1528.522.763.621.215.45.286.431.540.691220.0761.1880.1567.423.554.118.914.95.565.821.820.589230.0801.1170.1948.831.947.116.121.15.285.561.490.559240.0710.8940.2731.632.751.415.025.15.285.561.600.609250.0680.6200.9227.142.551.416.727.25.025.281.161.2082、260.0660.4674.4622.343.347.917.234.64.745.561.270.762270.0640.3255.8121.640.942.316.742.94.745.561.520.528280.0730.3664.9818.536.444.650.439.74.745.281.360.416290.0724.0022.341.667.615131.54.505.281.340.366300.0673.3536.840.953.312227.94.505.021.310.335310.2233.0645.586.325.15.020.305月平均0.256 0.646 83、1.03 20.5 33.3 63.1 35.7 29.3 9.04 6.14 2.49 1.00 年平均16.94 表4.14 *四级站P=50%逐日平均流量(1988年典型) 单位：m3/s 月日12345678910111212.830.7860.7763.0377.463.425.79.466.704.763.171.1722.700.7550.7763.6564.862.939.78.476.604.263.201.1332.580.7140.7764.3956.261.840.37.825.834.263.131.0942.450.6830.7764.8754.957.231.4184、2.35.144.262.941.0452.320.6410.7764.7749.855.324.520.05.514.162.911.0062.190.6100.7864.3346.347.923.414.27.115.972.730.97272.060.5690.7864.2947.046.134.411.18.997.892.680.93181.930.5280.7864.8947.050.568.710.07.718.022.120.92191.800.4970.7865.8443.950.786.49.096.527.012.750.921101.680.4550.7867.944285、.642.759.08.475.576.601.690.910111.540.4240.79713.351.039.243.47.815.545.491.920.900121.420.3830.83825.863.840.435.97.226.675.101.960.900131.320.3620.89036.175.037.134.76.8010.64.912.050.890141.330.3830.93135.966.430.737.36.698.494.762.200.879151.370.4140.98325.859.142.338.36.527.044.572.320.879161.86、400.4341.0317.256.113733.86.346.384.562.270.869171.420.4661.0821.553.616830.56.316.884.292.170.859181.450.4861.1325.851.212433.85.957.513.982.090.859191.480.5171.1726.949.410330.85.7810.33.712.000.848201.500.5381.2234.845.291.628.16.0714.93.681.910.848211.530.5691.2957.441.674.326.116.111.73.691.82087、.838221.530.6001.3841.038.060.623.133.69.493.921.740.828231.470.6211.4633.634.750.222.026.08.303.711.640.828241.390.6521.5433.234.942.920.922.47.313.681.560.817251.300.6721.6247.763.637.619.418.16.633.681.470.807261.220.7031.7158.269.332.816.915.76.323.681.390.797271.150.7241.7960.458.628.914.813.3588、.903.681.330.776281.070.7551.8760.567.925.913.612.05.573.681.290.766290.9830.7761.9663.777.023.712.811.15.113.661.250.745300.9002.0966.769.326.411.810.84.873.281.210.734310.8282.4960.611.210.22.860.714月平均1.62 0.576 1.20 27.8 55.4 58.5 31.4 11.8 7.37 4.57 2.10 0.886年平均16.94表4.15 *四级站P=85%逐日平均流量(1976年89、典型) 单位：m3/s 月日12345678910111210.3550.1220.1320.97423.115.69.7538.410.0135.89.106.8720.3550.1320.1421.1224.414.38.7230.118.927.59.966.1630.3450.1420.1621.2631.413.87.9021.826.725.215.26.0840.3450.1520.1721.3948.613.47.6319.017.623.227.05.9750.3350.1620.1931.5352.112.17.1223.114.220.523.76.1860.3350.190、720.2031.6744.111.36.4421.814.818.719.47.5270.3140.1720.2432.2238.910.56.2115.414.817.617.96.0880.2940.1720.2742.7838.910.95.8321.314.216.417.35.4990.2640.1720.3143.3341.513.45.5234.315.315.316.96.62100.2430.1720.3454.3245.015.25.3639.312.814.816.85.79110.2230.1720.3865.4343.316.25.6729.311.013.713.91、65.39120.2330.1620.4167.1045.818.25.6724.410.013.213.64.97130.2430.1420.4579.0140.617.16.0120.29.0912.814.65.14140.2640.1320.48711.234.814.310.119.09.5511.913.94.52150.2740.1120.52812.632.212.518.617.412.311.413.14.14160.2840.1010.55813.538.911.317.018.512.311.013.53.80170.2640.1010.55811.752.111.3192、2.018.510.410.413.83.60180.2430.1120.55811.548.615.29.7516.89.0910.013.63.51190.2230.1120.55812.240.616.68.4515.48.7010.013.33.29200.2030.1220.55816.733.916.27.6319.09.559.5511.13.20210.1830.1220.55822.533.023.96.9022.510.49.0911.53.08220.1620.1320.54823.632.223.37.1237.610.08.7010.02.91230.1420.14293、0.53827.528.518.76.9029.39.5510.010.22.74240.1220.1520.53825.225.715.66.2122.58.7014.89.882.77250.0980.1620.52821.223.813.45.8319.08.3214.88.462.58260.0770.1720.51719.922.011.35.6717.411.911.07.622.39270.0840.1620.59921.220.410.29.1215.811.09.798.612.20280.0920.1520.67019.218.710.919.214.513.711.06.94、772.10290.0990.1420.75118.717.112.515.513.619.27.896.141.84300.1120.82219.216.210.920.212.636.77.465.831.65310.1120.90316.228.412.68.721.46月平均0.223 0.144 0.458 11.7 34.0 14.3 9.75 22.0 13.4 14.3 13.1 4.19 年平均11.49表4.16 *四级站P=85%逐日平均流量(1977年典型) 单位：m3/s 月日12345678910111211.3730.1690.19911.423.117.475.95、38.332.771.644.031.1021.3030.1690.20910.625.025.31319.282.981.843.280.91531.2430.1690.21910.730.832.01399.604.241.842.390.89541.1840.1690.2399.6229.223.411815.63.981.642.200.88551.1240.1690.24911.627.719.611022.43.571.842.200.99561.0540.1690.25918.226.317.484.918.73.422.052.201.0470.9950.1690.30821.96、925.615.265.820.43.892.051.841.1880.9350.1690.36821.924.312.656.729.43.182.261.501.0690.8750.1790.41818.422.411.558.728.62.492.261.450.855100.8060.1790.46716.721.810.751.820.42.262.491.130.895110.7460.1790.72617.920.513.043.115.82.052.721.220.925120.6860.1791.6923.820.516.334.715.31.842.491.350.835197、30.6270.1692.6925.319.421.538.015.31.742.261.290.806140.5570.1693.6841.422.420.225.413.91.642.261.190.965150.4970.1594.6751.330.015.226.712.31.642.260.9751.01160.4670.1595.8434.725.013.026.010.51.842.260.9450.985170.4380.1499.9545.823.112.229.89.601.842.261.520.865180.4080.14913.045.821.115.226.78.998、71.842.261.320.826190.3780.13911.831.419.914.619.79.282.052.261.700.935200.3480.1398.6326.817.724.715.78.972.492.051.460.816210.3180.1298.1121.316.650.514.88.332.492.011.930.706220.2880.1296.4821.316.051.415.77.702.262.011.330.577230.2590.1296.3823.215.047.017.47.132.262.011.260.477240.2290.1295.76299、6.115.047.015.76.622.052.201.980.467250.1990.1295.7626.813.838.512.76.362.052.391.460.408260.1990.1296.4226.115.630.411.06.111.742.591.910.388270.1890.1496.8021.920.524.010.05.591.642.391.850.338280.1890.1796.5920.720.524.09.695.341.642.41.370.318290.1797.1021.316.636.010.05.091.642.591.530.318300.1100、798.0520.714.649.68.734.601.643.781.230.259310.1699.6615.07.794.394.280.249月平均0.595 0.157 4.61 24.1 21.1 25.0 42.3 11.9 2.37 2.31 1.70 0.752 年平均11.49验证等值线图、查等值线图由于设计工程点*四级电站处无水文观测资料，本次设计年径流采用全国水资源第二次综合规划时绘制的“省19562000年多年平均年径流深等值线图”与“省19562000年径流变差系数Cv等值线图”成果进行计算。在绘制等值线图中，全省120个水文站只用了80个站的资料，40个站点没有用101、，故本次对这一流域的等值线进行了验证。本次验证采用了汉阳屯水文站、大蒲柴河水文站、大甸子水文站，资料系列19592000年，其中大蒲柴河水文站19631980年为水位站，通过与汉阳屯站相关插补。计算结果与查图结果比较见表4.17。 表4.17 等值线成果验证表站名项目汉阳屯大甸子大蒲柴河F(km2)85321710111110015.1816.8231.54.785.29R计(mm)369.2313.5457R查(mm)350300380k-6%-7.3%-16.%通过以上验证可见，汉阳屯站、大甸子站误差相对较小，不足10%。大蒲柴河站误差相对较大，其原因是该站的40年流量资料中有17年(19102、631980年)不是实测流量而是相关插补而得，误差偏大。该图可以用于本次设计。由上表可见，设计参证站大甸子站查年径流等值线图多年平均径流深为R=300.0mm，计算大甸子站多年平均径流深为R=313.5mm，两者径流值十分接近。典型年的选用设计工程点没有水文站，只能借用临近站。选取的参证站大甸子水文站，具有19562005年50年实测资料，系列较长、观测精度高、资料完整，可保证计算精度。大甸子水文站在*四级站上游6km处，流域地质、地形、植被、人类活动影响等因素基本相同。大甸子水文站流域面积为1710km2，*四级站流域面积为1772km2，大甸子水文站与*四级站的面积比为96.5%，典型年选103、用大甸子水文站是合理的。为避免偶然性，每个保证率选两个典型年，便于设计选择。符合规范要求大甸子水文站流域面积为1710km2，*四级站流域面积为1772km2，大甸子水文站与*四级站的面积比为96.5%，在两站径流深基本相同、面积比超过75%以上的情况下采用面积比的方法，符合规范要求。综上所述年径流成果是合理的。4.4.6 枯水径流分析*流域径流由降水和地下水补给，但主要由降水补给，径流与降水同步，使得径流的年际间和年内分配不均匀。以*大甸子水文站为例，58月是该流域降雨量最集中的月份，也是径流最集中的月份，占全年的70%左右。据19562005年50年系列资料分析，年径流最大值为10.65亿104、m3（1986年），最小值为1.58亿m3（1978年）。 该流域枯水期为12月、13月，此间降雨少，地下水补给又不充分，是一年中径流最小的季节，枯水年有断流现象，枯水期月径流占年径流最小为4%左右。大甸子站枯水期最大日平均流量为 16.5m3/s，最小日平均流量为零或接近于零，如1970年(9.73m3/s)、1978年(5.01m3/s)、1979年(9.35m3/s)均为枯水年。4.4.7 历时曲线分别绘制*四级站典型年不同保证率日平均水量历时曲线历时曲线成果表见表4.18。历时曲线见图4.24.4。表4.18 *四级电站历时曲线表P=15%P=50%P=85%序号量级累计次数百分比（%105、）序号量级累计次数百分比（%）序号量级累计次数百分比（%）1=1541.11=1030.821=1030.822=10143.82=930.822=941.13=9184.93=841.093=841.14=8226.04=760.644=751.375=7287.75=6102.735=661.646=6328.86=5318.476=582.197=54111.27=45013.77=4164.388=45615.38=37420.28=3246.579=37620.89=210127.69=25615.310=210629.010=1.510929.810=1.59124.911=1.5106、13035.611=112433.911=112434.012=119653.712=0.813436.612=0.814138.613=0.821759.513=0.615241.513=0.615341.914=0.622661.914=0.418851.414=0.416846.015=0.424166.015=0.321157.715=0.317848.816=0.325770.416=0.222962.616=0.219653.717=0.227775.917=0.128477.617=0.126672.918=0.128778.618=0.0830082.018=0.0828277107、.319=0.0829380.319=0.0732087.419=0.0729480.520=0.0731185.220=0.0634494.020=0.0629781.421=0.0632187.921=0.0535195.921=0.0530082.222=0.0533692.122=036610022=036510023=0365100图4.2 *四级电站P=15%历时曲线图4.3 *四级电站P=50%历时曲线图4.4 *四级电站P=85%历时曲线4.5 洪水4.5.1 暴雨、洪水特性造成本流域大暴雨的天气系统主要是台风和气旋，其特点是降雨量集中。暴雨多发生在69月份，大暴雨主要集中在7108、8月份，降雨量约占全年降水的50%。这个季节我省处在副高的西北沿，特殊的地形有利于西南暖湿气流的输送和辐合上升，易形成暴雨，我省东部暴雨中心常出现在第二松花江上游。根据本流域暴雨资料分析，一次降雨多集中在三天、一天，一天降雨量占7080%。本流域洪水主要由暴雨形成，大洪水主要发生在7、8月份。除上述气象原因外，该流域地处山区，河道两岸地势陡峭，河槽窄深，河道坡度较陡，地下水补给丰富，致使洪水陡涨缓落，具有峰高量大的特点。一次洪水过程在3天左右，洪峰持续时间36小时，涨水历时不到一天，退水近3天。一天洪量占三天洪量的40%左右。一般洪水过程呈单峰，七天洪水过程呈双峰，由两次降雨形成。以2004109、年7月26日洪水为例，见图4.5。图4.5 大甸子站2004年7月26日8月2日洪水过程4.5.2 历史洪水调查及重现期历史洪水调查在历次二道松花江流域规划及设计中，各有关水利设计部门如自治州水利设计院、省水文水资源局、东北水利水电勘测设计院、省水利水电勘测设计研究院等，均对二道松花江流域的历史洪水做了大量调查研究和分析工作，积累了丰富的历史洪水资料成果，详见省历史洪水调查资料及其它历史洪水资料。其中调查点有主要有松江站、畜牧场、十骑街、大蒲柴河、汉阳屯站、光明农场、二道白河等。本次设计地区综合采用的站点主要有汉阳屯站、松江站、两江口站、大甸子站、大蒲柴河站、二道白河站。历史洪水调查情况及重现110、期确定汉阳屯站：汉阳屯站以上控制流域面积8532Km2，调查到的洪水年份按顺位排列为：1914年、1960年、1965年、1982年、1934年，其中1914年洪水只做定性处理，无定量计算。1960年洪水重现期N=50年，其它洪水不做处理。松江站：松江站以上流域面积为1357Km2，由于该流域开发较晚，没有调查到1940年以前洪水发生的详细情况。根据调查资料确认1940年洪水是近几十年以来最大的洪水，其洪水重现期为N=60年，其它年份洪水未做处理。两江口站：调查到的1914年洪水大于1960年，故1960年洪水为1941年以来的第二位。大甸子站：没有洪水调查资料，按流域内的洪水来确定，即196111、0年洪水为1941年以来的第二位，其重现期N=50年。大蒲柴站：调查到1953年比1960年大，1953年洪水按1953年以来的第一位处理，其重现期N=50年。二道白河站：该站在设计中没有特大值处理，按连续系列计算。在频率计算中，除二道白河站外按连续系列计算外，其它各站均按不连续计算。4.5.3 设计洪水计算*四级电站设计洪水采用两种方法计算：面积比法、地区综合法。首先计算设计参证站大甸子站设计洪水，再分别用面积比法和地区综合法计算*四级电站坝址处设计洪水。面积比法 设计参证站设计洪水首先计算设计参证站大甸子站的设计洪水，采用大甸子站19592000年系列洪峰流量资料进行计算，其中实测系列中1112、960年洪水按N=50处理，a=1，按不连续系列，用矩法公式计算洪水统计参数，其式如下：经验频率 均值 变差系数 采用P-型曲线适线，以最佳配线确定其洪水统计参数，Cs与Cv倍比为2.5，适线情况见附图2。经适线确定大甸子站洪峰统计参数如下：Cv=1.05 Cs/Cv=2.5大甸子站洪峰设计值如下表：表4.19 大甸子站设计洪水P(%)0.33123.35.1020Qmp(m3/s)14771163946821709524346 坝址处设计洪水以设计参证站大甸子站各频率设计洪水为依据，用面积比的n次方来计算*四级站坝址处各频率设计洪水，其式为： 用面积比法计算结果见下表：表4.20 *四级站设113、计洪水(面积比法)P（%）P=0.33P=1P=2P=3.3P=5P=10P=20Qmp(m3/s)15131191988841726537354地区综合法本次地区综合法采用县303电站设计成果，地区综合采用的站点主要有汉阳屯站、松江站、两江口站、大甸子站、大蒲柴河站、二道白河站。地区综合公式为： 地区综合线见图4.64.7。 图4.6 二道松花江上游F综合线图4.7 二道松花江上游CvF综合线根据上式计算求得*四级站洪水统计参数为： Cv=0.91 Cs/Cv=2.5由地区综合法计算的*四级站各频率设计洪峰如下表：表4.21 *四级站设计洪水(地区综合法) Cs/Cv=2.5(m3/s)Cv114、Qmp(m3/s)P=0.33%P=1%P=2%P=3.3%P=5.%P=10%P=20%262.70.9114041124949822722551385两种计算方法综合比较将地区综合、面积比两种方法计算的*四级站设计洪水进行比较，见表4.22。 表4.22 *四级站两种方法计算设计洪水比较表计算方法Qmp(m3/s)P=0.33%P=1%P=2%P=3.3%P=5.0%P=10%P=20%面积比15131191988841726537354地区综合14041124949822722551385k(%)-7.80-5.94-4.04-2.30 -0.552.578.02从上表看出，两种计算方法115、计算之设计洪水成果相近，相差不足10%，高频率面积比法比地区综合法成果略偏大，低频率面积比法比地区综合法成果略偏低，其中P=5.0%成果接近。建议采用地区综合法计算成果。4.5.4 设计洪水成果合理性分析本次地区综合及面积比法都可以保证计算精度。地区综合线应用的站点主要有汉阳屯站、松江站、两江口站、大甸子站、大蒲柴河站、二道白河站，这些站资料系列较长，资料完整，观测精度较高，并且均有洪水调查资料及实测的较大洪水资料，基本资料可靠，可保证计算精度。主要设计参证站大甸子水文站，具有42年实测洪水资料，资料系列较长、资料完整、观测精度较高。大甸子水文站在设计站*四级站上游，流域地质、地形、植被条件、116、人类活动影响等因素基本相同。大甸子水文站流域面积占*四级站的96.5%，采用面积比的方法推求*四级站坝址处设计洪水符合水文计算规范规定，可保证计算精度。另外，本次同时用多种计算方法计算之设计洪水进行了比较，设计成果相差不多。4.6 施工期洪水4.6.1 施工期洪水时间的确定满足施工要求、具有一定洪水特性和完整的洪水过程的春、秋季洪水即为施工期洪水。点绘汉阳屯站历年各月洪峰出现时间分布图，确定其春、秋汛起止时间。根据分布图分析，该地区春汛时间为4月1日6月30日，秋汛时间在9月16日10月30日。分布图见图4.8。4.6.1 施工期洪水计算本次设计由于工程点处无水文站，施工期洪水计算采用地区综合117、线的方法推求。本次地区综合采用的站点有汉阳屯、两江、大甸子、松江、大蒲柴河五个站点，资料系列均在40年以上。图4.8 汉阳屯站洪峰出现时间分布图分别绘制二道松花江春、秋汛洪峰与面积及相应的变差系数与面积的地区综合关系线(春F、Cv春F、秋F、Cv秋F)。春汛地区综合线见图4.94.10，秋汛地区综合线见图4.114.12。春汛地区综合公式为： 秋汛地区综合公式为： 图4.9 二道松花江上游春汛F综合线图4.10 二道松花江上游春汛CvF综合线图4.11 二道松花江上游秋汛F综合线图4.12 二道松花江上游秋汛CvF综合线由上式、上图求得*四级站春、秋汛洪水统计参数及设计值见表4.23。表4.2118、3 *四级站施工期洪水站名面积(km2)汛别均值(m3/s)CvP(%)Qp(m3/s)*四级1772春汛1930.6254271035220275秋汛42.70.9851271095.22064.84.7 HQ关系曲线根据*四级电站坝址处、厂房处河道纵横断面图，绘制水位流量关系曲线(HQ)。用曼宁公式计算。 式中：i = 2.5 n主=0.025 n边=0.03坝址处HQ线见图4.13，水位流量关系表见表4.24，厂房处HQ线见图4.14，水位流量关系表见表4.25。表4.24 *四级电站坝址处HQ关系表序号水位(m)流量(m3/s)序号水位(m)流量(m3/s)水位(m)流量(m3/s)1119、533.75015537.406001300538.902534.255.616537.546501350538.973534.7535.417537.677001400539.054534.9050.018537.87501450539.125535.3010019537.938001500539.216535.6115020538.048501550539.297535.9020021538.169001600539.378536.1525022538.279501650539.459536.3930023538.3710001700539.5310536.6035024538.46105120、01750539.6011536.7840025538.5511001800539.6712536.9545026538.6411501850539.7513537.1150027538.7312001855539.7914537.2555028538.821250图4.13 *四级电站坝址处HQ曲线表4.25 *四级电站厂房处河道HQ关系表序号水位(m)流量(m3/s)序号水位(m)流量(m3/s)水位(m)流量(m3/s)水位(m)流量(m3/s)水位(m)流量(m3/s)1524.860.00 15525.5611.60 526.2675.65 526.96199.16 527.6637121、9.31 2524.910.01 16525.6113.95 526.3182.55 527.01210.19 527.71394.40 3524.960.06 17525.6616.57 526.3689.74 527.06221.37 527.76409.83 4525.010.19 18525.7119.63 526.4197.21 527.11232.86 527.81425.61 5525.060.41 19525.7623.01 526.46104.97 527.16244.66 527.86441.74 6525.110.74 20525.8126.68 526.51113.04122、 527.21256.78 527.91458.23 7525.161.21 21525.8630.89 526.56121.43 527.26269.21 527.96475.07 8525.211.83 22525.9135.44 526.61130.12 527.31281.96 528.01492.50 9525.262.61 23525.9640.28 526.66139.09 527.36295.02 528.06511.23 10525.313.57 24526.0145.42 526.71148.36 527.41308.41 528.11530.30 11525.364.73123、 25526.0650.89 526.76157.93 527.46322.13 528.16549.72 12525.416.10 26526.1156.66 526.81167.79 527.51336.11 528.21569.49 13525.467.69 27526.1662.70 526.86177.95 527.56350.17 528.26589.61 14525.519.52 28526.2169.03 526.91188.40 527.61364.57 528.31610.09 图4.14 *四级电站厂房处HQ曲线4.8 泥沙及冰情4.8.1泥沙大甸子水文站在1958196124、8年期间曾进行了含沙量观测及计算，其多年平均输沙量为2.65万吨，多年平均悬移质输沙模数为14.95t/km2。该成果与2008年科学技术出版社出版的省水资源成果中的模数分区图进行比较，查分区图为1050t/ km2，说明该流域河流含沙量较少，实际观察河水常年清澈见底，其原因是上游森林茂密，植被较好，基本无水土流失现象。本次设计采用悬移质输沙模数为20t/km2 (悬移质)，推移质按悬移质的10%计。*四级站年输沙总量为3.89万吨，输沙量很小可忽略不计。输沙季节主要在48月份，占全年总输沙的80%以上。4.8.2 冰情该流域河流一般初冻期为10月下旬，稳定封冻期为11月中旬，开河一般在4月中125、旬，完全解冻为4月下旬，稳定封冻期为147天。该河流的年最大冰厚一般发生在2月下旬，边冰厚度在1m左右，河心厚度一般在0.8m左右。受冬季地下水补给的影响，水温较高致使下游较上游封冻时间短，解冻期间无冰块形成。春季开江形式一般为文开，比较平稳。685工程地质5.1 工程概况*四级水电站位于省县第二松花江一级支流*上，坝址位于县万宝镇镜内，地处*与富尔河汇合口上游25.7km处。坝址距万宝镇5km。县*四级水电站工程开发的任务是以发电主，兼有观光旅游等综合效益。电站总装机容量3125kW，为无调节电站。电站最大水头10.76m，最小水头8.84m，平均发电水头10.27m。枢纽工程主要由拦河闸、126、引水隧洞、压力前池、引水式地面厂房等组成。拦河闸为水力翻板闸，正常蓄水位537.5m。本电站为引水式水电站。工程等别为等，工程规模为小（2）型。表5.1 主要勘察工作量表序 号工 作 项 目单 位工作量备 注11/1000坝址工程地质测绘km20.0521/1000厂房工程地质测绘km20.0431/1000引水隧洞地质测绘km20.54钻 探m/孔67.2/65坑 探m 31006槽探组2007岩 样m 33其中建材3组8砂砾样组6其中建材4组9岩石片样块410钻孔简易注水试验次111触探试验次1912水质分析组214地质点联测点801971-1973年，省地质局对本区进行了1：20万区域地127、质调查及普查找矿工作，并于1973年出版了区域地质调查报告。近20年来，流域内各梯级电站工程地质勘察工作积累了丰富的地质资料。2009年6月7月，抚顺市水利勘测设计研究院承担了该电站可研设计阶段的工程地质勘察工作，完成主要勘察工作量见表1.1。根据中国季节性冻土标准冻深线图，本区标准冻土深度1.86m。5.2 区域地质概况5.2.1 地形地貌*是二道松花江上游右岸的一级支流，发源于合龙县卧龙乡甑峰岭山脉老岭峰东谷，河口位置为县两江乡两江口。*汇入后，于汉阳屯上游7km处汇入二道松花江。流域内最高山顶高程为1500m。*流域形状似扇形，水系发达，主要水系在县境内。河道全长为156.6km，在县境128、内长约90km。河道坡度较陡，平均河道坡度为2.2。河道弯曲，河道宽度变化较大，在80m150m范围内。河道转弯处多砾卵石，河床多卵石，河水清澈见底，河道较稳定，河床基本无冲淤变化，河床多呈不对称的“V”型。 境内高程在海拔450m1500m，上游多为山区、半山区，右岸山体陡峭，岩石裸露，乔木、灌木混杂呈立体分布，生长旺盛。中下游为山坡、半山坡台地，植被良好，天然林和人工林混交。上游大部分山区植被覆盖率较高，水土保持良好，中游部分坡地已退耕还林。 区内地貌单元包括：侵蚀剥蚀低山、熔岩堆积二级阶地、冲积堆积一级阶地和河漫滩。5.2.2 地层岩性 区内出露的地层主要有：太古界鞍山群，元古界震旦系，129、古生界志留泥盆系、石炭系、二迭系，中生界侏罗系、白垩系，新生界第三系和第四系，详见区域地层简表（表3.2）。表5.2 区域地层简表界系统组符号厚度（m）岩性描述分布范围新生界第四系全新统低河漫滩冲积层al10细粒土、淤泥质土、砂砾石、砂卵石广泛分布于现代河谷两侧低河漫滩及河床中。上更新统级阶地冲洪积Q3pal10上部：粘土、粉土下部：砾类土、砂类土分布于大沙河、*及红石拉子等地。级阶地冲洪积Q2pal1414砾岩、含砾粗砂岩下统明月沟组J1m823含砾粗砂岩、砂岩、安山岩古生界二迭系下统柯岛组P1k1365凝灰质砾岩、流纹岩、板岩夹结晶灰岩分布于明月沟、长仁等地。庙岭组P1m190长石石英砂岩130、粉砂岩、结晶灰岩天宝山、大甸子、明月沟、大石头等地。石炭系上统山秀峰组C3s1201结晶灰岩、板岩、粉砂岩仅见于天宝山，发育不全。志留-泥盆系呼兰群S-Dhl2583变质流纹岩、凝灰岩、安山岩、浅粒岩分布于卧龙至木兰屯、四岔子地区。震旦系下统南芬组Z1n161紫色页岩、粉砂岩、泥质灰岩分布于四岔子西南局部地区。钓鱼台组Z1d60石英岩太古界鞍山群三道沟组Arajs1650斜长角闪岩、变粒岩、石英岩分布于鸡南、古洞屯、木兰屯、四岔子一带。甲山组Aras1101片岩、片麻岩、角闪岩百日坪组Arab2539片麻岩、角闪岩鸡南组Araj1480斜长角闪片麻岩、变粒岩、石英岩火成岩本区从太古代至新生代131、均为岩浆活动的产物，其中侵入岩广泛出露于*断裂带以北地区，约占全区65%，喷出岩零星分布于区内，构成地层的重要组成部分。从岩浆活动形式可划分为四个喷发侵入旋回，大古代构造岩浆旋回：岩性为酸性火山熔岩、中性火山岩；华力西期构造岩浆旋回：早期岩性主要为安山岩、流纹岩、凝灰熔岩等；中期为凝灰熔岩；晚期主要为斜长花岗岩、花岗闪长岩、辉长岩、角闪石岩、流纹岩、凝灰熔岩等； 燕山早期构造岩浆旋回：岩性为玄武安山岩、花岗岩、闪长岩等；喜山期构造岩浆旋回：气孔状拉斑玄武岩、橄榄玄武岩、熔碴状玄武岩等。5.2.3 地质构造与地震本区在构造体系上位于阴山天山复杂东西构造带的东端与新华夏构造体系锡霍特张广才岭隆起带132、相交地区，地质地构造较为复杂。依据主要压性或压纽性结构面的展布方向及各种构造形迹的内在联系，并结合地层的形成及其分布、岩浆活动、变质作用特征和构造运动的时期，将区内构造划分为*断褶带、东西向构造带、北西向构造带、华夏式构造体系和新华夏构造体系。其中以*断褶带规模最为“宏伟”，北西向构造带分布最为广泛。各构造带都有其发展的历史,彼此互相联合、复合，但都自成系统，各有归宿，构成有条不紊的构造图案和自然景观。 见区域构造纲要略图（图3）。据地震资料记载，工程区及其邻区发生过的地震M6 级，普遍具有地震活动频度低，强度弱的特点。但近年来，区内地震活动呈明显上升趋势，州地震局监测中心于2009年5月25133、日08时54分37.0秒，监测到在东经129.17，北纬41.09（朝鲜境内）发生M4.5级地震，同时，州内各县（市）均报告有明显震感。2009年8月5日20时08分，靖宇县与抚松交界处（北纬42.3东经129.17）发生M4.6级地震，省内大部分地区有震感。2009年8月10日20时42分，汪清县与牡丹江交界处（北纬43.6东经130.6）发生M4.8级地震，本区有历史记载以来未发生过破坏性地震，故认为本区区域稳定性较好。据2001年国家地震局编制的国家标准（GB18306-2001）1/400万中国地震动参数区划图，工程区地震动峰值加速度为0.05g(见图4) ，相应地震基本烈度为度。 5134、.2.4 水文地质本区地下水按其埋藏条件可分松散堆积层中的孔隙潜水和基岩裂隙水二种类型。其特征分述如下：5.2.4.1孔隙潜水 河谷中砂卵砾石的孔隙潜水，富水性好，水位变幅1m2m，水质良好，矿化度小于0.3g/L。残坡积碎石或砂壤土夹碎石层孔隙潜水，富水性相结较差。地下水的来源主要受降雨、融雪水下渗以及基岩裂隙水潜流的补给，含水层的厚度一般为1m5m。5.2.4.2基岩裂隙水 基岩裂隙水包括闪长岩、花岗岩中基岩裂隙水、第四系玄武岩中的裂隙水。闪长岩、花岗岩中基岩裂隙水，其埋藏深度受地形的影响，一般在10m20m以上，岩石透水性小。 玄武岩由于原生裂隙较发育，透水性较强，因此地下水分布规律亦较135、复杂，地下水位埋藏深度一般大于25m。裂隙水主要受降水及湖水补给。裂隙潜水动态主要受玄武岩层次的构成情况及岩石裂隙、洞穴分布规律的影响。地下水的排泄方式以蒸发为主。5.3 水库区工程地质条件及评价5.3.1工程地质条件*水电站水库为河槽型，两岸分布有漫滩和一级阶地，河谷以上为陡峻的地形，漫滩地面高程533m535m，微向河谷倾斜。*自北东流向南西并在坝址处转入北西。组成库岸区的地层为第四系全新统松散堆积层和华力西晚期花岗岩（r43(2)）。水库区未见有较大规模的断层通过。库区地下水类型为第四系松散层孔隙潜水和基岩裂隙水，两者均接受大气降水的补给，向河床排泄。5.3.2 工程地质问题及评价5.3136、.2.1水库渗漏组成库岸的岩性为华力西晚期花岗岩和第四系松散堆积层，库区山体陡峻，山体宽厚，相邻河谷相距甚远，没有通向库外断裂通道，故水库不存在渗漏问题。5.3.2.2水库浸没库区居民点均分布在正常蓄水位之上，且无大面积耕地，故无浸没问题。5.3.2.3库岸稳定水库蓄水后，库岸较陡地段，将会产生坍塌，但方量不大，对水库正常运行无大影响。5.3.2.4水库淤积库区植被发育良好，各冲沟固体径流来源少，河流带入的泥沙量小，水库不存在淤积问题。综上所述，水库不存在渗漏问题，无水库浸没、库岸稳定和水库淤积问题， 故水库区工程地质条件良好。5.4 坝址区工程地质条件5.4.1 地质概况5.4.1.1 地形137、地貌坝址区两岸均为平缓的河漫滩和一级阶地，*自北东流向南西交转入北西。坝址区河谷呈“U”型，河谷宽阔，河床地面高程533m534m，河床宽55m65m，一级阶地地面高程538m540m，高出河水位5m7m，枯水期水深0.5m1.0m。5.4.1.2 地层岩性坝址区地层岩性主要为华力西晚期花岗岩及第四系松散堆积层。自上而下分述如下：有机土：黑色，含有机质及植物根系。分布于地表，层厚0.20m0.50m。细粒土质砂：黄褐色，松散-稍密状态。砂含量约占70%，成份主要为石英、长石及岩屑。分布于漫滩上，厚度1.50m2.00m。级配不良砾：黄褐色，饱水，中密结构。砾石主要成分主要为花岗岩、闪长岩、安山138、岩等。粒径一般为10mm20mm，砂成分主要为石英、长石及少量的岩屑，分布于河漫滩及一级阶地的下部，一般为1.00m2.20m。碎石混合土：黄褐色，碎石含量一般为30%40%，碎石成分主要为石英砂岩、灰岩等。分布于山坡有机土的下部。厚度1.0m2.5m。 花岗岩（r43（2）：肉红色，粗粒花岗结构，块状构造。主要矿物成分为石英、长石、云母及少量暗色矿物。岩石多呈中等风化状态。5.4.1.3 地质构造根据区域地质资料，坝址区无较大的断层通过。仅在坝址两岸岩石露头见有二组节理，分述如下。 走向N3045E，倾向SE，倾角7580，节理面较光滑，张开半张开状，延伸较远。走向N510W，倾向SW，倾角139、8585，节理面较光滑，延伸较远。走向N4050W，倾向SW，倾角8085，延伸较远。上述节理以最为发育，组次之。5.4.1.4 水文地质坝址区地下水为类型是松散堆积层中的孔隙潜水。地下水和地表水的水力联系是地下水补给河水。地表水的水化学类型为重碳酸钙钾钠型水（HCO3CaK+Na）,地下水的水化学类型主要为重碳酸钙型水（HCO3Ca），根据环境水对混凝土的腐蚀性判定标准，两者对混凝土均无任何腐蚀性。 5.4.2 岩土的工程地质特性 5.4. 2.1 岩石的风化程度根据地质测绘和钻孔资料，坝址区出露的岩石为华力西晚期花岗岩（r43（2）岩石多呈中等风化，坝址区强风化岩石较薄，厚度一般为0.80140、1.50m，中等风化岩石厚度一般3.80m5.50m。风化特征如下：全风化花岗岩：岩石全部变成黄褐色，已崩解为松散的砂状，可见原始花岗结构痕迹，除石英颗粒外，长石和云母多已高岭土化，岩石手可捏碎，用锹可挖动。强风化花岗岩：岩石大部分变成黄褐色，岩块可见原岩浅肉红颜色，少部分已崩解呈砂状，风化裂隙发育，岩石大部分变酥易碎。中等风化花岗岩：岩石表面或裂隙面大部分变成黄褐色，多被铁质渲染，断口仍保持新鲜浅肉红色，花岗结构清晰，石英矿物清楚，长石矿物稍浑浊模糊，岩石表面风化裂隙发育。5.4.2.2 岩石物理力学性质坝址区分别仅对中等风化的花岗岩进行了取样和试验，物理力学试验成果见表3.4。由试验成果可141、知：花岗岩：比重2.682.71，平均值2.70；软化系数0.660.87，平均值0.78；单轴干抗压强度76.8MPa95.8MPa，平均值83.9 MPa；单轴饱和抗压强度63.69MPa67. 3MPa，平均值65.3MPa；弹性模量平均值0.99104MPa。5.4.2.3 坝基土的物理力学性质坝基土主要为级配不良的砾。通过钻探和试验成果整理分析，砾石主要成分为花岗岩、闪长岩、灰岩等。粒径一般为10mm20mm，砂成分主要为石英、长石及少量岩屑，其颗分试验成果见表3.5。根据触探试验成果，其承载力标准值为300 Kpa350Kpa。5.4.2.4坝基岩土的渗透性根据钻孔注水试验和压水试142、验资料，坝基级配不良砾呈强透水性，花岗岩均呈弱透水性，故级配不良砾清除后，坝基一般不需要进行防渗处理。表5.3 坝基岩土的渗透性岩土代号土层名称渗透系数(cm/s)透水率（Lu）渗透性等级细粒土质砂2.010-3cm/s中等透水级配不良砾3.9210-2cm/s强透水 花岗岩7.60-9.50（Lu）弱透水表5.4 坝 址 区 岩 石 物 理 力 学 性 质 汇 总 表岩石名称风化状态项 目特征值比重S重度（KN /m3）含水率%自然吸水率%饱和吸水率%孔隙率%紧密度%软化系数抗压强度C(Mpa)变形模量E0104MPa弹性模量Ee104MPa泊松比备 注烘干S自然C饱和d自然烘干饱和花岗岩中143、等风化组 数3333333333333333试验值2.7125.325.526.41.192.082.435.1794.830.8769.876.867.31.191.660.18试验 值2.7025.225.225.80.931.561.654.4495.560.8272.479.165.00.420.610.16试验值2.6826.025.926.10.740.680.922.6497.360.6688.4595.863.690.580.720.16最大值2.7126.025.926.11.192.082.435.1797.360.8788.4595.867.31.191.660.18最小144、值2.6825.225.225.80.740.680.922.6495.560.6669.876.863.690.420.610.16平 均 值2.7025.525.526.10.951.441.664.0895.910.7876.883.965.30.730.990.17坝 基 砂（砾）颗 分 试 验 成 果 表表5.5岩土名称 试 验指 项 标 目 密 度颗 粒 组 成 （mm） 天然坡角渗透系数(10-2)湿干60604040202010105522.00.50.50.250.250.0750.0750.0050.005水上水下 g/cm3% K=cm/s级配不良砾试验值2.021.91145、2.48.212.220.216.414.87.56.37.42.62.038324.562.041.943.57.411.019.617.613.56.47.55.64.33.639313.28平均值2.031.932.957.811.619.917.014.27.06.96.53.52.839323.92 5.4.2.5 边坡开挖建议临时边坡开挖建议值如下：细粒土质砂：水上1：1.75，水下1：2.0级配不良砾：水上1：1.5，水下1：1.75。花岗岩：强风化1：0.75，中等风化1：0.5。施工过程中应对临时边坡的稳定问题予以重视。如施工中临时边坡影响周围设施，不能按设计边坡开挖时，应对146、边坡进行有效的支护措施。5.4.3 工程地质评价坝基上部由第四系冲积物级配不良砾，虽然级配不良砾承载力较高，但呈强透水性，且易发生渗透破坏，故不宜作为坝基础。坝基出露的基岩为华力西晚期花岗岩，承载力高、抗风化能力强、岩石坚硬，且呈中等风化状态和弱透水性，故可作为坝基础。基坑开挖时,由于地下水位较高，应加强施工排水。5.5引水建筑物工程地质条件及评价5.5.1工程地质条件 引水建筑物主要引水隧洞、调压前池、压力管道等建筑物组成，均布置于坝址右岸，隧洞穿越中山地形。进口地面高程534m537m，洞轴方向S36W。出口地面高程530m532m。厂洞区出露的地层岩性为华力西晚期花岗岩（r43（2），根147、据地质测绘资料，洞身段见有二条较大的断层，F1：走向N15E，倾向SE，倾角85，破碎带宽度约2.0m，充填物主要为灰白色断层泥、角砾岩和碎裂岩组成，为压性断层。F2：走向N44W，倾向SW，倾角75，破碎带宽度约1.5m，充填物主要为灰白色断层泥、碎裂岩组成，为张性断层。节理见有三组走向N3045E，倾向SE，倾角6575，节理面较光滑，张开半张开状，延伸较远。走向N510W，倾向NE，倾角70，节理面稍弯曲，延伸较远。走向N6070W，倾向SW，倾角7080，节理面稍光滑，多张开半张开状，延伸较短。 引水隧洞区地下水主要为基岩裂隙水，地下水的水化学类型主要为重碳酸钙型水（HCO3Ca），根148、据环境水对混凝土的腐蚀性判定标准，地下水对混凝土腐蚀性。进口段地下水埋深1.50m11.5m。洞身段地下水埋深一般40m60m。出口段地下水埋深5m20m。5.5.2工程地质评价 引水隧洞进(出)口段上覆岩体较单薄，节理较发育，山体自然边坡稳定性较好，洞室稳定性稍差。洞身段普遍埋藏较深，岩体新鲜完整，工程地质条件较好。洞内仅见有二条断层，两断层均为陡倾角断层，规模较小，对围岩稳定无大影响。但与节理易构成不利组合，出现岩体失稳，须加强支护。从地质剖面图上看，引水隧洞主要有三种类别，各段长度及其比例如下表5.6。表5.6 围岩分类表围岩类别-引水隧洞长度(m)1328.282.829所占比例(%)149、92.25.752.05对-类围岩，岩体多为块状岩体，完整性好，建议岩体单位弹性抗力系数Ko=3GPa/m 6GPa/m，开挖时应对掉块的岩石进行清理。对类围岩，建议岩体单位弹性抗力系数Ko=2GPa/m 1GPa/m，尤其进出口开挖中如局部出现不利的结构面组合，应根据开挖情况进行稳定分析，并采取相应的处理措施。对类围岩，建议岩体单位弹性抗力系数Ko0.5GPa/m。由于该段隧洞有断层通过，岩石破碎，隧洞开挖时，洞内地下水水量较丰富，在地下水的渗流作用，可能产生涌水和塌方。施工过程中，要采取排水措施，并及时加强支护。5.6 厂房工程地质条件及评价厂房呈NE向布置，轴向N41E，布置于输水隧洞出150、口*右岸一级阶地上，地形平缓，地面高程527m530m。厂房出露的地层岩性主要为冲积而成的细粒土质砂和级配不良砾，下伏基岩为华力期晚期花岗岩（r43（2），分述如下：细粒土质砂：河流冲积而成。黄褐色，松散-稍密状态。砂含量约占70%，成份主要为石英、长石及岩屑。分布于漫滩上，厚度1.20m2.20m。级配不良砾（Q4al）：河流冲积而成。结构稍密中密，砾石含量约占60%，其成分主要为玄武岩、闪长岩、花岗岩等，中等蚀园。根据触探试验，其地基承载力特征值300-350Kpa。根据工程地质类比法，估计渗透系数3.010-2cm/s，属于强透水层。厂房区地下水类型主要为孔隙潜水，一般埋深3m4m，地下151、水的水化学类型为重碳酸硫酸钾钠型水（HCO3Ca），根据环境水对混凝土的腐蚀性判定标准，对混凝土均无任何腐蚀性。综上所述，厂房地段上部为冲积上覆级配不良的砾，下伏基岩为华力西晚期。地基承载力建议值：级配不良砾300 Kpa，全风化花岗岩200Kpa 250Kpa，强风化花岗岩1000Kpa。由于级配不良砾渗透系数达K=3.9210-2cm/s，属于强透水层，基坑开挖时要加强施工排水。5.7 天然建筑材料本工程需要混凝土骨料、块石料。设计用量混凝土骨料2.5万m3、块石料1.5万m3。5.7.1混凝土骨料料场位于坝址上游*右岸河漫滩上，距坝址5km。有公路通往坝址和厂房，交通十分方便。 料场目前152、尚有人开采，料场储量丰富，开采运输条件良好。混凝土骨料颗分试验成果分析见表5.7、5.8。根据料场试样室内试验结果，其质量情况见表5.9。从表中可以看出，细骨料堆积密度偏小，孔隙率偏大，含泥量偏大且含有少量泥块；粗骨料堆积密度偏小、吸水率偏大，含泥量偏大；其它各项指标均合格。74表5.7 砼粗、细骨料颗粒分析试验成果统计表试样编号取样深度(m)粗 骨 料细 骨 料含砾率804020105粒度模数含砂率2.51.250.630.3150.1580.158细度模数均匀系数%S1-10.5-1.064.111.728.421.023.015.97.1 35.929.1 39.6 17.0 11.5 153、1.8 1.0 3.80 0.68 S2-13.0-4.043.90.011.126.230.931.86.5 56.127.1 37.9 16.5 13.1 4.1 1.3 3.67 0.57 S3-11.5-2.564.60.018.229.532.719.66.7 35.417.4 31.6 18.9 19.2 8.9 4.0 3.17 0.45 S4-13.0-4.028.20.021.219.429.430.06.6 71.87.8 24.4 20.9 39.1 6.3 1.5 2.84 0.46 S5-11.2-2.038.10.034.721.323.720.36.9 61.91154、5.3 23.1 16.7 37.0 6.2 1.7 2.99 0.46 频数5555555555555555最大值64.611.734.729.532.731.87.171.829.139.620.939.18.94.03.800.68最小值28.20.011.119.423.015.96.535.47.823.116.511.51.81.02.840.45平均值47.782.3422.7223.4827.9423.526.7652.2219.3431.321823.95.441.93.290.52建议值47.782.3422.7223.4827.9423.526.7652.2219.343155、1.321823.95.441.93.290.52表5.8 砼粗、细骨料质量指标试验成果统计表试样编号取样深度(m)混合料粗 骨 料细 骨 料堆积密度堆积密度表观密度冻融损失率轻物质含量吸水率含泥量针片状颗粒含量软弱颗粒含量有机物堆积密度表观密度孔隙率含泥量泥块含量轻物质含量云母含量有机物g/cm3g/cm3g/cm3%深或浅g/cm3g/cm3%深或浅S1-10.5-1.01.652.65无1.412.30.81.352.65493.51.40.18微浅S2-13.0-4.01.622.646.7无2.82.16.10.6浅1.432.65461.82.10.3微浅S3-11.5-2.51.156、682.65无2.41.62.30.21.432.65463.31.20.1微浅S4-13.0-4.01.642.654.1无3.01.55.21.5浅1.442.6545.72.42.30.31微浅S5-11.2-2.01.682.633.4无1.09.81.31.432.65461.61.90.13微浅频数553355555555555最大值1.682.659.73.0 2.1 12.31.51.452.65493.52.30.31最小值1.622.634.12.41.0 2.30.21.352.6545.31.61.20.08平均值1.65 2.64 4.72.7 10.2 1.0 1.157、42 2.65 46.3 2.5 1.80.18 建议值1.65 1.552.64 4.7无2.7 0.6410.2 1.0 浅1.42 2.65 46.3 2.5 1.80.18 微浅 表5.9 砼粗、细骨料质量评价表骨料类型序号评价项目评价标准单位试验值评价细骨料1表观密度2.55g/cm32.65合格2堆积密度1.50g/cm31.42偏小3孔隙率40%46.3偏大4云母含量2%微合格5含泥量3%2.5合格6有机质含量浅于标准色浅合格7轻物质含量1%0.18合格8细度模数2.53.5为宜3.34合格粗骨料1表观密度2.60g/cm32.64合格2堆积密度1.60g/cm31.55偏小3吸158、水率2.5%2.45合格4冻融损失率10%6.6合格5针片状颗粒含量15%10.2合格6软弱颗粒含量5%1合格7含泥量1%0.6 合格8有机质含量浅于标准色浅合格9轻物质含量不允许存在无合格10粒度模数6.258.30为宜6.8合格5.7.2 块石料块石料场位于坝址下游，距坝址约7.0km，岩性为燕山期花岗岩，质地坚硬，抗风化能力强，开采运输条件均较好。根据岩石的试验指标，其主要物理力学指标为：干密度2.53g/cm3，湿密度2.60g/cm3，饱和抗压强度110Mpa。块石料与质量指标对比见5.10。 表5.10 块石料质量指标对比表序 号项 目质量标准试验值1饱和抗压强度110MPa2软化159、系数0.613冻融损失率2.4t/m32.80 从对比表中可以看出,岩石质量满足规范要求。5.8 结论及建议5.8.1区域地质(1)本区大地构造单元隶属中朝准地台辽东隆起区的东北部，其北部为铁岭靖宇隆起（见大地构造位置图）。在构造体系上处于阴山天山东西向构造带的东段与新华夏构造体系张广才岭隆起带交汇处，区域稳定性较好。据2001年国家地震局编制的国家标准（GB18306-2001）1/400万中国地震动参数区划图，工程区地震动峰值加速度为0.05g，相应地震基本烈度为度。(2)根据中国季节性冻土标准冻深线图（GB50007-2002），本区标准冻结深度在1.86m。(3)地表水的水化学类型为重160、碳酸钾钠型水，地下水的水化学类型主要为重碳酸钙型水，两者对混凝土均无腐蚀性。5.8.2 水库区(1)库周山体连续性好，未见通向库外的断裂构造，有且水库正常蓄水位较低，故水库不存在永久外渗的地形地质条件。(2)库周地形较平缓，边坡稳定性好，故不存在岸坡稳定问题。(3)库区居民点均分布在正常蓄水位之上，且无大面积耕地，故没有浸没影响。(4)库区固体径流量不大，河流带入的泥沙量小，水库不存在淤积问题。5.8.3 坝址区(1)坝基上部为第四系冲积物细粒土质砂和级配不良砾，下伏基岩为华力西晚期花岗岩。虽然级配不良砾承载力较高，但呈强透水性，且易发生渗透破坏，故不宜作为坝基础，应予以挖除。(2)花岗岩其承161、载力高、抗风化能力强、岩石坚硬，且呈中等风化状态，透水性较弱，故可作为坝基础。(3)施工过程中应对临时边坡的稳定问题应予以重视。如施工中临时边坡影响周围设施，不能按设计边坡开挖时，应对边坡进行有效的支护措施。(4)基坑开挖时,由于地下水位较高,应加强施工排水。5.8.4 引水建筑物引水隧洞进(出)口段上覆岩体较单薄，节理较发育，山体自然边坡稳定性较好，洞室稳定性稍差。洞身段普遍埋藏较深，岩体新鲜完整，工程地质条件较好，唯断层通过部位与节理易构成不利组合，应加强支护。5.8.5 厂房以级配不良砾为基础地段，地基承载力建议值300Kpa，全风化花岗岩200Kpa 250Kpa，强风化花岗岩1000162、Kpa。5.8.6天然建筑材料 本工程所需坝混凝土骨料、块石料的质量和储量均能满足设计要求。(1) 混凝土骨料运距近，且开采运输条件均较好。仅细骨料堆积密度偏小，孔隙率偏大，含泥量偏大且含有少量泥块；粗骨料堆积密度偏小、吸水率偏大，含泥量偏大；其它各项指标均合格，质量一般。(2) 块石料岩性为燕山期花岗岩，质地坚硬，各项指标均合格，开采运输条件均较好。6 工程任务与规模6.1 地区经济状况*四级电站坝址位于地区县富尔河与*汇合口上游25.7km处的*上，为径流引水式电站。*四级水电站为*上第四个梯级电站。县位于省东部，全县国土总面积7438km2,其中：林地面积6468km2，耕地面积274k163、m2，草地面积64km2，其它面积632km2 。全县现有12个乡（镇），209个行政村、屯，总人口（2005年）约22.33万人，工农业总产值12.96亿元。根据人口自然增长率1.2%，国民经济增长率5%，到2015年全县人口将达到25.12万人，工农业总产值19.99亿元。全县主要工业生产有森林采伐、机械修配、矿产、医药、酒业、水力发电等。农业生产以人参栽培、粮食生产及山区特产种植、养殖业为主。随着经济的发展和人们生活水平的不断提高，旅游业正在兴起，充分利用自然资源开展旅游业，很有前景。*流域资源丰富，水质良好，可满足工农业生产和城乡人民生活用水的需要。为使水资源的利用达到最佳程度，使建设164、成本低、生态环境好，必须按国民经济发展规划要求科学、合理地开发水资源。纵观县产业，耕地面积少，仅占总面积的0.4%，其他产业占比重也不大，惟有水利资源是本地区的优势，越来越受到当地政府重视。县交通方便可为水力发展提供有利条件。6.2 水力发电6.2.1 装机容量电站总装机容量3125 kW，安装4台轴伸贯流机组。其中：2台1250kw、1台500kw和1台125kw水轮发电机组。水轮机型号分别为 ZDJP502-LH-180(=+5)（2台） 、ZDJP502-LH-120(=0)（1台），和 ZDJP502-LJ-60(=+5)（1台）。6.2.2 保证出力电站保证出力584kW。6.2.3165、 年利用小时电站年利用小时数为2903h。6.2.4 年发电量多年平均发电量907104 kWh，有效发电量852.8104 kWh的电量。每年向电网输送电量818.7104 kWh。6.2.5 输变电线路等级及规模*四级水电站输出电压为66 KV，出线一回，并网地点为附近66kV变电所。6.3 工程建设的必要性和任务6.3.1 工程建设的必要性全县现有12个乡（镇），209个行政村、屯，总人口（2005年）约22.33万人，工农业总产值12.96亿元。根据人口自然增长率1.2%，国民经济增长率5%，到2015年全县人口将达到25.12万人，工农业总产值19.99亿元。全县主要工业生产有森林采166、伐、机械修配、矿产、医药、酒业、水力发电等。农业生产以人参栽培、粮食生产及山区特产种植、养殖业为主。至2005年底，包括国省市营企业在内，县工业企业总户数296户，其中国省市营规模工业企业5户，县属规模工业企业68户，总资产值13.45亿元。对电力能源依赖性极强。随着县工农业生产的持续发展和人民生活水平的不断提高，对电力的需求量将越来越大。根据调查，2005年，全县年度总发电量为2.4亿度左右，随着工业经济的不断发展，全县的用电需求也将呈高速增长态势。据供电和农电部门测算，全县的用电量每年以7的速度递增，预计到2015年全县用量总量将达到9.6亿度。而现有水电年总发电量仅2.4亿度，依靠电网供167、电7.2亿度，因此，利用县境内*丰富的水力资源，兴建一批小水电，是缓解本县日益严重的电力电量不足的主要措施，也是带动本地区经济发展，早日脱贫致富的有效途径之一。随着国民经济的飞速发展，农村对电气化标准要求越来越高，随之而来的是要求有充足的电力资源作后盾，修建本电站并入小水电站供电区电网，是对小水电网电力不足的补充。 随着人类环境保护意识的不断提高，一方面积极地改善和提高人文环境，另一方面，还要努力地保护自然生态环境。为了保护森林植被、防风固沙、减少和避免水土流失，国家适时出台了一系列相关政策，其中之一就是鼓励地方、企业、个人积极投资兴建小水电，另外大力支持农村、乡镇居民，特别是以木材为主要生活168、燃料的地区采取“以电代柴”，“以电养电”的措施，这就为具有丰富水力资源的县经济发展带来生机和推动作用，特别是对*流域的小水电开发，提供了良好契机，为众多投资者开创了有利条件。本电站是本流域梯级水电站开发的水电站之一，因此修建*四级水电站是十分必要的，也是势在必行的。6.3.2 工程任务*四级水电站主要任务是发电，兼有观光旅游等多项功能。6.4 水利、动能6.4.1 基本资料年径流系列采用P=15%丰水年（1963年，1981年）、P=50%平水年（1969年，1988年）、P=85%枯水年（1976年，1977年）6个典型年日平均流量进行水能计算。6.4.2 正常蓄水位选择本次设计对正常蓄水位169、537.0m、537.5m和538.0m三个方案进行了比较。拦河闸上游沿岸主要是荒地、林地，电站建成后库区大部在主河道内，因此水库淹没损失相对不大，考虑不同水头对上游的淹没影响，使电站获得最大的效益，并结合年均发电量，工程量，库区淹没损失，工程可比性投资，发电效益等因素，进行技术经济比较，其动能经济指标详见表4.1。方案二与方案一相比，发电水头高0.5m，拦河闸投资约增加12.28万元，拦河闸上游库区淹没损失增加投资15万元。在装机容量相同，机电设备、厂房投资不变的条件下，方案二比方案一可多发电40.41万kWh，电价按0.48元/kw.h计算，可年新增发电效益19.40万元，因此，从长远看，170、方案二比方案一有利。方案三与方案二相比，水头提高0.5m，在装机容量相同条件下，机电设备、厂房投资基本无变化，方案三比方案二可多发电30.16万kWh，可年新增发电效益14.48万元，但征用的林地面积较大，拦河闸及淹没损失赔偿增加的投资较多，仅林地淹没损失赔偿就将增加投资128.25万元。另外征地相对困难，综合考虑各种因素后，本阶段采用正常蓄水位为537.5m。本工程挡水建筑物采用的是混凝土水力翻板闸，即拦河闸挡水高度为3.5m。表6.1 正常蓄水位比较表项目单位方案一方案二方案三正常蓄水位m537.0537.5538.0电站装机容量kW312531253125加权平均水头m 9.75 10.171、2710.77年均发电量万kWh862.54907.23937.39装机利用小时数h276029033044工程投资万元5063.115586.275830.56单位电能投资元/kWh5.876.166.226.4.3电站最大限制水位本电站为无调节电站，当闸前水位达到537.5m时，翻板闸门自动开启，随着闸前水位逐渐升高，自动翻板闸门逐渐开启，当水位达到537.69m时闸门全开，本电站最大限制水位高程定在537.72m。6.4.4 装机容量比选装机容量选择主要考虑两条原则：一是要充分利用水量、水头。二是获得效益最大。根据上述原则，本次设计电站装机容量拟定了2755kw、3125 kw、3300172、kw、三个方案进行比较。6.4.4.1 不同方案各项比较指标计算对拟定的三个方案，分别进行了各项能量指标计算和技术经济指标计算。从出力保证率和电能累积曲线分析，不同装机方案其发电量随装机容量的增加而增大，当增大到一定数值后，发电量的增加相对减少。不同装机容量与发电量关系见表6.2。经综合分析并考虑水库的运行情况，从装机和发电量关系看，装机容量选择在2800-3300kw较为适宜。由表4.8可知，装机容量由2755kw增至3125kw再增至3300kw, 其对应的年发电量增值差由41.97万kwh变为10.22万kwh，其年发电量增值逐渐减少。年利用小时数逐渐降低，装机容量3300kw以上时，年173、利用小时数已经降低到2780h以下。表6.2 装机容量与发电量关系表装机容量装机容量差值（kw)年发电量（kw.h）电量增值（kw.h）装机年利用小时（h）增量年利用小时（h）2755370865.26314141.973125907.232903-23817510.223300917.452780-123表6.3 装机容量选择比较表单位方案1方案2方案3装机容量（kw）275531253300年发电量（万kw.h）865.26907.23917.45年利用小时（h）314129032780水量利用系数70.46%73.56%74.31%工程总投资（万元）5511.845586.275616.174、54电能增量（万kw.h）41.9710.22投资增量（万元）74.4330.27投资增量/电能增量（元/kw.h）1.772.96由2755kw增加至3125kw投资增加74.43万元，电能增加41.97万度，投资增量与电能增量比值为1.77元/度；由3125kw增加至3300kw，投资增加30.27万元，电能增加10.22万度，投资增量与电能增量比值为2.96元/度。由表中数据比较可见，各方案增量比值均小于工程总体单位电能投资,说明装机容量适当加大是合适的。根据增量比值比较，确定装机容量采用3125kw，年利用小时为2903h。6.4.4.2不同方案水能计算汇总表表6.4 2755KW水能175、计算汇总表( 比较方案)三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月合计P=15%8.72 110.34 144.85 145.61 176.92 152.56 110.52 84.59 37.79 10.75 986.97 P=50%6.24 111.37 189.30 190.82 157.08 116.70 49.16 33.25 12.15 5.47 878.26 P=85%14.19 99.85 151.91 107.42 101.39 101.69 45.70 49.43 43.58 14.19 730.55 多年平均发电量865.26 表6.5 3125KW水能计算汇总表（推荐方176、案）三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月合计P=15%9.1 114.9 153.2 154.0 193.2 162.4 118.5 86.5 38.2 12.3 1046.6 P=50%6.4 116.6 204.0 210.4 162.8 118.8 49.2 33.5 13.5 5.5 927.6 P=85%14.3 101.6 157.1 109.9 105.7 102.7 46.3 49.8 43.7 15.0 747.5 多年平均发电量907.23 表6.5 3300KW水能计算汇总表（比较方案）三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月合计P=15%116.08 154177、.76 155.54 195.12 163.98 119.65 87.34 38.56 12.44 1057.08 116.08 P=50%118.11 206.65 213.14 164.87 120.38 49.80 33.96 13.65 5.54 939.66 118.11 P=85%102.84 159.03 111.25 106.98 103.95 46.83 50.41 44.26 15.21 756.44 102.84 多年平均发电量917.456.4.5水能计算6.4.5.1水能年径流系列采用P=15%丰水年（1963年，1981年）、P=50%平水年（1969年，1988年178、）、P=85%枯水年（1976年，1977年）6个典型年日平均流量进行水能计算。采用公式为：N=9.81QH (kw)E=NT(kwh)式中： N电站出力，（kw）Q电站引用流量，（m3/s）机组总效率T机组运行时间，（h）。经计算：电站坝址处丰、平、枯三个设计代表年引用流量下最大年平均发电量907.23104kwh，电站装机年利用小时数为2903小时。表6.6 3125kw水能计算汇总表（推荐方案）月份123456789101112合计P=10%3.5 0.9 9.1 114.9 153.2 154.0 193.2 162.4 118.5 86.5 38.2 12.3 1046.6 P=50179、%5.2 1.8 6.4 116.6 204.0 210.4 162.8 118.8 49.2 33.5 13.5 5.5 927.6 P=85%1.2 0.0 14.3 101.6 157.1 109.9 105.7 102.7 46.3 49.8 43.7 15.0 747.5 多年平均发电量907.23 6.4.5.2有效电量电站发电量计算时考虑水电站检修，综合系数为=0.94，则电站实际发电量为：E852.80104kwh。6.4.5.3售电量厂用电率为2，线损2，售电量为E 818.69104kwh。6.4.5.4保证出力计算保证出力：对电站坝址处丰、平、枯三个典型年天然来水排频，保180、证率P=85%所对应的流量为Q=11.21m3/s，经计算电站保证出力为N保=584kw。6.5 径流调节6.5.1 基本资料 径流资料本设计阶段采用P=15%丰水年（1963年、1981年）、P=50%平水年（1969年、1988年）、P=85%枯水年（1976年，1977年）三个典型年日平均流量进行水能计算。下游水位流量关系坝后水位流量关系见2.7部分。 水头损失*四级电站为引水式电站，采用轴流式机组，经计算水头损失最大值为0.76 m。6.5.2 保证率的选择考虑到本电站调节能力较低，且并网后在电网中所占比重非常小，故设计保证率确定为85%，相应流量QP11.49 m3/s。6.5.3 181、径流调节成果及动能指标本电站为低水头引水式电站，无调节能力，水位在537.5m（正常蓄水位）及以下时电站正常发电，高于闸顶高程即于闸顶溢流，机组电站建成后闸前水位基本维持在正常蓄水位，死水位即是闸门全开时闸底板高程即：534.50m。经计算本电站装机容量为3125 kW，年平均发电量907.23104 kWh，装机利用小时数为2903h。单台机组容量分别为1250kW、1250kw、500kw、125kw，共4台。单机设计引用流量分别为15.2 m3/s、15.2 m3/s、6.3 m3/s、1.75 m3/s总引用流量38.45m3/s。保证出力584kW。电站正常蓄水位537.50 m，为182、无调节电站。电站最大水头10.76m，最小水头8.83m，平均水头10.27 m。本电站主要动能参数见表6.7。表6.7 *四级电站主要动能参数表项 目单 位数 量项 目单 位数 量集水面积km21772装机容量kW3125水文系列丰、平、枯三个典型年日平均流量年发电量104KWh907.23多年平均径流量m3/s5.36装机利用小时H2903正常蓄水位m537.5保证出力KW584死水位m534.5水量利用系数%0.74发电期最高水位m额定流量m3/s38.45死库容104m3最大水头m10.76兴利库容104m3最小水头m8.83调节性能无调节平均水头m10.276.6 洪水调节本电站不承183、担下游防洪任务，洪水计算主要目的是确定枢纽挡水建筑物各特征水位以及库区淹没范围。 洪水标准本电站为装机容量小于10000 KW，为小型水电站，工程等别为等，主要及次要建筑物级别均为5级。挡水建筑物设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为100年一遇；厂房设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇。 泄洪原则拦河闸在来水量小于全部机组引用流量（38.45m3/s）时，闸门全部关闭，来水全部用于发电，当来水量大于机组最大引用流量时，除机组引用流量外多余水量由闸顶过流，当堰前水位超过537.50m时，闸门逐渐开启泄洪，当闸前水位达到537.69m时，闸门全开。经计算可知，闸门全部开启，发生2184、0年一遇洪水时闸前水位为537.15m，较工程修建前的536.55m，壅高0.6m；发生100年一遇洪水时，闸前水位为537.72 m，较工程修建前的537.32 m，壅高0.4 m，故工程的修建虽然对河道壅水产生了影响，但基于河道两岸坡度较陡，均为林地和荒地，且壅水高度较小，只对工程上下游进行护砌保护，保证河滩地两岸行洪安全。6.7 回水计算6.7.1 行洪断面缩窄使水位壅高水位计算*四级电站挡水方式为拦河闸，由于水流受到闸墩间压缩后，水位壅高而形成闸前壅水。闸前壅水高度最大值的位置，在拦河闸边墙上游端部附近。壅水水面以平滑的曲线向上游延伸，而最大壅水断面至闸孔的范围则水面急剧降落，依据水利185、工程水文勘测设计规范进行壅水高度计算。6.7.2 壅水曲线计算最大壅水断面以上的壅水面曲线近似采用为抛物线。沿河各断面的壅水高度按下式计算：式中：壅水范围内任一断面（A）的壅水高度（m）；断面至最大壅水断面的距离（取两闸墩间在水流方向的投影间距），各断面为等间距（m）；水面比降； 河道水流对闸墩产生的最大壅水高度（m）。计算成果如表6.8。表6.8 壅水计算水力要素表设计频率(%)设计洪峰流量Q(m3/s)天然河道平均流速(m/s)天然河道断面面积1(m2)建闸后河道断面面积2(m2)1/2减少的最不利面积占洪水面积(%)闸下平均流速(m/s)111242.2510.91450.141.135186、11.892.500.657221.96368.36310.851.18515.622.320.4203851.69227.82180.521.26220.762.130.186.7.3 回水长度计算采用下式计算壅水回水长度。式中符号同前。根据壅水曲线计算公式，计算回水长度。计算成果如表6.9。表6.9 回水长度计算成果表设计频率（%）壅 高Z（m）回水长度（m）10.6156250.41326200.182007 工程选址及总体布置7.1设计依据7.1.1 工程等别和标准县*四级水电站装机容量为3125Kw，根据小型水力发电站设计规范（GB50071-2002），本工程属小()型水电站，工程187、等别为等，主要及次要建筑物级别均为5级，临时性水工建筑物为5级。拦河坝及厂房设计洪水标准均为二十年一遇，拦河坝校核洪水标准为一百年一遇，厂房校核洪水标准为50年一遇。7.1.2 设计基本资料7.1.2.1 前阶段设计成果二道松花江水资源开发利用规划报告补充报告，（2005年6月，省吉利水利水电工程监理咨询中心编制）。7.1.2.2 主要设计参数a)主要建筑物特征水位及流量拦河闸：正常蓄水位：537.50m；设计洪水位（P=5%）：537.10m，相应过闸流量：722m3/s校核洪水位（P=1%）：537.72m，相应过闸流量：1124 m3/sb)地震烈度：地震基本烈度为度,不需设防。7.2 188、坝址选择7.2.1厂址与闸址选择厂址：经现场勘测，根据水位落差条件，决定将发电厂厂址选择在坝址下游3660m处河道左岸的一级阶地上。该阶地地面高程在527m530m之间，地形相对平缓。且上游山体陡峭，隧洞出口成洞条件好。厂址距离*三级电站坝址较远，达4.5km，本电站尾水不受三级电站顶托影响，河床两岸基础稳定，厂房开挖量较少，有较好的建站地质条件。闸址：闸址选择与地形地质条件、闸型和枢纽布置等因素有关，在满足工程布置要求及一定的水力发电的前提下，轴线应尽可能短，以节省工程投资。根据*的地形、地质条件及流域规划要求，为了尽量减少工程投资，多利用水头，充分发挥工程效益，本次设计拟定了上、下两个闸址189、。方案一上闸线闸址选在县城至长白山公路74.24km处的*上。优点：上游左岸山体陡峭，岩性好，有利于隧洞进口成洞；闸址下游河道右岸有一平缓的河滩地，可用建筑材料堆放，可利用坝址上游的小岛进行施工导流，施工临时工程投资小；在闸门挡水高度一定的前提下，发电水头较方案二高1m。发电效益大；坝长短，拦河坝投资较方案二低；缺点：坝址处于河道弯段，拦河坝进出口水流条件稍差。方案二：下闸线坝址选在县城至长白山公路74.74km处的*上。优点：地形条件较好，河道顺直，拦河闸进出口水流条件好。缺点：拦河闸较方案一长20m，投资相对较高；闸址上游左岸山体成洞条件不如方案一好；发电水头比方案一低；施工条件不如方案一190、。经综合比较，本次设计推荐方案一，即：闸址选在县城至长白山公路74.24km处的*上。不同闸址的投资方案对比见表7.1。表7.1 闸址选择投资方案比较表主要工程项目名称单位单价（元）方案一方案二主要工程量合价主要合价（万元）工程量（万元）土石开挖m33.222069313.652483216.38 砂砾石回填m37.0164184.5077025.40 石方开挖m337.0618856.9921688.04 翻板闸门m22700322.787.13387104.56 钢筋砼m3293098.163223107.98 钢筋制安t6928158.48109.79190131.75 主要工程项目投资191、合计万元32407335.838889384.26 7.2.2闸型选择方案比较根据水文计算成果，闸址处P=5%时的洪峰流量为722m3/s，P=1%时的洪峰流量为1124m3/s。为不影响河道行洪，不宜减缩河道行洪断面。如修建固定坝，坝址处河道断面减小，将影响行洪。经初步计算，闸址处不适宜修建固定式溢流拦河坝。因此，本次只选择水力自动翻板拦河闸与靠启闭机启闭的拦河闸两个方案进行比较。方案一水力自动翻板拦河闸方案拦河闸选用13孔水力自动翻板拦河闸，翻板闸部分垂直水流方向结构宽度92.40m，中间设二道宽40cm的闸墩。右岸设过流净宽2m的泄水闸。拦河闸垂直水流方向总体结构长度97m。优点：自动翻192、板闸门起到挡水发电兼泄洪双重作用，平时抬高水位发电，汛期当闸门前达到闸门开启整定水位时，翻板闸门自动开启泄洪，运行管理方便；混凝土方量和模板工程量小，投资相对低，闸主体工程投资较靠动力启闭的拦河闸方案节省投资140万元，详见坝型选择方案比较表。安全可靠。水力自动翻板闸门现已广泛应用于水利、市政等工程，自动翻板闸门的产品质量和性能也在不断改进，闸门对受力反应灵敏，关闭灵活。在我国南北方均有广泛应用。2009年8月，设计单位与建设单位一起赴辽宁本溪对已采用水力自动翻板闸门的工程进行了考察。本溪在太子河上已建设了6道水力自动翻板闸，有用于水电站工程的，也有用于市政工程的，经过冬季运行后，状态都十分良193、好。当闸前水位达到闸门开启整定水位及闸门关闭整定水位时均能运行自如。另外，闸门冬季在冰冻推力的作用下向后旋转，故不能因冰推力的作用而破坏闸门，运行安全可靠。汛期无需设专人进行管理。缺点：闸门橡胶止水使用寿命相对较短。冬季运行时闸前需要破冰，以防闸门受冰推作用发生倾斜，造成发电水量损失。方案二靠启闭机启闭的铸铁闸门拦河闸拦河闸选用钢筋混凝土结构开敞式拦河闸，共19孔，闸门选用4.5m4m铸铁闸门，闸门间设18道宽60cm的闸墩。右岸设过流净宽2m的泄水闸。拦河闸垂直水流方向总体结构长度100.9m。优点：该种结构为常规结构，技术成熟，结构安全可靠。启闭台可兼做人行交通桥，便于两岸交通。缺点：汛期194、需人工开闸泄洪，闸门孔数较多，需要设专人管护，运行管理不方便。冬季运行时闸前需要破冰，以防闸门受冰推作用发生破坏。投资相对高，闸主体工程投资较水力翻板闸方案多投资140万元。经综合比较， 设计推荐方案一即：水力自动翻板拦河闸方案。表7.2 不同拦河闸方案比较表项目名称单位单价方案一方案二（元）主要合价主要合价工程量（万元）工程量（万元）拦河闸主体工程部分土石开挖m33.222069313.6522762.314.6 土方回填m37.0164184.507059.84.8 石方开挖37.0618856.992073.57.4 翻板闸门m22700322.787.130.0 钢筋砼m3293098195、.163164.4103.1 钢筋制安T6928158.48109.79174.328116.4 金属结构 安装工程4.5m4m铸铁闸门19扇208.5主要工程项目投资合计万元335.8475.8优缺点优点1.自动翻板闸门起到挡水发电兼泄洪双重作用，运行管理方便。2.闸主体工程投资相对低。3.汛期无需设专人进行管理，节省人力物力。1.结构为常规结构，技术成熟，结构安全可靠。2.启闭台可兼做人行交通桥。缺点1.闸门橡胶止水寿命相对较短。2.冬季运行时闸前需要破冰。1.汛期需人工开闸泄洪，需要设专人管护，运行管理不方便。2.冬季运行需要破冰。3.投资相对高。结论推荐方案比较方案7.3引水隧洞与引水196、明渠的方案比较根据本工程区的地形条件，本次设计对引水建筑物进行了明渠引水和隧洞引水的两种方案对比。方案一明渠方案引水渠道沿河道滩地布置，遇有直立山体时，需要开挖山体。优点：施工方便。缺点：渠道在建成运行过程中，上部山体易发生坍塌和滑坡破坏，易阻塞渠道，造成运行管理不便，管护成本高；渠道相对多占用林地115亩；渠道长度3km，局部渠线需要穿过山体，石方开挖量大；包括征地在内的整体投资较大。方案二隧洞方案洞线按直线布置，进水口位置位于拦河闸上游22m处。优点：从地勘和地形测量成果看，具有修建引水隧洞的良好条件。且隧洞进出口成洞条件好。一是洞线较短，只有1.404km，工程量不大。工程建成后，运行管197、理较方便。与方案一相比，相对少占用林地115亩。缺点：施工难度相对较大；工期长。经比较，两个方案的工程投资相差不大。方案二主要优点是工程占地少，比方案一少占林地115亩，且建成后的运行管理较方便，成本低。其他指标详见方案比较表，经综合分析，设计选择方案二即：隧洞方案。表7.2 引水隧洞与明渠方案比较表项目名称单位单价（元）（方案一）渠道方案（方案二）隧洞方案主要工程量合价万元）主要工程量合价（万元）主体工程主要工程量土方开挖m33.542821052.72土方回填m37.711690055.38石方量149.951261.8336808611.8混凝土m3558.035860327.01386198、6215.98钢筋制安t7316.01410.2300.1110.881.04其他241.00168.45占地占地亩12000167.520152.563合计1179.041140.27优、缺点优点1）施工方便； 1）相对少占用林地115亩。2）投资相对较少。缺点1）运行管理相对不方便；2）渠道相对多占用林地115亩。1）施工难度相对较大；结论比较方案选择方案7.4 工程总体布置7.4.1工程布置的任务和原则工程布置充分考虑地形、地质条件，使水工建筑物能布置在安全可靠的地基上，并能满足建筑物的布置要求以及施工的必需条件。使建筑物在其位置上充分有效的发挥所承担的任务，建筑物使用的水流条件良好，上199、下游的河道冲淤变化不影响或少影响工程的安全运行，结构强度满足要求，即技术上安全可靠。7.4.2工程布置的要求工程布置首先满足建筑物正常工作的要求，保证在各种工作条件下，都能完成所承担的任务。此外，工程对外和内部交通线路也要合理布置，以便满足交通运输的要求。工程布置与施工方法和施工进度应综合考虑，力求施工方便，程序简单，工期短，劳动力省。在技术可行的条件下，力求经济最优，应在满足建筑物的稳定、强度、运用及远景规划等要求的前提下，使工程的总造价和年运行费用最低。在不影响运用且不互相矛盾的前提下，应尽量发挥建筑物的综合利用能力。7.4.3 工程布置*四级水电站坝址位于县城至长白山公路74.24km处200、的*干流上，该坝址处河床宽约105m，右岸为县城至长白山公路，左岸为一级阶地和山体，高程较高，满足修建低坝条件。右岸的县城至长白山公路，为施工及管理提供了良好的交通条件。本工程枢纽由拦河闸、引水隧洞、压力前池、压力钢管、电站厂房、升压站组成。整体工程为“两点一线”式布置，一点为闸址区，布置有拦河坝及引水渠道。拦河闸位于电站厂房上游约3.66Km处，为水力自动翻板闸，闸高3m。闸体净过流宽度93m，拦河闸左岸上游30.46m（0-030.46m）处布置有开敞式隧洞进水口。枢纽另一点为厂区，布置有压力前池、压力管道、主副厂房、尾水渠及升压站。两点之间布置有1404m长的无压引水隧洞、压力前池及27201、.7m长的压力钢管连接。电站厂房内装2台ZDJP502-LH-180（+5）型机组、一台ZDJP502-LH-120（0）型机组、一台ZDJP502-LJ-60（0）型机组。28 主要建筑物8.1 拦河闸拦河闸主要由闸前铺盖段、闸室段组成。其中闸前铺盖段顺水流结构长度8m，闸室段顺水流方向结构长度7m。闸前钢筋混凝土铺盖长8m，厚50cm，下设10cm厚混凝土垫层，为增加防渗效果，闸前开挖面采用粘土回填至高程531.13m。闸室垂直水流方向总长97m，右侧设置一泄水闸。在泄水闸左侧设置翻板闸段，翻板闸分四段进行布置，垂直水流方向结构长度分别为21.1m、28.6m、21.6m、21.1m。拦河202、闸主体结构主要由自动翻板闸门与闸基础组成，闸面板选用定型产品，型号为FBM3.07型，共13扇，闸基础采用毛石混凝土外包钢筋混凝土结构。为防止坝基渗漏，本次设计将闸基础底板坐落在新鲜岩石上，并将底板前后趾嵌入新鲜岩体0.5m。鉴于闸址处基岩埋深较浅，且闸底板已坐落在新鲜岩石以下，本设计闸下未设置消能设施。为防止两岸挡土墙基础遭受冲刷破坏，拟对挡土墙采用铅丝石笼护脚，铅丝石笼厚度30cm，垂直水流方向护脚宽度5m。为防止侧向渗漏，拦河闸左、右岸各设置2道混凝土刺墙与岸坡相连，刺墙侧向插入岩石，基础坐落在岩基上，顶高程与两岸墩墙、边墙平齐。为保持拦河闸上、下游岸坡的稳定，上、下游两岸采用混凝土直墙203、防护。其中：右岸下游防护长度为19m，上游防护长度41m；左岸上游防护长度19.04m，下游防护长度37.31m。河道下游左、右岸护岸挡土墙采用铅丝石笼护脚，垂直水流方向护脚宽度5m。自动翻板闸门兼做泄洪闸，闸前泄洪水位通过闸门整定装置来实现，本次设计整定为：当水位超过正常水位0.19m时闸门自动缓缓开启，闸门开度随闸前水位的升高而加大，当闸前水位超过正常水位0.5时闸门全开。为满足坝址至厂房之间脱水段的河道生态用水需要，在河道右岸设置一泄水闸，电站关闸发电时用于生态放流，以满足河道生态需水需要，同时，该闸兼做冲沙闸，用于排沙。泄水闸经过流宽度2m，闸门采用铸铁闸门结构，采用手电两用启闭机启闭204、。8.2 隧洞进口隧洞进口布置于坝上游左岸，为岸墙式进水口，由引渠、拦砂坎、进口段、闸室段及渐变段组成。引渠底板及两侧边墙均为钢筋混凝土结构，底板厚60cm，高程534.0m，引渠轴线与岸墙成55.4。进口段与闸室段总长14.59m，进口设高0.8m的拦砂坎，顶高程为534.80m，两侧与进口边墙相连。进水口顶板采用圆弧曲线，前端设拦污栅，孔口尺寸为4.714.8m。拦污栅后设检修闸门和工作闸门，孔口宽4.8m，闸门顶高程高于校核洪水位（P=1%，537.72m）0.5m。检修平台高程为541.95m，启闭室地面高程547.75m，内设两台螺杆式手电两用启闭机。渐变段长5m，由方形渐变成城门洞205、型。8.3 引水隧洞本次设计的引水隧洞采用无压洞，根据地形条件，拟定一条洞线为本次设计洞线，发电引水隧洞全长1404m。8.3.1 隧洞纵坡比选根据水工隧洞设计规范（SL279-2002）有关规定，无压长洞的过流能力可按均匀流计算。本引水隧洞长度1404m，属长洞。本电站为低坝引水式电站，洞前水头相对恒定， 在糙率一定的条件下，比降为影响隧洞过流能力的主要因素。本次设计对隧洞进行了i=1/2000，i=1/1500，i=1/1000三种比降的经济比较，比选成果见表8.1。从表8.2可以看出，比降i=1/1500时，其财务内部收益率和财务净现值均优于其他两方案，故本阶段推荐i=1/1500为本次206、设计的推荐方案。表8.1 隧洞比降比选成果表隧洞 底宽（）水深 （）糙率 n比降 I水头降落（m）开挖断面（m2）开挖石方（104m3）混凝土（104m3）钢筋 制安 （t）工程总 投资（万元）隧洞投 资增量（万元）年发电效益（万元）年发电效 益增量（万元）财务内部收益率（%）财务净 现值 （万元）5.25 3.50 0.0140 1/20000.70228.333.98 0.431235684.36402.097.28164.41-98.09-8.964.75 3.50 0.0140 1/15000.93625.503.68 0.386 1105586.27393.137.31175.32-207、156.71-17.914.103.50.01401/10001.40421.733.05 0.329 94.45429.56375.217.22119.66 表8.2 隧洞衬砌型式比选成果表隧洞 底宽（）衬砌型式水深 （）糙率 n 比降 I开挖断面（m2）石方量 （104m3）弃渣工程占地（hm2）隧洞投资增量 (万元）工程总投资 （万元）财务内部收益率（%）财务净现值 （万元）8.3隧洞光面爆破修整，400m长的洞段采用25cm厚钢筋混凝土衬砌。3.5 0.030 0.00067 49.42/25.55.9621.395658.647.0529.45-83.257.3采用8cm厚喷射混凝土208、衬砌，400m长的洞段采用25cm厚钢筋混凝土衬砌。3.50.025 0.00067 43.66/25.55.3861.235794.096.9-59.99-209.324.80 400m长的洞段采用25cm厚钢筋混凝土衬砌，其余采用15cm厚素混凝土衬砌。3.50 0.014 0.00067 25.53.680.705586.277.31175.328.3.2隧洞衬砌型式选择隧洞在纵坡一定的条件下，糙率为影响其过流能力的另一主要因素。本次设计对隧洞进行了光面爆破修整不衬砌、喷射混凝土衬砌、现浇混凝土衬砌的不同方案的经济比较。比较成果见表5.4。从表中可以看出，隧洞断面采用光面爆破修整方案的石209、方开挖量最大，达5.962104m3，喷射混凝土方案次之，为5.386104m3，全段衬砌混凝土方案的石方开挖量最小，为3.68104m3。光面爆破修整方案的石方开挖及运输的工程投资为897.34万元，喷射混凝土方案的石方开挖及运输的工程投资为833.29万元，全段衬砌混凝土方案的石方开挖及运输的工程投资为611.8万元。从隧洞工程概算构成看，石方开挖及运输占整个工程投资的比重较大，成为影响隧洞工程投资的主要因素。从隧洞的整体投资看，全段现浇混凝土衬砌方案为最优方案，本次设计推荐该方案。8.3.3支护和衬砌型式选择隧洞纵坡比i=1/1500，洞断面为圆方形，洞顶为拱圆形，侧墙高3.5m。对于类210、围岩，由于岩体完整、稳定，成洞条件好，内水压力小，岩石开挖采用光面爆破法，隧洞进尺按施工单位的施工能力，一般控制在80160m/月，为施工安全，边开挖边衬砌，由于内水压力小，外水压力大于内水压力，不会发生内水外渗，故采用15cm厚素混凝土对侧壁进行永久衬砌，隧洞底部采用10cm厚素混凝土找平。砼的设计强度为C25，砼与围岩的粘结力不低于1.2Mpa。对于基本稳定的类围岩，岩石开挖采用光面爆破法，边开挖边采用钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度250mm。隧洞进尺可控制在80120m/月。砼与围岩的粘结力不低于1.2Mpa。对于岩石破碎，稳定性差的类围岩，岩石开挖采用光面爆破，隧洞进尺应控制在5080m/月211、，边开挖边支护。支护（衬砌）采用钢筋混凝土衬砌，经结构计算，衬砌厚度250mm。钢筋砼衬砌设计指标为C25，F200，W8。对于构造异常带F1，F2两段，围岩分类为类围岩，开挖采用人工挖洞或预裂爆破（视不同地质和施工条件决定），考虑到开挖不稳定，同时可能开挖时滴水或涌水，为确保施工安全，设计采用开挖前在圆形断面上方180度范围内进行超前注浆，浆体采用水泥和水玻璃混合浆，要控制施工进尺，施工时要按照小进尺，强支护的原则进行，并根据地质条件进行必要的施工观测，根据观测的变形资料，调整进尺和施工方法，并应控制进尺在5080m/月。边开挖边采用钢筋混凝土衬砌，经结构计算，衬砌厚度400mm。钢筋砼衬砌212、设计指标为C25，F200，W8。对于上述、类围岩洞段，在钢筋混凝土衬砌顶拱角90度范围内进行回填灌浆，孔距采用2m，排距采用4m，灌浆压力采用0.3Mpa，灌浆孔深入岩石50mm以上。引水隧洞支护和衬砌型式见设计图纸。8.4 压力前池压力前池由扩散段、前室段、进水室段组成。进水室与压力管道衔接。8.4.1扩散段压力前池扩散段首端与引水隧洞末端连接，该段水平投影长度29.48m，首端底板高程为533.10m。末端底板高程为：27.50m，扩散段首端宽4.8m，末端宽16.2m，水平扩散角为12。8.4.2 前室段前室段长11.12m，宽16.2m，全部为钢筋混凝土结构，底板厚度0.8m，底板高213、程为527.5m，墙顶高程为538.00m。8.4.3 进水室段进水室段长9.2m,底板厚度1m，底板顶高程528m，下游为埋设压力管道的压力墙，墙顶高程538m。进水室内布置两条主压力钢管，由隔墩分成两个独立的进水室，宽度分别为6.2m和4.6m。进水室内设有拦污栅，拦污栅下游设有机组事故平板铸铁闸门。两条主压力钢管进口铸铁闸门孔口尺寸分别为1.5m2.4m和2.8m4.0m，配备2台液压启闭机，垂直启闭。8.5 压力管道4台机组选用2根主压力管道，即：2台1250kw机组采用1根主压力管道，管径为2.8m，于压力前池后分叉，分叉管直径为2.0m，1台500kw和1台125kw机组采用一根主214、压力管道，管径为1.5m，于压力前池后分叉，分叉管直径分别1.3m和0.7m，直径1.3m的分叉管通向500kw水轮机，直径0.7mkw的分叉管通向125kw水轮机，详细参数见压力管道计算。8.6 厂房和升压站电站厂房主要由主厂房、副厂房、开关站组成。电站装机3125kw，共四台机组。主厂房为地面式厂房，长49.0m，宽14.0m，高25.7m。主厂房分为主机间和安装间两部分，安装间长10.5m。安装间与发电机层同一高程，为532.00m，水轮机安装高程525.12m，水轮机层高程526.50m，主厂房建基高程518.80m，屋顶高程为544.50m。副厂房位于主厂房上游侧，分两层布置，长49215、.0m，宽11.0m，副厂房一层地面高程同水轮机层高程，为526.50m，副厂房二层地面高程同发电机层高程，为532.00m，屋顶高程为537.20m。主机间下游侧尾水平台高程为532.00m，尾水平台宽为3.0m，尾水管后接2.52m水平段，水平段后为反坡段，底坡为1：4。后接尾水渠。进厂大门布置在主厂房的左侧，尺寸为5m宽，4.5m高，与进厂道路相连。升压站位于电站厂房左侧，场地尺寸为3722.5m。8.7尾水渠设计厂房尾水室下游设1：4反坡段，反坡段水平投影长度为18.64m，尾水渠为人工挖掘渠道，宽度28.37m，与下游天然河道斜交，为保障水流顺畅，左、右岸线采用曲线与河道连接，设计渠216、道中心线长80.4m。为减少占地，左、右岸均采用悬臂式钢筋混凝土直立墙防护结构。其中，右岸防护长度43m，左岸防护长度108m。尾水渠道设计泄流量38.45m3/s，渠道比降1/1000 。8.8两岸护岸设计为保持拦河闸上、下游岸坡的稳定，上、下游两岸采用混凝土直墙防护。其中：右岸下游防护长度为19m，上游防护长度41m；左岸上游防护长度19.04m，下游防护长度37.31m。河道下游左、右岸护岸挡土墙采用铅丝石笼护脚，垂直水流方向护脚宽度5m。8.9设计计算8.9.1 拦河闸泄流能力验算挡水建筑物设计标准为20年一遇洪水，相应设计流量Q=722 m3/s，校核标准为100年一遇洪水标准，相应217、设计流量为Q=1124 m3/s，拦河闸为自动翻板闸门，闸门过水总宽度为91 m，当翻板闸门全开时，闸门下闸孔开度e=1.25m，门叶以下为孔流，门叶以上为堰流，在泄流的同时，分别以孔流和堰流公式列表计算其泄流量，采用以下公式计算：堰流公式 Q=scmnB（2g）0.5H03/2孔流公式 Q=senB (2gh0)0.5式中： Q 流量，m3/s ；s淹没系数c侧收缩系数m 流量系数，本次设计采用水力翻板闸门厂家提供的流量系数实验成果 B 溢流堰总净宽,m；H0 堰顶以上总水头e 闸门开度 流量系数n 闸孔数经验算，拦河闸过流堰宽为91m时，拦河闸通过校核洪峰流量时的洪水位为537.72 m，218、低于岸顶高程538.40m，拦河闸过流能力满足泄洪要求。计算结果见表8.3。表8.3 拦河闸过流能力计算表Q （m3/s）淹没系数s侧向收缩系数流量系数（m孔数 （n）孔净宽 b （m）堰前水头 （H0）堰前 静水头 （H）堰顶 水位 （m）16.72 1.000 0.987 0.00710 13.00 7.00 3.27 3.250 537.750 162.66 1.000 0.987 0.05958 13.00 7.00 3.61 3.470 537.970 330.20 1.000 0.987 0.11351 13.00 7.00 3.77 3.520 538.020 385.85 1.219、000 0.987 0.15200 13.00 7.00 3.44 3.160 537.660 487.49 1.000 0.987 0.22053 13.00 7.00 3.14 2.800 537.300 646.18 1.000 0.988 0.34290 13.00 7.00 2.82 2.400 536.900 835.79 1.000 0.987 0.34847 13.00 7.00 3.31 2.800 537.300 1136.35 1.000 0.987 0.36407 13.00 7.00 3.95 3.300 537.800 1386.87 1.000 0.987 0.3220、5867 13.00 7.00 4.56 3.800 538.300 8.9.2 闸室稳定计算8.9.2.1 计算条件拦河闸基础采用毛石混凝土外包赶紧混凝土结构，底板及前后趾坐落在新鲜岩石上，基础摩擦系数取0.6，毛石混凝土容重为24kN/ m3，钢筋混凝土容重为25kN/m3。抗渗稳定性地质勘测部门对工程区的整个基岩段进行了压水试验，结果表明，该区基岩漏水量很小。由于闸底板直接坐落在基岩上，且底板前后齿均嵌入在基岩内，故闸前河床不做防渗处理，闸体也不会造成渗透破坏，能满足抗渗稳定要求。闸室上下游边墙均为钢筋混凝土，上、下边墙混凝土与闸室边墙混凝土之间采用橡皮止水，墙后填土采用砂砾石，侧向防渗221、长度总计35.96米。关闸蓄水时，上下游水位差的最大值H=3.8米。 边墙防渗长度应满足水闸设计规范（SL265-2001）中4.3.2公式要求，L=CH， 查水闸设计规范表4.3.2，允许渗径系数值C=7，计算得L=26.6米。左、右岸挡土墙实设长度分别为67.7m和83.7m，满足侧向渗透稳定要求。闸室基底压力计算按基本荷载组合计算。该翻板闸闸分四段进行布置(设置3道伸缩缝)，本次设计对中间段（21.6m长，无边墩）闸室进行完建期和运行期的计算。闸室坐落在岩基上，基岩属中等硬度岩石，地基允许承载力为1000kPa。根据水闸设计规范（SL265-2001）7.3.3条规定，以岩基为基础的闸室222、，基底应力的最大值与最小值之比不受限制。闸室中间段完建期基底压力计算完建期主要计算荷载有：闸体自重、闸门重，基底压力采用以下公式计算：式中： e偏心距max基底最大应力 max基底最小应力 G边段所受全部竖向荷载之和 M边段所受全部荷载对底板底面上游端点的力矩之和 B顺水流方向的闸室长度 L边段垂直水流方向的宽地基压力分布不均匀系数，闸室基底压力计算见表8.4。完建期闸室基底压力计算表（以21.6m长闸体为一计算单元） 表8.4 运行条件：完建期序号名称符号作用力 ( KN )力臂对下趾点矩 ( KNm )（顺时针）（逆时针）1闸底板自重W118162.14 3.54 64293.99 2闸门223、自重1W2105.11 4.32 454.05 3闸墩自重2W371.79 2.66 190.97 4闸墩自重3W421.99 6.15 135.25 5闸墩自重4W5327.93 2.86 937.87 66012.14 18688.96 66012.14 偏心距 e =-0.03 偏下游max =127.01 （KN/m2）1000（KN/m2）max =120.2 （KN/m2）1000（KN/m2）经计算: e =-0.03m 偏下游max= 127.01（KN/m2）1000KN/m2故中间段完建期的基础应力满足稳定要求。 中间段运行期基底压力及抗滑稳定计算运行期主要计算荷载有：闸体224、自重、闸门重、闸前水重、闸前水压力、闸前泥土压力、水的浮托力，基底渗透压力。基底压力计算公式同完建期。 根据工程地质勘察报告得知：基岩属坚硬岩石，混凝土与基岩的摩擦系数为0.7。荷载组合基底压力计算。荷载计算取值采用表8.4、8.5中的计算值。抗滑稳定安全系数计算采用水闸设计规范（SL265-2001）中7.3.61计算公式计算，用公式7.3.8校核。按7.3.6公式计算：式中：G作用在闸室上的全部竖向荷载（KN）运行期闸室基底压力及抗滑稳定计算（以整个闸体为一计算单元） 表8.5 运行条件：上游蓄水至537.5m，下游无水序号名称符号作用力 ( KN )力臂对下趾点矩 ( KNm )（顺时针225、）（逆时针）1闸底板自重W118162.14 3.54 64293.99 2闸门自重1W2105.11 4.32 454.05 3闸墩自重2W371.79 2.66 190.97 4闸墩自重3W421.99 6.15 135.25 5闸墩自重4W5327.93 2.86 937.87 6浮托力W13-6667.92 3.20 -21337.34 7渗透压力W14-1689.21 4.67 -7882.96 8闸前水重1W151379.73 5.92 8168.00 9闸前水压力P16117.55 2.83 17333.06 10闸前土压力P2926.10 1.50 1389.15 11闸后被动226、土压力P3-2104.21 1.57 -3296.59 91513.20 -32516.90 11711.57 6117.55 58996.31 偏心距 e =0.46 偏上游max =89.52 （KN/m2） 1000（KN/m2）min =46.7 （KN/m2） 1000（KN/m2）抗滑安全系数=1.34 kc=1.25 满足抗滑稳定要求经计算： e =0.46m 偏上游max=89.52（KN/m2）1000(KN/m2) 故边段运行期的基础应力满足稳定要求。闸室的抗滑安全系数计算成果见表8.7。表8.7 闸室抗滑稳定安全系数计算表闸 段 中间段 运行状态完建运行期竖向荷载（G (227、KN)18688 11711水平滑动力H (KN)6117 摩擦系数f0.7（按7.3.6-1公式计算）满足 1.34 （按7.3.8公式计算）满足 29.298.9.3压力前池各种特征值及稳定计算前池正常蓄水位：前池正常蓄水位采用隧洞出口水位即536.60m。前池最高涌浪水位、最低涌浪水位确定按矩形断面、非恒定流水力计算公式：V0、V-初始流速和变化后的流速（m/s）；h0、h-初始水深和变化后的水深（m），（h=h0+h）。计算工况1：当电站引用设计流量Q=38.45 m3 /s，满负荷发电，突然关机，引用流量减为0时的前池水位涌高值。隧洞单宽流量q=Q/B=8.01 m3/(s.m)初始228、流速V0=q/h0=8.01/3.5=2.29m/s丢弃全负荷后的流速V=0经计算丢弃负荷后的波高值h=1.4m。则前池最高涌浪水位：H=536.6+1.4=538.0m计算工况2： 当电站由停机到满负荷发电，引用流量由Q=0 m3 /s，增大到Q=38.25m3 /s时的前池水位最低值。经计算增加负荷后的水位下降值h=0.8m。则前池最低涌浪水位： H=536.6-0.8=535.8m闸室底板高程确定根据有压进水口的最小淹没深度确定闸底板高程 防止产生贯通式漏斗旋涡的计算公式：s-进水口的淹没深度（m）；V-闸孔断面流速（m/s）；d-闸孔高度（m）；C-与进水口几何形状有关的系数。经计算S229、=2.1m。根据防止进水口产生负压确定闸底板高程 S-进水口的淹没深度（m）；K-不小于1.5的安全系数；1、2、3-入口、拦污栅、门槽水头损失系数； -进水口后、拦污栅前、门槽后平均流速水头（m）。经计算，当K=4.5时，S=0.52m。按防止产生贯通式漏斗旋涡的计算，确定最小淹没深度2.1m。则闸室底板高程为：H=535.80-2.1-2.8（进水口高度）=530.90m压力墙顶高程确定墙顶高程=最高水位+安全超高=538.0+0.4=538.40m通气孔D=2.8m压力钢管通气孔面积取钢管管道面积的6%，取直径d=0.7m。D=1.5m压力钢管通气孔面积取钢管管道面积的6%，取直径d=D230、/4= 0.4m。前池稳定计算压力前池座落基岩上，混凝土与基岩的摩擦系数为0.6。抗滑稳定安全系数计算采用水电站引水渠道及前池设计规范（SL/T205-97）中6.3.1-2计算公式计算。式中：W作用在结构物上的全部竖向荷载对计算滑动面的法向分量（KN）Kc按抗剪强度计算抗滑稳定安全系数F2混凝土与基岩接触面的抗剪摩擦系数， f=0.60P作用在结构物上的全部竖向荷载对计算滑动面的法向分量（KN）K2允许抗滑稳定安全系数，K2=1.05各段闸室的抗滑安全系数计算成果见表8.8。表8.8 前池抗滑稳定计算表序号类型水平力垂直力力臂弯距1 水压力8097.55 2 水重6400.04 3 闸墩自重231、14420.71 4 闸底板土重7169.23 5 土重12929.64 6 拦污栅重50.00 7 闸门重107.24 8 启闭机重50.00 9 钢管重19.17 合计8097.55 41146.04 抗滑稳定系数3.05 结论抗滑稳定安全系数Kc=3.05Kc=1.25，满足稳定要求。8.9.4 压力管道计算压力钢管经济管径及管壁厚度计算管径选择 采用经济流速确定管径：确定管径式中 D管径（mm） QP单机引用流量 （m3/s） Ve经济流速（m/s），地下埋管为34.5m/s；管径计算成果见表8.9。表8.9 主管管径计算表主 管叉 管控制机组2台1250KW500KW+125KW单台232、1250kw单台500kw单台125kw流量（m3/s）30.427.8315.216.31.75计算管径（m）2.7841.411.9681.260.638设计管径（m） 2.81.521.30.7内水压力作用下管壁厚度计算公式: t管壁厚度； 压力管内半径，mm； P均匀内压力水头(包括水锤压力)； 钢管允许应力；焊接系数管壁厚度计算成果见表8.10。表8.10 管壁厚度计算表r（mm）P（N/mm2）（N/mm2）t（mm）14000.120.91900.98 10000.120.91900.70 7500.120.91900.53 6500.120.91900.46 3500.120.233、91900.25 钢管抗外压稳定管壁厚度计算钢管满足稳定条件所需厚度为tD/130，计算结果见表8.11。表8.11 满足钢管稳定要求的管壁厚度计算表 D1/130t（mm）设计取值（mm）备注2.80.008 0.022 222台1250kw机组主压力钢管1.50.008 0.012 12500kw+125kw机组主压力钢管1.30.008 0.010 10500kw机组分叉压力钢管0.70.008 0.005 8125kw机组分叉压力钢管20.008 0.015 161250kw机组分叉压力钢管本次设计采用表8.11中“设计取值”栏中的数值。管路水头损失计算（1号机组）沿程水头损失式中： 234、L管长， R水力半径 R=D/4=0.7m； V管内流速，4.94m/s； 沿程水头损失系数，0.011； 代入上式得：hf =0.117m，局部水头损失计算公式：hj=V2/2g 式中： 局部损失系数； V局部损失前或损失后的断面平均流速； 水轮机进口：0.2 hj=0.249m水轮机出口：hj=0.03 hj=0.03弯管：hj=0.07 h弯=0.18总水头损失h=hf+h局+h弯=0. 76m水锤计算（1号机组）确定水锤性质已知管长为27.7m，Ts=2秒（阀门关闭时间）水锤波在压力水管中来回传播一次的时间公式：t=2L/a=0.023秒Ts=2秒式中:a水锤传播速度 式中：1425-235、声波在水中传播速度（m/s）； Ew水体的弹性模量 2.06106kPa； K压力管道抗力系数， ； ES钢管弹性模量，ES=206106kPa； R管道半径； D水管内径280cm； 管壁壁厚22mm；由于tK=1.5,满足稳定要求。=max/min=1.26=2，满足要求。max=111.04KN/m2170KN/m2,满足地基承载力要求。可见，挡墙抗滑、抗倾稳定性、基底不均匀系数满足规范要求。8.9.6 厂房稳定计算荷载组合分为基本组合和特殊组合两类。荷载组合见表8.13。 表8.13 荷载组合表荷载组合计算情况荷 载厂房及设备自重静水压力扬压力动水压力基本组合正常水位情况（地下水位）设236、计水位情况特殊组合校核水位情况抗滑稳定计算抗滑稳定采用抗剪强度计算公式：式中：K抗剪强度计算公式的抗滑稳定安全系数；W全部荷载对滑动平面的法向分量；P全部荷载对滑动平面的切向分量；f混凝土与基础接触面的摩擦系数，本工程取为0.45。电站厂房抗滑稳定计算结果见表8.14。厂房抗滑稳定计算成果表表8.14安全系数校核水位设计水位正常水位计算值允许值计算值允许值计算值允许值K1.331.051.451.101.561.10从表中计算结果可以看出，抗滑稳定满足规范要求。厂房抗浮稳定计算 KfW/U式中：Kf抗浮稳定安全系数，任何情况下不得小于1.1；W机组段（或安装间段）的全部重量（力），kN；U作用237、于机组段（或安装间段）的扬压力总和，kN。电站厂房抗浮稳定计算结果见表8.15。厂房抗浮稳定计算成果表表8.15安全系数机组检修机组未安装非常运行计算值允许值计算值允许值计算值允许值Kf1.281.101.211.101.261.10从表中计算结果可以看出，抗浮稳定满足规范要求。厂房地基面上的法向应力计算厂房地基面上的法向应力按下列公式计算：W/AMxy/JyMX/Jy式中：厂房地基面上法向应力，kPa；W作用于机组段（或安装间段）上全部荷载（包括或不包括扬压力）在计算截面上法向分力的总和，kN；Mx、My作用于机组段（或安装间段）上全部荷载（包括或不包括扬压力）对计算截面形心轴X、Y的力矩总238、和，kNM；x、y计算截面上计算点至形心轴Y、X的距离，M；厂房基础应力计算成果见表8.16。厂房基础应力计算成果表表8.16运行情况基础最大法向应力基础最小法向应力不均匀系数单位t/m2t/m2允许值计算值允许值计算值允许值计算值正常运行10016.810012.42.51.35从表中计算结果可以看出，基础应力和不均匀系数均满足规范要求。9 水力机械9.1电站基本参数水位正常蓄水位 537.50m 正常尾水位 525.95m 最低尾水位 525.40m 525.10（小机） 水头 最大净水头 10.76m 最小净水头 8.83m 加权平均水头 10.27m 设计水头 9.9m 流量 电站多年239、平均流量 23.98 m3/s 正常发电流量 38.25 m3/s主要动能指标 装机容量 12502500125 kW = 3125 kW 多年平均发电量 907.23万kWh年利用小时数 2903h装机台数 4台 保证出力 584KW 电站加入电力系统运行。9.2 水轮机及其附属设备9.2.1 水轮机型式、台数、基本参数和安装高程的选定水轮机型式的选择本电站水头范围为10.76m8.83m，在此水头段适用的机型为轴流式和贯流式水轮机，由于机组容量较小，转轮直径较小，贯流机只能选择轴伸贯流机组。根据现有模型转轮资料，并征询了国内有关制造厂商，可供选用的模型转轮有ZDJP502、ZD560a、G240、D006。机型比选(只比较大机)见表9.1。表9.1 机型比较表项目名称ZDJP502-LJ-180(=+5)ZD560a-LJ-190(=+5)GD006-WZ-210(=12.5)单机容量 kW136013601360额定水头 m9.99.99.9水轮机直径 m1.81.91.8额定转速 r/min214.3250300额定流量 Nr m3/s15.2115.915.9单位转速 n r/min122.6151171单位流量 Q1 m3/s1.4914156额定点效率 %92.08989最高效率%939091空蚀系数 0.480.500.84吸出高度 Hs m+1.6+1.1-5.1比转速 241、ns mkW250292350水轮机重量t263042发电机重量t201714水轮机价格 （万元）55.66690发电机价格 （万元）83.4480.872机组价格 （万元）139.04146.8162由此表9.1可见，ZDJP502与ZD560a比，机组造价差不多，土建投资也相差不大，ZDJP502机组效率高，。虽然GD006转速高、尺寸小，机组造价稍低，但为卧式机组，厂房尺寸加大，土建投资增大，总体投资与轴流机组差不多，与ZDJP502比, GD006机组效率低，噪音大，故本工程推荐采用ZDJP502转轮。水轮机基本参数和机组台数的选择水轮机额定水头的选择根据电站的最大水头10.76m、平242、均水头10.27m、最小水头8.83m，确定水轮机额定水头为9.9m。水轮机单位流量1的选择根据ZDJP502转轮在国内电站已经使用的经验和因避免空蚀所需的开挖深度进行分析，电站初定ZDJP502转轮的单位流量1=1.49m3/s。水轮机单位转速1的选择 电站加权平均水头为10.27m，为使水轮机大部分时间在高效区运行，取ZDJP502转轮1 =122.6r/min。 水轮机机组台数的确定根据本电站装机容量3125 KW，为使冬季小流量能够尽量多发电，考虑装设一台125kw小机组，此机组不参加必选。其余机组初拟装机1250kw2500kw和800kw3600kw两方案进行比较，经过技术经济比较243、,结合运行、维护、管理方面, 1250kw2500kw方案明显优于800kw3600kw方案,故本电站推荐采用12502500125 kW方案。 水轮机安装高程的确定根据额定水头计算Hs值，并用最大、最小水头校核。Hs值按下式计算： 安=Zd+Hs+XD1 K取1.6，经计算，大机Hs=+1.1m，中机Hs=+2.0m，小机Hs=+2.0m。最低尾水位大机： 525.40m，中机：525.20m,小机： 525.10m,X取0.4，考虑发电机层及水轮机层高度等设备布置情况，且吸出高度留有一定裕量，取大机Hs=-1m，大机安装高程为525.12m，考虑设备整体布置，取大小机安装高程相同，相应中机244、Hs=-0.56m，中机Hs=-0.22m，最终确定大中小水轮机安装高程均为525.12m。 选定的机组参数综上所述，选定的水轮发电机组主要参数如下：大机：水轮机型号 ZDJP502-LH-180(=+5)转轮直径 1.8m额定功率 1360kW额定水头 9.9m额定流量 15.21m3/s 额定转速 214.3r/min 飞逸转速 500r/min额定比转速 470 m - kW 额定工况点效率 92 最高效率 93.5 吸出高度 +0.64 m 发电机型号 SF1250-28/2150 额定容量 1250kW 额定电压 6.3KV 额定功率因数 0.8 额定转速 214.3r/min飞轮力245、矩 22tm2数 量 2台中间机组：水轮机型号 ZDJP502-LH-120(=0)转轮直径 1.2m额定功率 556kW额定水头 9.9m额定流量 6.23m3/s 额定转速 333.3r/min 飞逸转速 660r/min额定比转速 470m - kW 额定工况点效率 92 最高效率 93.5 吸出高度 +0.64m 发电机型号 SF500-18/1730 额定容量 500kW 额定电压 6.3KV 额定功率因数 0.8 额定转速 333.3r/min飞轮力矩 50tm2数 量 1台小机：水轮机型号 ZDJP502-LJ-60(=+5)转轮直径 0.6m额定功率 140kW额定水头 9.9246、m额定流量 1.6m3/s 额定转速 600r/min 飞逸转速 1200r/min额定比转速 470m-kW 额定工况点效率 89.5 最高效率 90.5 吸出高度 +0.64 m 发电机型号 SF125-10/740 额定容量 125kW 额定电压 400V 额定功率因数 0.8 额定转速 600r/min飞轮力矩 50tm2数 量 1台9.2.2 水轮机过流部件 蜗壳根椐电站总体布置及工程实际情况, 转轮直径1.8m、1.2m水轮机蜗壳采用混凝土蜗壳，转轮直径0.6m水轮机采用金属蜗壳，包角345。尾水管转轮直径1.8m、1.2m水轮机尾水管选用ZDJP502弯肘形标准尾水管，转轮直径0247、.6m水轮机尾水管采用直锥型尾水管。 9.2.3水轮机附属设备选择 调速器本电站调速器大中小机组分别选用YWT-3000、YWT-1000、YWT-300型微机高油压调速器作为水轮机调节控制设备。 防飞逸措施本电站在每台机进水流道进口设置快速闸门作为机组操作设备和防飞逸措施。9.2.4 水轮发电机组调节保证计算 本电站为引水式电站，经隧洞引水至前池,再由前池经四条压力管道分别引入厂内四台机组。输水压力管道长约40米，飞轮力矩分别大、中、小机组：24tm 2、6tm 2，、1.8tm 2，当电站四台机组同时甩全负荷时，导叶关闭时间确定为TS= 4S时，机组相对压力上升值大、中、小机组分别为45、248、42、32，机组相对速率升高值分别为59、49、43，尾水管最大真空值小于5m，调节保证计算结果满足规程规范要求。9.3 辅助机械设备9.3.1 厂内桥式起重机电站机电设备的最重起吊件为发电机转子联轴，重6t。据此，为满足设备安装和检修的需要，选用一台10t电动单梁（低速）桥式起重机，跨度12m，起升高度16m。9.3.2 油系统 油系统包括透平油系统和绝缘油系统。 透平油系统 透平油系统主要用于机组推力轴承润滑、上下导轴承、调速器用油等，本电站装机容量较小，故不设透平油系统，只选用透平油处理设备。 选用一台LY-30型压力滤油机，参数为Pa0.5MPa Q=30L/min P=0.75Kw，249、选用一台2CY-3.3/3.3-1型油泵,作为透平油处理设备。绝缘油系统本电站容量较小,故不设绝缘油系统。9.3.3 压缩空气系统 由于本电站采用高油压调速器，不需高压供气系统，故只设置低压压缩空气系统。 低压压缩空气系统主要用于机组的正常制动用气、水轮机检修密封、吹扫和风动工具用气等。电站选用二只3m3储气罐和2台SF-1.2/8型空压机，参数为P=0.8MPa Q=1.2m3/min， P=15Kw。空压机的起停由储气罐或气管上的压力开关自动控制。9.3.4 技术供水系统 技术供水系统主要用于发电机轴承冷却器、水轮机主轴密封、厂内生活等用水。本电站水头范围为10.76m8.83m，技术供水250、采用水泵供水方式，全厂设三台供水泵，两台工作，一台备用,从前池取水。水泵型号为KQB50-20,参数为Q=12.5m3/h，H=20m，Pa=1.5kW。9.3.5 排水系统 机组检修排水机组检修时主要排除尾水位以下部分压力管道、蜗壳、尾水管内积水，厂内设置一检修集水井，有效容积为24m3。有效水深1.6m，选用二台100QW100-22-15型排水泵，水泵参数：1003h，22，P=15Kw。 厂房渗漏排水 厂房渗漏排水主要包括水轮机主轴密封漏水、机组顶盖、等处漏水及水工建筑物渗漏水。厂内设置渗漏集水井，有效容积为45m3。有效水深2m选用二台100QW100-22-15型排水泵，水泵参数：251、1003h，22，P=15Kw。 排水泵的起停由液位变送器自动控制。9.3.6 水力监测系统 为确保电站安全经济运行，本电站设置了以下量测项目：全厂性量测项目、仪器仪表上、下游水位采用水位标尺；机组段量测项目、仪器仪表蜗壳进口压力采用压力变送器；尾水管压力脉动采用压力变送器；顶盖压力脉动采用压力变送器；主轴密封压力采用压力变送器；其它。9.3.7机修设备本电站容量较小,离县城较近,故本站不设机修设备厂,只设简单日常机修设备。9.4 主厂房主要尺寸的确定及水力机械主要设备布置 9.4.1主厂房主要尺寸的确定经对发电机、蜗壳、尾水管最大外形尺寸的比较，及机组附属设备及主要通道，吊物孔等的布置，以及蜗壳、尾水管混凝土保护层厚度，确定大机组间距为10m,大中小机组间距分别为8m和6m。电站主厂房总长度48m，机组中心距上游侧起重机轨道中心线的距离为5.5m，机组中心距下游侧起重机轨道中心线的距离为6.5m。厂房上游侧受电气设备控制，下游侧受作为吊运机组设备部件的主要通道控制，考虑到设备管道布置及通道楼梯等确定厂房宽度为13m，桥机跨度为12m。端机组中心距端边墙8m。安装场布置在厂房左端，安装场长11m，宽13m，可