1、xx省安xx县xxxxx四级水电站工程初步设计报告目 录1 综合说明11.1 绪言11.2 水文41.3 工程地质71.4工程任务和规模91.5 工程布置及主要建筑物121.6水力机械、电工、金属结构及采暖通风171.7 消防211.8 施工211.9水库淹没处理及工程占地241.10水土保持设计241.11环境保护设计251.12 工程管理271.13 设计概算281.14 经济评价282水文332.1 流域概况332.2 气象352.3 水文资料392.4 年径流412.5 洪水572.6 施工期洪水632.7 HQ关系曲线662.8 泥沙及冰情673 工程地质693.1 工程概况693.2、2 区域地质概况703.3 水库区工程地质条件及评价733.4 坝址区工程地质条件743.5引水建筑物工程地质条件及评价803.6 厂房工程地质条件及评价823.7 天然建筑材料823.8 结论及建议874 工程任务和规模894.1 地区社会经济概况894.2 电网概况904.3 水利和动能924.4径流调节964.5洪水调节984.6 回水计算995 工程总体布置及主要建筑物1015.1设计依据1015.2 工程选址1025.3 工程总体布置1065.4 主要建筑物107支护和衬砌型式选择1115.5设计计算1146 水力机械1296.1电站基本参数1296.2 水轮机及其附属设备1296.3、3 辅助机械设备1356.4 主厂房主要尺寸的确定及水力机械主要设备布置1376.5主要设备汇总表、附件及附图1387电气1487.1水电站与电力系统的连接1487.2电气主接线1487.3厂用电1497.4主要电气设备1507.5 过电压保护及接地1517.6 综合自动化1517.7继电保护1537.8直流电源1557.9通信1557.10电工试验1557.11附表、附图1558.金属结构1598.1引水隧洞进口段金属结构1598.2压力前池进水室段金属结构1598.3电站尾水闸门1599电站消防1599.1.设计依据1599.2电站消防对象15910 施工组织设计16110.1 施工条件14、6110.2 天然建筑材料16210.3 施工导流16210.4 主体工程施工16410.5 施工交通及施工总布置16510.6 施工总进度16711 淹没处理和工程占地16911.1 淹没处理设计16911.2 工程占地17212 环境保护及水土保持设计17412.1 环境保护设计17412.2 水土保持设计17813 采暖通风及消防设计19713.1 采暖通风19713.2 消防设计19914劳动安全与工业卫生20214.1设计依据20214.2工程概述20314.3危害因素分析20414.4工程主要防范措施20514.5工程施工安全设计20914.6安全标志21014.7安全应急措施215、014.8防范设备和设施的设置21114.9预期效果及评价21114.10安全与卫生机构设置及人员配置21214.11投资概算21215节能设计21315.1 工程概况21315.2编制依据21315.3 耗能项目21315.4 能源供应状况分析21415.5 耗能指标21415.6 优化设计21415.7能源成本分析21516工程概算21616.1投资主要指标21616.2编制依据21616.3 设计概算编制说明21617 融资方案21917.1资本金筹措21917.2分年投资使用计划21918 经济评价22018.1概述22018.2财务评价基础数据与参数选取22118.3不确定性分析226、418.4财务评价结论22519 国民经济评价22619.1影子价格及主要参数选取22619.2投资费用调整22719.3国民经济效益估算22719.4国民经济效益费用流量表22719.5国民经济评价指标22819.6国民经济评价结论2281 综合说明1.1 绪言原水利部东北勘测设计院在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的水能开发为三级开发，即由上至下分别为两江水电站、大估江水电站、西金沟水电站三个梯级水电站，同时又在其支流古洞河上、大估江水库回水末端布置了西江水电站。由于淹没损失大，多年来，原西江方案一直未能得到实施。为此，吉林省吉利水利水电工程监7、理咨询中心于2005年6月编制了二道松花江水资源开发利用规划补充报告，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，为规划补充推荐方案。梯级方案共7个梯级电站，分别为：富尔河一级电站、富尔河二级电站、富尔河三级电站、古洞河一级电站、古洞河二级电站、古洞河三级电站、古洞河四级电站。吉林省发展与改革委员会以吉发改农经字200688号文件批准了此方案。本建设项目为古洞河四级水电站工程，2008年9月，吉林市水利水电勘测设计研究院完成了该项目的可行性研究工作，2008年12月，吉林8、省发展与改革委员会以吉发改审批字2008874号文对可行性研究进行了批复。2009年3月9月，吉林省银河水利水电新技术设计有限公司受延边鑫河电站有限公司的委托，经现场查勘、地质勘测、内业设计，完成了工程的初步设计工作并报送省水利厅审查总站接受行业审查。审查结论认为：由于初步设计投资金额远超可研编制时工程估算投资15%以上，且装机容量有所调整（由2800kw调为3125kw），应重新编制可研报告。故延边鑫河电站有限公司委托我公司重新编制可研并已于2011年6月经由省发改委以吉发改审批2011678号文进行了批复。本初设是在新做可研的基础上，根据专家评审结论重新修改而成。1.1.1 勘测设计简要过9、程受建设单位委托，吉林省银河水利水电新技术设计有限公司承担了古洞河四级水电站工程的初步设计工作。于2009年4月8月开展了工程测量和地质勘察等工作。为更好地完成本设计工作，建设单位与设计单位邀请有关专家到工程现场进行了技术察勘，专家们在工程选址、引水方案等方面为本次设计提出了许多宝贵意见，为本项工程设计提供了技术支持。1.1.2工作任务安图县古洞河四级水电站是以发电为主的引水式水电站，供电范围确定为安图县电网，近期设计水平年为2015年。1.1.3 工程建设缘由安图县现有12个乡（镇），209个行政村、屯，总人口约21.74万人，根据人口自然增长率1.2%，国民经济增长率5%，到2015全县人10、口将达到24.42万人，工农业总产值19.65亿元。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。至2007年底，包括国、省市营企业在内，安图县工业企业总户数256户，其中国、省、州营规模工业企业5户，县属规模工业企业50户，总资产值11.63亿元。对电力能源依赖性较强。随着安图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。据供电和农电部门测算，全县的用电量每年以8的速度递增，预计到2015年全县用量总量将达到9.6亿度。因此，利用11、安图县境内古洞河丰富的水力资源，加快兴建一批小水电，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。另外，随着人类环境保护意识的不断提高，一方面应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安图县经济发展带来生机和推动作用，特别是对古洞河流域的小水电开发，提供了良好契机，为众多投12、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。古洞河四级水电站坝址位于延边地区安图县古洞河与富尔河汇合口上游27.5km处的古洞河上，是一座以发电为主的小型水电工程。电站坝址以上集水面积1772 km2，本次设计的电站装机容量3125kW，多年平均发电量907万kWh，年利用小时数2903h。工程建成后，可缓解安图县电网中电力电量需求的压力，减轻省电网的供电压力。将使电源结构趋于合理，电网运行条件得到改善。既能减少火电机组因燃煤而产生的大气污染，又能电力就地平衡，节省供电输送运行费。此外，还能为繁荣地区经济，增加税收创造有利条件。因此修建古洞河四级水电站是十分必要的，也是势在必13、行的。1.1.4可行性研究报告的主要结论2011年6月，吉林省发展与改革委员会以吉发改审批字2011678号文对xx省安xx县xxxxx四级电站可行性研究报告进行了批复。批复结论为：该工程是以发电为主的水利枢纽工程。工程属小()型水电站工程，工程等别为等，拦河闸、厂房均为5级建筑物，临时性水工建筑物为5级。拦河闸设计洪水标准为二十年一遇，校核洪水标准为一百年一遇。电站为引水式水电站，可研批复的电站装机容量为3125kw，电站最大水头10.76m，最小水头8.83m，设计水头10.27m。电站引用流量为38.45m3/s，多年平均发电量907104kw.h，拦河闸型式为混凝土自控翻板闸门，闸顶高14、程为537.5m，闸门挡水高度为3.0m，电站总投资为5751万元。1.2 水文1.2.1 流域概况拟建的古洞河四级电站座落于延边朝鲜族自治州安图县境内，位于古洞河的中上游河段。处于已建的古洞河一级电站上游15.9km处，坝址处地理位置为东经12801210，北纬4204606。电站集水面积1772km2。古洞河为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，河口地理位置为安图县两江乡两江口。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。古洞河流域形状15、似扇形，水系发达，主要水系在安图县境内。河道全长为156.6km，在安图县境内长约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。 安图县古洞河流域水资源丰富，亟待开发利用。1.2.2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16、障成为气候变化的分水岭，分割着气温和降水，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17、3天，但主要雨量集中在12天内。本次设计的气象资料主要采用松江气象站的统计资料，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。1.2.3 年径流本次年径流计算选用吉林省水文水资源局经过审定后大甸子站19562005年实测系列(n=50)成18、果计算。根据电站设计的要求，进行了保证率为P=15%、50%、85%的径流年内分配计算。在设计参证站大甸子站实测系列中分别选取丰、平、枯接近设计频率径流值的设计代表年，年径流成果见表1.2.1。P(%)155085Qp(m3/s)23.9816.9411.49典型年年 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表1.2.1 大甸子站各保证率典型年径流成果表1.2.4 洪水古洞河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19、设计洪水，再分别用面积比法和地区综合法计算古洞河四级电站坝址处设计洪水。经比较采用了地区综合法的计算成果。古洞河四级电站坝址设计洪水成果见表1.2.2。表 古洞河四级电站坝址设计洪水表(m3/s)CvQmp(m3/s)P=0.33%P=1%P=2%P=3.3%P=5.0%P=10%P=20%262.70.91140411249498227225513851.2.5施工期洪水本次设计的施工期洪水采用地区综合线的方法推求。施工期洪水成果见表1.2.3。表1.2.3 古洞河四级站施工期洪水成果表站名面积(km2)汛别均值(m3/s)CvP(%)Qp(m3/s)古洞河四级1772春汛1930.625420、271035220275秋汛42.70.9851271095.22064.81.2.6泥沙大甸子水文站在19581968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，侵蚀模数为15.5t/km2。该成果与1984年吉林省水利厅刊印的吉林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。本次设计采用侵蚀模数为大甸子站实测成果为15.5t/km2(悬移质)，推移质按悬移质的10%计。古洞河四级站年输沙总量为3.015万吨，输沙量很小可忽略不计。输沙季节主要在421、8月份，占全年总输沙的80%以上。1.2.7冰情该流域河流初冻期一般为10月下旬，稳定封冻期为11月中旬，开河一般在4月中旬，完全解冻为4月下旬，稳定封冻期为147天。河流年最大冰层厚度在1m左右，河心厚度一般在0.8m左右。春季开江形式一般为文开，比较平稳。1.3 工程地质 区域地质概况 古洞河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，河口位置为安图县两江乡两江口。区内出露的地层主要有：太古界鞍山群，元古界震旦系，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。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22、广才岭隆起带相交地区，地质地构造较为复杂。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。 本区地下水按埋藏条件可分为孔隙潜水和基岩裂隙水二种类型。1.3.2 水库区工程地质条件及评价库周山体连续性好，未见通向库外的断裂构造，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。库周地形较平缓，边坡稳定性好，故不存在岸坡稳定问题。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。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。1.3.3坝址区工程地质条件及23、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。1.3.4引水建筑物工程地质条件及评价引水隧洞进(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。1.3.5 厂房工程地质条件24、及评价厂房呈NE向布置，轴向N41E，布置于输水隧洞出口古洞河右岸一级阶地上，地形平缓，地面高程527m530m。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300Kpa，全风化花岗岩200Kpa250Kpa，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。1.3.6天然建筑材料 本工程所需混凝土骨料、块石料的质量和储量均能满足设计要求。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；25、其它各项指标均合格，质量一般。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。1.4工程任务和规模1.4.1 经济发展概况安图县位于吉林省东部，全县国土总面积7438km2，其中：林地面积6468km2，耕地面积274km2，草地面积64km2，其他面积632km2。全县现有12个乡（镇），209个行政村屯，总人口约21.74万人，工农业总产值11.63亿元。根据人口自然增长率为1.2%，国民经济增长率5%，到2015年全县人口将达到24.42万人，工农业总产值为19.65亿元。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26、生产及山区特产种植、养殖业为主。1.4.2河流开发情况古洞河梯级开发共4个梯级电站，分别为：古洞河一级电站、古洞河二级电站、古洞河三级电站、古洞河四级电站。本次设计的古洞河四级水电站是规划批准的古洞河流域梯级开发方案中的梯级电站之一，位于梯级开发的最上游。1.4.3工程任务安图县古洞河四级水电站的开发任务是以发电为主，兼有旅游等综合利用效益。1.4.4工程规模安图县古洞河四级水电站是一座以发电为主的水利枢纽工程，坝址以上集水面积1772km2。电站总装机容量3125kW。在可行性研究报告中，本电站水利枢纽工程等别为别为等，本次初步设计复核，符合防洪标准（GB50201-94）及水利水电工程等级27、划分及洪水标准（SL252-2000）的规定，符合xx省安xx县xxxxx四级水电站可行性研究报告评估意见。本次设计仍采用可研设计的等别，即工程等别为等，工程规模为小()型。正常蓄水位的确定可研阶段对正常水位的确定进行了论证，由于受淹没耕地和林地以及地形条件与地质条件等因素的制约，古洞河梯级电站规划阶段并不完全按最优上下游水位衔接确定梯级电站正常水位和尾水位。本电站虽然是梯级电站，但处于梯级开发的最上游，正常水位和尾水位不影响下级电站机组出力。本阶段设计拟定了相同装机容量，在537.0mm和538.0m三个正常蓄水位方案下进行了比较，综合考虑各种因素后，本阶段采用正常蓄水位为537.5m。表128、.4.1 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 10.2710.77年均发电量万kWh862.54907.23951.40装机利用小时数h276029033044工程投资万元5503.005694.066136.53单位电能投资元/kWh6.386.276.451.4.6装机容量选择根据本电站坝址处径流资料及电力系统负荷预测成果，分别拟定了2755kw、3125kw、3300kw三个装机容量方案进行比较。经技术经济指标分析，确定装机容量为3125kw，年利用小时为2903h。表 装机29、容量选择方案比较表单位方案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）5619.635694.065724.33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）1.772.961.4.7 工程规模古洞河四级水电站各项工程技术指标见表1.4.3。表1.4.3 古洞河四级水电站主要技术指标 项 目单 位指 标电站装机容量kw3125设计引水流量m3/s38.45平30、均水头m10.27最大水头m10.76最小水头m8.83多年平均发电量104kw.h907.23装机利用小时h29031.4.8工程建设的可行性水资源充沛安图县古洞河四级水电站渠首闸址位于安图县城至长白山公路74km处，坝址以上集水面积1772hm2，水资源充沛。拦河坝与厂房基岩埋藏深度较浅，且河岸基础稳定。修建安图县古洞河四级水电站除上述有利条件外，在调动企业、个人投资的积极性，发展地区经济等方面均是可行的。1.4.9 工程建设的必要性全县现有12个乡（镇），209个行政村、屯，总人口约21.74万人，根据人口自然增长率1.2%，国民经济增长率5%，到2015全县人口将达到24.42万人，工31、农业总产值19.65亿元。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。至2007年底，包括国省市营企业在内，安图县工业企业总户数256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11.63亿元。对电力能源依赖性极强。现在全县的几家重点企业就因电力短缺，已处于停产和半停产状态。随着安图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，2007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32、的用电量每年以8的速度递增，预计到2015年全县用量总量将达到9.6亿度。因此，利用安图县境内古洞河丰富的水力资源，加快兴建一批小水电，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。本电站是一座以发电为主的小型水电工程。电站坝址以上集水面积1772 km2，电站装机容量3125kW，多年平均发电量907万kWh，工程建成后，可缓解安图县电网中电力电量需求的压力，减轻省电网的供电压力。将使电源结构趋于合理，电网运行条件得到改善。既能减少火电机组因燃煤而产生的大气污染，又能电力就地平行，节省供电输送运行费。此外，还能为繁荣地区经济，增加税收创造有利33、条件。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安图县经济发展带来生机，特别是对古洞河流域的小水电开发，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，因此修建古洞河四级水电站是十分必要的，也是势在必行的。1.5 工程布置及主要建筑物1.5.1 工程34、等别及标准安图县古洞河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，工程等别为等，拦河闸、厂房均为5级建筑物，临时性水工建筑物为5级。拦河闸设计洪水标准为二十年一遇，校核洪水标准为一百年一遇，厂房设计洪水标准为二十年一遇，校核洪水标准为五十年一遇。1.5.2 工程选址1.5.2.1坝址和厂址选择方案比较可行性研究阶段，进行了两个坝址的方案比较。所选坝址分别位于古洞河与古洞河汇合口上游21.7km处和22.4km处的古洞河上。本次设计，根据实测地形图成果对坝址进一步进行了选择和论证。方案一：上坝线坝址选在安图县城至长白山公路7435、.24km处的古洞河上。方案二：下坝线坝址选在安图县城至长白山公路74.74km处的古洞河上。经方案比较，本次设计推荐方案一，即：坝址选在安图县城至长白山公路74.24km处的古洞河上。1.5.2.2坝型选择方案比较在安图县古洞河四级水电站可行性研究设计中，进行了拦河闸与溢流实用堰两个方案的比较，本阶段对可研所选择的两种坝型又进一步作了比较和论证。方案一：拦河闸方案拦河闸选用水力自动翻板闸门。方案二：实用堰方案坝址处河道宽度约为100m，实测河道平均比降2.4，为不影响河道行洪，不宜减缩河道行洪断面。如修建固定溢流坝，坝址处河道行洪断面将减小，将影响河道行洪。经进行技术比较，本次设计推荐方案一36、，即：水力自控翻板拦河闸方案。1.5.3 工程总体布置工程布置首先满足建筑物正常工作的要求，保证在各种运行条件下，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，且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。本工程枢纽由拦河闸、引水隧洞、压力前池、压力钢管、厂房、升压站等组成。拦河闸采用水力自动翻板闸，拦河闸垂直水流方向结构总长度937、7m。引水隧洞采用无压洞结构，隧洞入口位于拦河闸左岸上游桩号0-030.46m处。根据工程布置要求，发电引水隧洞长1404m，纵坡i=1/1500，断面为城门洞形，进水口设有工作闸门和检修闸门，进口前设拦污栅。隧洞末端接压力前池。压力前池顺水流方向水平投影结构长度49.8m，由扩散段、前室段、进水室段组成。压力前池下接两根主压力管道，管径分别为2.8m和1.5m，主压力管道于压力前池后的伸缩节后分叉。管径为2.8m的主压力管道的两根分叉管直径均为2m。管径为1.5m的主压力管道的两根分叉管直径分别1.3m和0.7m。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38、厂房为地面式厂房，长49.0m，宽14.0m，高25.7m。副厂房位于主厂房上游侧，分两层布置，长49.0m，宽11.0m。电站升压站占地面积3722.5m2，电气设备采用中式布置。1.5.4主要建筑物布置拦河闸工程布置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。闸室垂直水流方向总长97m，在右侧设置一泄水闸。拦河闸主体结构主要由自动翻板闸门与闸基础组成，闸面板选用定型的水力自动翻板闸门，共13扇，闸基础采用毛石混凝土外包钢筋混凝土结构。本设计闸下消能防冲设施采用铅丝石笼结构。石笼顺水流向总长19.04m，前7.04m为1.0m厚铅丝石笼39、结构，后接12.0m长0.3m厚的铅丝石笼护底。为保持拦河闸上、下游岸坡的稳定，上、下游两岸采用悬臂式混凝土直墙防护。防护长度分别为：下游左、右岸各19.04m；上游右岸29.31m，上游左岸56m（含隧洞进口左、右岸）。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0.5m时闸门全开。为满足坝址至厂房间脱水段河道的生态用水需要，在河道右岸设置一泄水闸，电站关闸发电时用于生态放流，同时，该闸还兼做冲沙闸，用于排沙。泄水闸净过流宽度2m，闸门采用铸铁闸门结构，采用手40、电两用启闭机启闭。1.5.4.2 引水隧洞引水隧洞采用无压洞，发电引水隧洞长1404m，纵坡i=1/1500，断面为城门洞形，进水口底板高程534.0m。进水口孔口尺寸为4.8m4.7m（宽高），由一孔平板钢闸门控制，进口前设拦污栅。根据地勘成果，隧洞进口段前50m及出口段后40m围岩类别为类，洞身有两段总长30长的围岩类别为类，其余围岩类别为及类。为减少洞体开挖工程量及弃渣工程占地，经经济与技术分析比较，本次设计拟对全段隧洞采用混凝土衬砌。衬砌厚度根据围岩类别确定。本次设计、类及类围岩洞顶及洞壁采用钢筋混凝土护砌，衬砌厚度分别为25cm、40cm。类围岩段洞壁及洞底采用素混凝土衬砌，洞壁衬砌41、厚度15cm，洞底衬砌厚度15cm。1.5.4.3压力前池设计压力前池由扩散段、前室段、进水室段及重力墙组成。重力墙后与压力管道衔接。压力前池扩散段首端与引水隧洞末端连接，该段长29.48m。末端宽16.2m，水平扩散角为12度。前室段长11.12m，宽16.2m，钢筋混凝土结构，底板高程为527.50m，墙顶高程为538.40m。进水室段长9.2m,两条主压力钢管进水室宽度分别为2.4m和4.0m，进水室底板高程528.00m，钢筋混凝土结构，进水室内设有拦污栅，拦污栅后设有机组事故平板钢闸门，两条主压力钢管平板钢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。1.42、5.4.4 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，1台500kw和1台125kw机组采用一根主压力管道，管径为1.5m。两根主压力管道于压力前池后的伸缩节后分叉，管径为2.8m的主压力管道的两根分叉管直径均为2m，管径为1.5m的主压力管道的两根分叉管直径分别1.3m和0.7m。直径2.0m的两根分叉管通向2台1250kw水轮机，直径1.3m的分叉管通向500kw水轮机，直径0.7m的分叉管通向125kw水轮机。1.5.4.5 厂房和升压站厂区主要由主厂房、副厂房、升压站组成。电站厂房为引水式地面厂房，厂内装有4台水轮发电机组，水轮机型43、号分别为：2台ZDJP502-LH-180（+5）、一台ZDJP502-LH-120（0）、一台ZDJP502-LJ-60（0）；发电机型号为：2台SF1250-28/2150，1台SF500-18/1730、1台SF125-10/740，总装机容量为3125kw。主厂房长为49m，宽为14m。机组间距分别为10m、8m、6m。机组安装高程为525.12m，水轮机层地面高程为526.50m，吊车轨顶高程为540.14m。厂房基础坐落在砂砾石基础上。副厂房位于主厂房上游侧，副厂房结构尺寸为：长49m，宽11m；副厂房地面高程为：一层，526.50m，二层，532m。升压站位于主厂房左侧，地面高程44、为532m，占地面积3722.5m2。1.5.4.6尾水设计尾水渠为人工挖掘渠道，宽度29.14m，与下游天然河道斜交。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110m。尾水渠道设计泄流量38.45m3/s 。1.6水力机械、电工、金属结构及采暖通风1.6.1水轮机及其附属设备1.6.1.1水轮机型式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、ZD56045、a、GD006。经方案比选本工程采用了ZDJP502转轮。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。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，经过技术经济比较,结合运行、维护、管理方面,选择了 1250kw2500kw125 kW方案。1.6.1.2水力机械辅助设备选择起重设备选用一台10t电动单梁（低速）桥式起重机，跨度12m，起升高度16m。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。技术供水采用水泵供水方式，全厂设三台供水泵，两台工46、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。高压压缩空气系统选用二台SF-1/4型空气压缩机，参数为P=4.0MPa，Q=1m3/min， P=18.5Kw；选用一只1.0m3储气罐，额定压力3.0MPa，用于压力油罐用气，空压机的起停由压力开关自动控制。低压压缩空气系统本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。1.6.2 电工1.47、6.2.1接入电力系统方式古洞河四级水电站初选装机4台，其中单机容量1250kW机组2台，机端电压为6.3kV，功率因数为0.8； 单机容量为500kW和125kW机组各1台，机端电压为0.4kV，功率因数为0.8。总装机容量3125kW。保证出力为584kW，年利用小时数为2903h，多年平均发电量907104kWh。根据水电站的动能特性和电业部门系统规划设计，确定本电站采用66kV级电压接入系统，出线回路1回，并网地点为附近66kV变电所。1.6.2.2 电气主接线基于本电站出线单一的具体情况，将发电机电压侧和升高电压侧接线相结合，共拟定二个电气主接线方案进行技术经济比较。方案一, 机端电48、压为6.3kV的发电机电压侧采用扩大单元接线，通过1台3150KVA 的变压器将电能送入系统；机端电压为0.4KV发电机电压侧采用单母线接线，通过1台800KVA 的变压器将电能送入系统。升高电压侧采用单母线接线。方案二, 机端电压为6.3kV的发电机电压侧采用发-变组接线，通过2台1600KVA 的变压器将电能送入系统；机端电压为0.4KV发电机电压侧及升高电压侧接线方案与方案一相同。通过对上述方案的技术经济比较和综合分析,推荐方案一作为选定方案。1.6.2.3 厂用电本电站厂用负荷供电电源一回取自机端6.3kV母线，经一台125kVA的变压器降压至0.4kV后接入厂用母线上；另一回直接取自49、0.4KV发电机母线。1.6.2.4坝区供电坝区供电由0.4kV厂用电直接供电。1.6.2.5主要机电设备选择主要电气设备根据技术先进、经济合理、运行维护方便和安全可靠的原则进行选择, 同时必须满足有关规程、规范的要求。电站主变压器初选1台S9-3150/63 6622.5%/6.3kV型自冷式升压电力变压器和1台S9-800/63 6622.5%/0.4kV型自冷式升压电力变压器。电站厂用变选用1台SCR-125/10 6.35%/0.4kV型干式变压器和1台SCR-125/10 10.55%/0.4kV型干式变压器。6.3kV发电机电压侧选用KYN28A型中置式手车柜，内装设VBG-12M50、型真空断路器。0.4kV发电机电压侧选用GCS型中置式抽屉柜，内装设CW1-2000系列智能型万能断路器。厂用低压配电柜选用GCS型抽屉柜。66kV侧断路器选用LW9-72.5型SF6断路器, 隔离开关选用GW5-60型。1.6.3 金属结构本电站金属结构主要包括引水隧洞进口工作闸门、检修闸门、拦污栅，压力前池进水室工作闸门、检修闸门、冲沙闸门及拦污删、厂房尾水闸门。引水隧洞进口段金属结构引水隧洞进口设一扇工作闸门、检修闸门及拦污栅。工作闸门和检修闸门为平板钢闸门，孔口尺寸为4.8m4.1m，各配备1台手电两用螺杆启闭机。拦污栅为活动式拦污栅，采用定型产品。结构尺寸为6.2m5.2m，栅条间距51、为50mm。配备GQ型格栅清污机。1.6.3.2压力前池进水室段金属结构压力前池进水室进口共设二扇工作闸门、两扇拦污栅。工作闸门采用定型铸铁闸门，孔口尺寸分别为4.0m3.176m，2.4m2.176m分别配备1台液压启闭机，闸门关闭时间小于2分钟。拦污栅为活动式拦污栅，采用定型产品。结构尺寸分别为4m10m，2.4m10m，栅条间距为50mm。配备GQ型格栅清污机。1.6.3.3电站尾水闸门电站尾水闸门采用平板钢闸门，孔口尺寸分别为5.14m2.018m，5.14m2.018m，3.43m1.71m，3.0m2.5m，配备4台固定式手电两用螺杆启闭机。1.7 消防对厂房和机电设备, 特别是电52、气设备的防火，配置足够的1211灭火装置等措施等措施。水电站各建筑物和构筑物为钢筋混凝土结构,为非燃烧体, 其耐火等级均能达到二级。本电站的发电厂房的火灾危险性类别属丁类, 1.8 施工1.8.1 施工条件安图县古洞河四级水电站右岸为安图县城长白山公路，工程区对外交通较便利。拦河闸施工区与厂房施工区均需要跨河修建临时交通工程。本电站枢纽工程主要由拦河闸、引水隧洞、压力前池、压力管道、电站厂房、升压站等组成。主要建筑材料水泥、钢材、木材、汽油、柴油等自安图县购买。通过公路运至工地仓库。施工及消防用水采用古洞河水；生活用水取至地下水。工地供电主要供给各施工工厂、供水系统等的用电，总容量为200KV53、A。1.8.2 施工导流及标准根据水利水电工程施工组织设计规范SDJ338-89（试行）第2.2.1、2.2.12、2.2.13条之规定，围堰结构为土石围堰与编织袋土围堰相结合，确定导流建筑物级别为级，导流建筑物洪水标准为5年洪水重现期，相应流量为275m3/s（春汛）；拦河闸右段施工时的围堰标准采用秋汛，相应流量为64.8m3/s（秋汛）。1.8.2.1 导流方式根据工程地形条件和工程结构布置形式确定导流方式为分期导流，一期导流泄水道利用束窄后河床导流，二期导流利用已完建拦河闸段导流。1.8.2.2 导流建筑物设计一期围堰垂直水流方向长40m，围堰选用土石围堰与编织袋土围堰相结合。围堰顶宽354、.0 m，围堰边坡采用坡比1:1.5。二期围堰。利用已建拦河闸导流，围堰选用土石围堰与编织袋土围堰相结合，顶宽3.0m，围堰边坡采用坡比1:1.5。1.8.2.3 基坑排水本工程施工分两期导流，共划分两个基坑，即一期基坑和二期基坑。围堰堰体采用复合土工膜防渗，初期排水主要排围堰闭气后的基坑积水。经常性排水主要考虑围堰及基岩渗水、天然降水、施工弃水等。基坑排水考虑用水泵排水。1.8.3料场的选择与开采设计用天然建筑材料有混凝土用粗、细骨料，块石料等。混凝土用部分粗骨料，毛石混凝土、浆砌石所用块石利用隧洞开挖弃石料加工而成，不足部分采购商品料，材料运距57km。1.8.4主体工程施工1.8.4.155、 拦河闸及冲砂闸施工a) 土方开挖采用1.0 m3挖掘机挖土，配74kw推土机，局部辅以人工开挖，一部分由8t柴油自卸汽车运至弃土场弃掉，一部分直接堆在开挖点附近，用于土方回填；土方填筑采用2 m3挖掘机装土，配59kw推土机集料， 8t自卸汽车运输，59kw拖拉机履带碾压, 2.8kw蛙式夯实机补夯。浆砌石砌筑采用0.2m3拌浆机制浆，人工选石、修石、冲洗、砌筑、勾缝，架子水平运输。混凝土浇筑采用0.4m3 搅拌机拌制混凝土，人工装胶轮车水平运输， 1m3挖掘机改装的起重机吊1.0m3的混凝土罐或泻槽，局部位置人工挑运， 2.2kw插入式振捣器振捣。1.8.4.2电站厂房施工土方开挖采用2.56、0m3电动挖掘机挖装，配59kw推土机， 8t自卸汽车运至弃土场堆放；或直接堆在开挖点附近，用于土方回填，并局部辅以人工开挖。石方开挖采用手提式风镐将风化岩石撬松移动，坚硬岩石采用手持式风钻钻孔人工装药爆破，2m3挖掘机装石渣，74kw推土机集料,5t自卸汽车运输。石方填筑采用2.0m3挖掘机装，配74kw推土机集料，8t自卸汽车运输，59kw拖拉机牵引13-14t振动碾振动压实, 2.8kw蛙式夯实机补夯。混凝土浇筑采用0.4m3搅拌机拌制混凝土，人工装胶轮车水平运输，垂直运输采用1m3挖掘机改装的起重机吊1.0m3的混凝土罐或泻槽，局部位置人工挑运，4.5kw变频振捣器或2.2kw插入式振57、捣器振捣。1.8.5施工总布置1.8.5.1 施工区布置规划根据工程的施工的实际情况及施工总布置的原则，将施工场地划分为左、右两个施工区左岸施工区主要布置机械修配站、汽车修配站、施工设备库、生活物资库、房建材料库、其它仓库及左岸供水系统及办公生活临建设施等，右岸施工区主要布置料场、钢筋加工厂等。1.8.6施工总进度及主要材料量1.8.6.1施工总进度根据工程自然条件、枢纽布置及规模、主体工程施工工艺分析，本工程施工总工期为18个月。其中工程净准备工期为2个月，主体工程施工工期为14个月，工程完建期为2个月。本工程施工的关键线路是场内公路的修建一期围堰填筑拦河闸基础开挖拦河闸混凝土浇筑拦河闸金属58、结构安装厂房基础开挖厂房混凝土浇筑机组安装拦河闸上下游河道护岸二期围堰填筑剩余拦河闸混凝土浇筑拦河闸金属结构安装右岸护岸等。1.9水库淹没处理及工程占地1.9.1水库淹没区概况古洞河四级站库区淹没因拦河闸较低，回水距离短，在正常蓄水位以下，工程用地4.28公顷，其中林地0.8公顷，未利用地3.48公顷。1.9.2水库淹没设计洪水标准库区内的淹没对象主要为林地。依据水利水电工程建设征地移民设计规范SL290-2003规定，以正常蓄水位537.5m水位高程确定洪水淹没范围。1.9.3移民安置古洞河四级水电站为低水头电站，淹没的均为河床和林地，无移民安置问题。1.9.4水库淹没及工程占地补偿投资计算59、根据上述提供的各项补偿标准以及各项补偿单价编制出古洞河四级水电站工程占地投资概算为48.54万元，其中永久工程占地35.59万元，临时工程占地投资为12.95万元。1.10水土保持设计1.10.1水土流失现状据吉林省水土流失现状调查结果显示，安图县现有土壤侵蚀面积595.9km2，占土地总面积的8.0%，其中轻度土壤侵蚀面积381.7km2，中度土壤侵蚀面积114.2km2，全区域平均土壤侵蚀模数为423t/km2a，按土壤侵蚀强度分级标准划分，属轻度水土流失区。1.10.2工程建设对水土流失的影响本电站为引水式电站，在工程实施过程中，由于对拦河闸、引水隧洞、厂房以及尾水等基础开挖，会对现有植60、被有不同程度的破坏，特别是拦河闸和厂房工程施工对植被的破坏相对更为严重。均会加重工程建设地点的水土流失。工程占地古洞河四级站工程项目区总共占地6.98hm2，位于安图县东青林场业区内，其中项目永久占地5.48hm2，临时占地1.5hm2。水土流失预测结果根据类比工程，结合实际调查分析，扰动侵蚀模数根据施工工艺和施工时段的不同，在不同的时段有不同的变化，水土流失预测直接采用扰动前后土壤侵蚀模数变化、侵蚀面积和侵蚀时间来确定。经预测，本工程施工建设期内将产生水土流失总量为222.72t，新增水土流失总量为191.67t。自然恢复期各区产生的水土流失总量为54.60t，新增水土流失总量为18.00t61、。经计算，本工程预测可能产生水土流失总量为277.32t，新增水土流失总量为209.67t。水土保持投资概算本工程水土保持方案新增投资为131.89万元。其中工程措施投资为51.70万元，植物措施投资为21.24万元，临时工程投资为2.67万元，独立费用为43.45万元。水土流失补偿费为5.68万元。1.11环境保护设计1.11.1环境现状目前拦河闸周围无工业污染源，水体受人类活动影响较小，水库河段水质良好，水质基本符合地表水质量标准中的类标准。库区周围的空气质量和声环境质量背景值良好。陆生植物：两岸山体森林茂密，植被较好，树种以天然次生林为主，以柞树、白桦树、杨树为主。动物：以啮类小型动物为62、主。水生物：天然鱼类共10科30余种。矿产资源：主要矿产为金矿。交通：公路交通条件较好。农业：是以粮、猪为主的单调结构，是农村经济的主要支柱。淹没：只淹没河滩地、少量林地。1.11.2环境预测电站建成后带来的有利影响主要表现为：古洞河四级水电站的建成，将改善当地的供电状况，保证日益增长用电需求，使水资源得到充分利用。电站建成后，使一部分陆地资源转化为水面资源,区域内的水域面积相应增大，这不但将相对改善区域内的小气候和相对湿度，同时由于水面加大，为一些水生种群，提供了栖息繁衍的条件，以水域为主要生境的鸟禽类两栖类的种类与数量会有所增加。拦河坝建成后，将形成较大的水面面积，库周地下水抬升，库岸草本63、植物将向地榆、苔草等为建群种中生和湿生植物群落演替，而该两种群落的发展具有较强的净化水体和控制泥沙进入库区的生态功能，对维护水库功能有益。水库形成后，河道中的腐殖质随水流进入库区，为浮游藻类的生活和繁殖提高了丰富的营养，浮游藻类的增加，为浮游动物的生长发育，繁殖提供了丰富的饵料。饵料生物的增加,将有利于精养、放养某些鱼类。提高渔业生产。水力发电属于清洁再生能源利用，能够替代煤炭，在项目运行过程中减少二氧化碳的排放，对于缓解大气变暖具有十分重要的意义。总之，区域内水域面积增大，在一定程度上起到了保护森林植被，净化空气，改善气候，增加生物多样性，有效地减少水土流失，改善周边生态环境的作用。工程带来64、的不利影响主要表现为：淹没水库直接淹没林地0.8公顷，导致林地面积缩小，陆生动物栖息空间缩小。施工施工占为林地，和未利用地，破坏地表植被，对生态及社会经济带来不利影响。同时，施工期的施工废水、废渣等污染物的排放，使局部环境质量降低，噪声、扬尘等对施工人员及附近居民的健康产生不利影响。1.11.3结论水库位于山区，两岸居民较少，坝下无大的居民点，工程对环境影响程度较轻，总体看该工程有利影响是主要的，不利影响不足以影响工程的兴建，从环境角度出发，该工程的建设是可行的。1.12 工程管理1.12.1管理机构1.12.1.1管理机构的构成工程管理的主要任务为工程的检查、观测及养护管理。根据水利部颁发的65、水利工程管理单位编制定员试行标准SLJ 705-81规定，安图县古洞河四级水电站属于小型工程，水电厂管理机构等别为五等。1.12.1.2 定员编制根据水利工程管理单位编制定员试行标准规定，结合本工程实际情况，安图县古洞河四级水电站定员编制总人数为12名。1.12.2工程管理范围与保护范围1.12.2.1管理范围工程管理范围包括拦河坝、电站厂房、开关站、观测设施、专业通信及交通设施等各类建筑物周围和坝内的库区。工程建成后，根据行业标准水库工程管理设计规范SL106-96规定，工程管理范围上游从闸轴线向上150m（不含工程占地、库区征地重复部分），下游从消能工末端向下游150m。1.12.2.2保66、护范围工程保护范围：在工程管理范围边界线外延100m；1.12.3工程监测鉴于工程设施和地质条件，本水电站工程安全监测项目以常规方法为主。确定以下观测项目：拦河坝体外部变形观测，包括水平位移观测、垂直位移观测；渗流观测；安全监测自动化系统；巡视检查。1.13 设计概算本工程概算总投资为5694.06万元，其中：建筑工程2899.50万元，机电设备及安装工程1296.96万元，金属结构设备及安装工程350.96万元，施工临时工程250.11万元，独立费用394.02万元，基本预备费259.58万元,占地补偿48.54万元，水土保持工程131.89万元, 环境保护工程6.13万元。总工程量为23.67、42万m3，其中土石方明挖15.51万m3，土石填筑5.78万m3，砼1.86万m3，砌石0.27万m3。工程所需钢材918.17t，水泥11382t，木材44m3，总工日为7.774万个。1.14 经济评价安图县古洞河四级水电站项目计算期52年，其中建设期2年，运行期50年，上网电价为0.48元/Kw.h，多年平均发电量为907.23104Kw.h。该电站经济内部收益率为8.22%，大于社会折现率8%，经济净现值为102.49万元，大于零。表明安图县古洞河四级水电站在经济上是合理的。从敏感性分析看，当投资和销售收入发生变化时，该项目具有一定的抗风险能力。 工程财务内部收益率为7.31%，财务68、净现值为175.31万元，大于零，各项指标均满足要求，财务上是可行的。综上所述，投资兴建安图县古洞河四级水电站在经济上是合理的，在财务上是可行的。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)Km217722、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/s17.00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t3.015二、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=69、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m95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m3722.50水轮机安装高程m 3.主要机电设备水轮机型号ZDJP502-LH-180(=+5)ZDJP502-LH-120(=0)ZDJP502-LJ-670、0(=+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m10.27额定流量m3/s15.21/6.23水轮机效率92/92/89.5发电机型号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71、 表序号及名称单位数量六、施工1.主体工程数量明挖土方m385638明挖石方m369412填筑土方m357800混凝土m318581砌石方m326852.主要建筑材料木材m344.0钢材t918水泥t113823.所需劳动力总工日万工日7.77高峰期人数人4、总工期年2七、经济指标1.工程总投资万元5694.06其中：万元建筑工程万元2899.50机电设备万元1296.96金属结构万元350.96临时工程万元250.11独立费用万元394.02基本预备费万元259.58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%7.31财务净现值%175.72、31上网电价元/Kw.h0.482水文2.1 流域概况2.1.1 流域自然地理概况古洞河四级电站在延边朝鲜族自治州安图县境内，位于古洞河的中上游河段，距已建古洞河四级电站上游15.9km处，坝址处地理位置为东经12801210，北纬4204606。集水面积1772km2。古洞河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，河口地理位置为安图县两江乡两江口。古洞河汇入古洞河后，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15073、0m。古洞河流域形状似扇形，水系发达，主要水系在安图县境内。河道全长为156.6km，在安图县境内长约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74、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。两岸滩地覆盖约2030cm的火山灰层，灌木和杂草丛生。 安图县古洞河流域水资源丰富，亟待开发利用。2.1.2 流域水利水电工程开发情况1.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，同时又在其支流古洞河上、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75、实施。2005年6月由吉林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”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：古洞河上布置有古洞河四级、古洞河二级、古洞河三级电站；古洞河上布置有古洞河四级、古洞河二级、古洞河三级、古洞河四级电站。此方案已经地方水利局批准。本次设计是以上方案中的古洞河四级电站，控制面积为1772km2。多年平均流量为17.21m3/s。古洞河四级水电站已列入二道松花76、江水资源开发利用规划修订报告，该报告经吉林省发展和改革委员会批复（吉发改农经字200688号）。2水利水电工程开发现状1）古洞河引水工程古洞河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引水渠道将古洞河水引入蜂蜜河，再由蜂蜜河流入海兰河，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。2) 古洞河四级电站在建工程古洞河一级电站位于古洞河下游，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42.82m77、3/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。3）灌溉工程古洞河三级电站坝址以上古洞河新合乡、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。3用水情况古洞河四级电站坝址以上总用水量为1598.13104m3，按水源分，其中地表水为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116678、.16104m3。2.2 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79、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/80、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2.12.3。 月份气象要素123456789101112年多年平均降水量(mm)7.188.7614.141.768.3110.4146.7142.87032.521.19.5673.0多年平均蒸发(mm)20cm18.329.268.0142.3218.9172.3157.8136.9111.290.441.121.61208.0E6019.1514.634.075.4122.699.994.783.570.181、56.020.610.8691.3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82、()-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)19871979,21970,21964,71961,51965,71967,11961,271964,271976,301959,261976,291987,1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、83、月、日)1966,2960/13,79/101971,29198319881970,291963,161972,3019871984195,121978,121970,6多年平均日照时数(h)169.1182.0217.5214.0239.5216.5202.4196.3197.6203.6162.7149.92351.1表2.1 松江气象站气象要素统计表 表2.2 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18/117/123/416/84、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2.3 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6.020.724.527.327.523.523.816.37.700.2177.517/927/5253.7111最多(早)12272930312729241411936/914/5264101最少(晚)1111924221818112015026/97/62401252.385、 水文资料2.3.1 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50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。古洞河上游有大甸子水文站，古洞河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86、，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。本次设计选用古洞河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，由吉林省水利厅设立为水位站，又于1958年8月由吉林省水利厅设立为水文站，1963年12月改由吉林省水文总站领导。各站观测情况见表2.4。2.3.2 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。1990年完成的吉林省水资源二次评价对1956200087、年资料进行了订正和还原，资料可靠。表2.4 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 江安图县松江镇1357106.419411944年19582008年1942年19582008年二道松花江汉阳屯安图县两江镇8470123.919431940年19532008年1943年19532008年古洞河两江口安图县两江镇4302154.819582008年19582008年古洞河大甸子安图县万宝乡1710103.319562008年19582008年古洞河大蒲柴河敦化市大蒲柴河镇111195.919582008年188、9581962年19812008年二道白河二道白河安图县二道白河21448.619582008年19582008年头道白河宝 马19671981年19671981年巡测站2.4 年径流2.4.1 年径流资料系列分析1.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，均为吉林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。同时该成果也是第二次水资源评价成果，已经过专家评审论证，由松辽委审查通过。由吉林省水利厅主编的吉林省水资源于2008年1月由科学技术出版社刊印出版，成果可靠。2.系列的一致性分析本次设计年径流计算采用古洞河上游的大甸子89、水文站作为主要的设计参证站。采用的资料系列为19562005年，该系列资料均为实测。其中19562000年资料采用1990年完成的吉林省水资源还原成果；20012005年采用古洞河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）。古洞河向外流域引水早在伪满时期就已经开始。引水工程于1958年90、开工，1959年11月竣工。各年引水流量不同，最大引水流量2.46m3/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。3.差积曲线分析古洞河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2.1。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2.1 大甸子站年91、径流差积曲线（19562005）4、长短系列分析本次设计参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2.5。表2.5 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2.6。 表2.6 长短系列统计参数比较系 列均值(m3/s)Cv19562000年17.210.341992、562005年17.040.34上表可见长短系列统计参数变化不大，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。2.4.2 年径流参数1.年径流系列还原大甸子水文站以上古洞河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。古洞河大甸子水文站以上灌溉面积为1.35693、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2.7。 表2.7 灌溉净耗水量各月分配比月 份五六七八分配比(%)302525202.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2.8 大甸子站各设计保证率94、年径流P(%)155085Q年p(m3/s)23.1416.3511.092.4.3 坝址处年径流由于坝址处无水文资料，本次设计站古洞河四级站坝址处年径流,采用面积比的方法进行计算。大甸子水文站在古洞河四级站上游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，古洞河四级站流域面积为1772km2，大甸子水文站与古洞河四级站的面积比为96.5%，按水文计算规范要求可用面积比的方法推求古洞河四级站坝址处年径流，设计值见表2.9。表2.9 古洞河四级站各设计保证率年径流成果表P(%)155085(m3/s)23.9816.9411.492.4.4 典95、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。古洞河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：P(%)15596、085Qp(m3/s)23.9816.9411.49典型年年 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表2.10 大甸子站各保证率典型年年径流成果表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。依古洞河四级站的各设计保证率的水量计算分配比，并按分配比计算古洞河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2.112.16。2.4.5 年径流成果合理性检查 1.基本资料可靠本次设计采用的设计参证站大甸子站197、9562005年径流系列资料均为实测。在1990年完成的二道松花江水资源开发利用规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。该系列亦均为吉林省水文水资源局经过审定后的整编数据库成果，精度较高。同时该成果也是第二次水资源评价成果，已经过专家论证，并由松辽委审查通过，基本资料几经审查，可靠。又从基本资料的一致性、差积曲线、长短系列、可靠性分析可知，进一步说明基本资料可靠，可保证计算精度。该站19592000年实测系列包含了丰、平、枯完整的变化周期，丰枯段系列长度较接近，具有一定代表性。表2.11 古洞河四级站P=15%逐日平均流量(1963年典型) 单位98、：m3/s 月日12345678910111210.8840.8160.4533.7316.714.411.682.423.351.811.05.8720.9100.8610.3403.8314.213.710.590.030.248.111.05.3430.9530.7630.3244.2013.212.410.2173.134.841.310.65.4840.9240.6360.3184.9513.211.812.956.831.643.09.874.5550.8900.4570.3105.3812.611.223.050.467.039.69.874.2960.8430.2600.36799、5.3113.211.223.545.460.234.811.04.8170.7110.1720.4394.3013.210.419.248.046.430.913.04.3480.5990.2050.4703.5016.010.1226.048.038.027.419.14.9490.6440.2290.4703.1318.318.329.648.032.527.412.65.06100.7020.2670.6652.6416.031.224.840.536.430.211.44.02110.7610.2660.5922.6115.229.818.642.839.628.814.13.771100、20.7320.2650.6494.4315.232.715.048.030.924.513.03.71130.7110.2770.7857.8716.028.617.340.526.024.511.43.64140.6690.2920.85718.115.621.518.140.536.423.311.93.25150.6080.2980.85831.316.019.426.573.115320.99.103.35160.6440.3500.85829.016.020.970.161.418922.77.113.44170.6690.4230.86050.016.020.410061.413101、223.910.63.29180.6150.4840.90836.415.216.717985.710521.410.73.06190.5260.5850.98721.415.214.716610687.019.712.23.01200.5310.6571.1518.416.714.412796.769.017.311.42.88210.4940.7321.1715.118.319.412780.357.317.37.822.76220.4980.8341.4514.117.625.614768.263.116.38.192.71230.5090.8051.3113.516.021.51235102、4.155.415.77.682.60240.5530.8861.6513.015.617.810948.844.715.17.802.79250.5950.9301.6811.916.016.714342.181.616.37.012.79260.7280.8501.9211.016.017.421137.310216.36.822.92270.9130.7302.259.1014.516.717432.883.814.66.392.82280.9300.6332.599.4813.915.913735.769.014.16.463.97290.9593.029.1013.914.71233103、7.359.313.55.902.42300.8133.7411.413.213.011434.352.013.06.042.21310.8393.7113.996.628.611.42.06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2.12 古洞河四级站P=15%逐日平均流量(1981年典型) 单位：m3/s 月日12345678910111211.300.3200.5703.3339.541.696.134.28.333.508.331.1521.260.3200.5604.4940.104、434.976.228.07.453.507.451.0931.220.3200.5506.6543.930.161.028.06.633.507.041.0541.180.3200.5509.5940.429.454.430.96.633.507.041.01051.140.3200.54012.737.936.576.225.16.213.755.800.97061.100.3300.53019.435.430.810721.25.394.082.920.93071.050.3300.52023.130.628.098.419.35.064.082.790.89081.010.3300.5105、1023.731.335.775.118.15.063.752.670.85090.9700.3300.51026.748.377.390.221.86.633.752.540.810100.9300.3300.50028.348.314012021.27.043.752.410.770110.8900.3300.49033.060.716212918.76.633.752.350.730120.8800.3300.68029.583.113310218.75.804.082.290.700130.8600.3300.89024.381.010784.618.15.803.752.230.68106、0140.8500.3201.0921.574.790.372.018.75.804.082.170.650150.8300.3201.4320.667.483.759.116.47.044.082.110.630160.8200.3201.7223.464.577.355.314.86.633.752.050.600170.8000.3201.8429.361.611551.514.35.393.501.990.570180.7900.3202.3729.354.010648.713.04.734.731.930.550190.7700.3102.5644.750.280.555.312.0107、4.736.211.870.520200.7600.3104.0539.443.990.364.911.25.066.211.810.500210.7400.3104.5336.842.110379.313.05.065.801.750.470220.7000.3404.8940.338.720871.016.44.735.801.690.460230.6600.3805.3650.434.622857.215.94.735.801.630.450240.6300.4105.6166.931.318763.914.34.736.631.570.450250.5900.4405.1549.528108、.520072.012.54.416.211.510.440260.5500.4704.1942.125.621354.411.64.086.631.450.430270.5100.5103.6238.524.916141.511.23.755.801.390.420280.4700.5403.4236.837.013735.69.833.505.061.330.410290.4303.1035.955.010734.89.013.506.631.270.400300.4002.6335.155.099.748.79.423.507.891.210.400310.3602.5148.344.2109、9.018.780.390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2.13 古洞河四级站P=50%逐日平均流量(1969年典型) 单位：m3/s 月日12345678910111210.8330.3860.4062.5732.744.646.167.421.05.285.021.6820.7620.5280.3452.5126.178.945.352.118.56.433.431.5930.7010.5890.3252.1324.111943.142.116.86.433.621.744110、0.6300.4060.2641.4923.512936.236.717.45.822.491.5350.5380.1830.2131.5524.112328.831.515.75.561.931.5360.4880.0730.1931.8525.594.827.328.613.75.281.931.4470.4370.1120.1732.1022.778.928.826.413.75.282.131.5380.3860.1220.1732.7524.167.625.327.911.95.563.371.4190.3350.1520.2443.5643.357.820.628.611.06.4111、33.641.39100.2640.2030.2953.9537.950.617.722.410.17.432.841.35110.2230.3050.2746.5969.852.417.220.49.276.433.231.22120.2030.5990.26424.149.071.622.635.38.905.823.661.42130.2030.9350.24453.236.470.521.234.68.145.564.641.27140.1831.0060.20370.430.557.823.331.57.435.564.251.07150.1630.8230.21328.129.84112、7.920.625.17.096.093.970.874160.1520.8430.18319.328.942.333.921.86.438.902.810.823170.1520.9140.16316.728.239.333.918.76.4310.12.260.884180.1321.060.15215.525.544.629.618.16.097.761.790.721190.1121.2290.1412.524.147.926.617.06.097.431.510.650200.0851.3510.1419.525.552.425.918.15.826.771.880.640210.0113、851.2900.1528.522.763.621.215.45.286.431.540.691220.0761.1880.1567.423.554.118.914.95.565.821.820.589230.0801.1170.1948.831.947.116.121.15.285.561.490.559240.0710.8940.2731.632.751.415.025.15.285.561.600.609250.0680.6200.9227.142.551.416.727.25.025.281.161.20260.0660.4674.4622.343.347.917.234.64.745114、.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 1.03 20.5 33.3 63.1 35.7 29.3 9.04 6.14 2115、.49 1.00 年平均16.94 表2.14 古洞河四级站P=50%逐日平均流量(1988年典型) 单位：m3/s 月日12345678910111212.830.7860.7763.0377.463.425.79.466.704.763.171.1722.700.7550.7763.6564.862.939.78.476.604.263.201.1332.580.7140.7764.3956.261.840.37.825.834.263.131.0942.450.6830.7764.8754.957.231.412.35.144.262.941.0452.320.6410.7764.774116、9.855.324.520.05.514.162.911.0062.190.6100.7864.3346.347.923.414.27.115.972.730.97272.060.5690.7864.2947.046.134.411.18.997.892.680.93181.930.5280.7864.8947.050.568.710.07.718.022.120.92191.800.4970.7865.8443.950.786.49.096.527.012.750.921101.680.4550.7867.9442.642.759.08.475.576.601.690.910111.540.117、4240.79713.351.039.243.47.815.545.491.920.900121.420.3830.83825.863.840.435.97.226.675.101.960.900131.320.3620.89036.175.037.134.76.8010.64.912.050.890141.330.3830.93135.966.430.737.36.698.494.762.200.879151.370.4140.98325.859.142.338.36.527.044.572.320.879161.400.4341.0317.256.113733.86.346.384.562118、.270.869171.420.4661.0821.553.616830.56.316.884.292.170.859181.450.4861.1325.851.212433.85.957.513.982.090.859191.480.5171.1726.949.410330.85.7810.33.712.000.848201.500.5381.2234.845.291.628.16.0714.93.681.910.848211.530.5691.2957.441.674.326.116.111.73.691.820.838221.530.6001.3841.038.060.623.133.6119、9.493.921.740.828231.470.6211.4633.634.750.222.026.08.303.711.640.828241.390.6521.5433.234.942.920.922.47.313.681.560.817251.300.6721.6247.763.637.619.418.16.633.681.470.807261.220.7031.7158.269.332.816.915.76.323.681.390.797271.150.7241.7960.458.628.914.813.35.903.681.330.776281.070.7551.8760.567.9120、25.913.612.05.573.681.290.766290.9830.7761.9663.777.023.712.811.15.113.661.250.745300.9002.0966.769.326.411.810.84.873.281.210.734310.8282.4960.611.210.22.860.714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2.15 古洞河四级站P=85%逐日平均流量(1976年典型) 单位：m3/s 月日12345678910111210.3550.121、1220.1320.97423.115.69.7538.410.0135.89.106.8720.3550.1320.1421.1224.414.38.7230.118.927.59.966.1630.3450.1420.1621.2631.413.87.9021.826.725.215.26.0840.3450.1520.1721.3948.613.47.6319.017.623.227.05.9750.3350.1620.1931.5352.112.17.1223.114.220.523.76.1860.3350.1720.2031.6744.111.36.4421.814.818.719122、.47.5270.3140.1720.2432.2238.910.56.2115.414.817.617.96.0880.2940.1720.2742.7838.910.95.8321.314.216.417.35.4990.2640.1720.3143.3341.513.45.5234.315.315.316.96.62100.2430.1720.3454.3245.015.25.3639.312.814.816.85.79110.2230.1720.3865.4343.316.25.6729.311.013.713.65.39120.2330.1620.4167.1045.818.25.6123、724.410.013.213.64.97130.2430.1420.4579.0140.617.16.0120.29.0912.814.65.14140.2640.1320.48711.234.814.310.119.09.5511.913.94.52150.2740.1120.52812.632.212.518.617.412.311.413.14.14160.2840.1010.55813.538.911.317.018.512.311.013.53.80170.2640.1010.55811.752.111.312.018.510.410.413.83.60180.2430.1120.124、55811.548.615.29.7516.89.0910.013.63.51190.2230.1120.55812.240.616.68.4515.48.7010.013.33.29200.2030.1220.55816.733.916.27.6319.09.559.5511.13.20210.1830.1220.55822.533.023.96.9022.510.49.0911.53.08220.1620.1320.54823.632.223.37.1237.610.08.7010.02.91230.1420.1420.53827.528.518.76.9029.39.5510.010.2125、2.74240.1220.1520.53825.225.715.66.2122.58.7014.89.882.77250.0980.1620.52821.223.813.45.8319.08.3214.88.462.58260.0770.1720.51719.922.011.35.6717.411.911.07.622.39270.0840.1620.59921.220.410.29.1215.811.09.798.612.20280.0920.1520.67019.218.710.919.214.513.711.06.772.10290.0990.1420.75118.717.112.515126、.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2.16 古洞河四级站P=85%逐日平均流量(1977年典型) 单位：m3/s 月日12345678910111211.3730.1690.19911.423.117.475.38.332.771.644.031.1021.3030.1690.2127、0910.625.025.31319.282.981.843.280.91531.2430.1690.21910.730.832.01399.604.241.842.390.89541.1840.1690.2399.6229.223.411815.63.981.642.200.88551.1240.1690.24911.627.719.611022.43.571.842.200.99561.0540.1690.25918.226.317.484.918.73.422.052.201.0470.9950.1690.30821.925.615.265.820.43.892.051.841.1880128、.9350.1690.36821.924.312.656.729.43.182.261.501.0690.8750.1790.41818.422.411.558.728.62.492.261.450.855100.8060.1790.46716.721.810.751.820.42.262.491.130.895110.7460.1790.72617.920.513.043.115.82.052.721.220.925120.6860.1791.6923.820.516.334.715.31.842.491.350.835130.6270.1692.6925.319.421.538.015.3129、1.742.261.290.806140.5570.1693.6841.422.420.225.413.91.642.261.190.965150.4970.1594.6751.330.015.226.712.31.642.260.9751.01160.4670.1595.8434.725.013.026.010.51.842.260.9450.985170.4380.1499.9545.823.112.229.89.601.842.261.520.865180.4080.14913.045.821.115.226.78.971.842.261.320.826190.3780.13911.83130、1.419.914.619.79.282.052.261.700.935200.3480.1398.6326.817.724.715.78.972.492.051.460.816210.3180.1298.1121.316.650.514.88.332.492.011.930.706220.2880.1296.4821.316.051.415.77.702.262.011.330.577230.2590.1296.3823.215.047.017.47.132.262.011.260.477240.2290.1295.7626.115.047.015.76.622.052.201.980.46131、7250.1990.1295.7626.813.838.512.76.362.052.391.460.408260.1990.1296.4226.115.630.411.06.111.742.591.910.388270.1890.1496.8021.920.524.010.05.591.642.391.850.338280.1890.1796.5920.720.524.09.695.341.642.41.370.318290.1797.1021.316.636.010.05.091.642.591.530.318300.1798.0520.714.649.68.734.601.643.781132、.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11.492.验证等值线图、查等值线图由于设计工程点古洞河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“吉林省19562000年多年平均年径流深等值线图”与“吉林省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，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133、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2.17。 表2.17 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(19631980年)不是实测流量而是相关插补而得，误差偏大134、。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。3.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。大甸子水文站在古洞河四级站上游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，古洞河四级站流域面积为1772km2，大甸子水文站与古洞河四级站的面积比为96.5%，典型年选用大甸子水文站是合理的。为避免偶然性，135、每个保证率选两个典型年，便于设计选择。4.符合规范要求大甸子水文站流域面积为1710km2，古洞河四级站流域面积为1772km2，大甸子水文站与古洞河四级站的面积比为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。2.4.6 枯水径流分析古洞河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。以古洞河大甸子水文站为例，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m3（1986年）136、，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。2.4.7 历时曲线分别绘制古洞河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2.18。历时曲线见图2.22.4。表2.18 古洞河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（%）序号量级137、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=1.513035138、.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=0.0828277.319=139、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2.2 古洞河四级电站P=15%历时曲线图2.3 古洞河四级电站P=50%历时曲线图2.4 古洞河四级电站P=85%历时曲线2.5 洪水2.5.1 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140、7、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200141、4年7月26日洪水为例，见图2.5。 图2.5 大甸子站2004年7月26日8月2日洪水过程2.5.2 历史洪水调查及重现期1.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延边自治州水利设计院、吉林省水文水资源局、东北水利水电勘测设计院、吉林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，详见吉林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142、。2、历史洪水调查情况及重现期确定汉阳屯站：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143、流域内的洪水来确定，即1960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。2.5.3 设计洪水计算古洞河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古洞河四级电站坝址处设计洪水。1、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144、列洪峰流量资料进行计算，其中实测系列中1960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2.19 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次方来计算古洞河四级站坝址处各频率设计洪水，其式为： 用145、面积比法计算结果见下表：表2.20 古洞河四级站设计洪水(面积比法)P（%）P=0.33P=1P=2P=3.3P=5P=10P=20Qmp(m3/s)151311919888417265373542.地区综合法本次地区综合法采用安图县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2.62.7。图2.6 二道松花江上游F综合线图2.7 二道松花江上游CvF综合线根据上式计算求得古洞河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古洞河四级站各频率设计洪峰如下表：表2.21 古146、洞河四级站设计洪水(地区综合法) Cs/Cv=2.5(m3/s)CvQmp(m3/s)P=0.33%P=1%P=2%P=3.3%P=5.%P=10%P=20%262.70.91140411249498227225513853.两种计算方法综合比较将地区综合、面积比两种方法计算的古洞河四级站设计洪水进行比较，见表2.22。 表2.22 古洞河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(%)-7.80-147、5.94-4.04-2.30 -0.552.578.02从上表看出，两种计算方法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。2.5.4 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148、完整、观测精度较高。大甸子水文站在设计站古洞河四级站上游，流域地质、地形、植被条件、人类活动影响等因素基本相同。大甸子水文站流域面积占古洞河四级站的96.5%，采用面积比的方法推求古洞河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。2.6 施工期洪水2.6.1 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149、图2.8。2.6.1 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2.8 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2.92.10，秋汛地区综合线见图2.112.12。春汛地区综合公式为： 秋汛地区综合公式为： 图2.9 二道松花江上游春汛F综合线图2.10 二道松花江上游春汛CvF综合线图2.11 二道松花江上游秋汛F综合线图2.12 二道松花江上150、游秋汛CvF综合线由上式、上图求得古洞河四级站春、秋汛洪水统计参数及设计值见表2.23。表2.23 古洞河四级水电站施工期洪水站名面积(km2)汛别均值(m3/s)CvP(%)Qp(m3/s)古洞河四级1772春汛1930.6254271035220275秋汛42.70.9851271095.22064.82.7 HQ关系曲线根据古洞河四级电站坝址处纵横断面图，绘制水位流量关系曲线(HQ)。用曼宁公式计算： 式中：i = 2.5n主=0.025 n边=0.03坝址处HQ线见图2.13，水位流量关系表见表2.24。表2.24 古洞河四级电站坝址处HQ关系表序号水位流量序号水位流量序号水位流量(m151、)(m3/s)(m)(m3/s)(m)(m3/s)10533.7515600537.40291300538.9025.6534.2516650537.54301350538.97335.4534.7517700537.67311400539.05450.0534.9018750537.8321450539.125100535.3019800537.93331500539.216150535.6120850538.04341550539.297200535.9021900538.16351600539.378250536.1522950538.27361650539.459300536.3923152、1000538.37371700539.5310350536.60241050538.46381750539.6011400536.78251100538.55391800539.6712450536.95261150538.64401850539.7513500537.11271200538.73411855539.7914550537.25281250538.82图2.13 古洞河四级电站HQ曲线2.8 泥沙及冰情2.8.1泥沙大甸子水文站在19581968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，侵蚀模数为15.5t/km2。该成果与1984年吉林省水利厅刊印的吉林153、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。本次设计采用侵蚀模数为15.5t/km2(悬移质)，推移质按悬移质的10%计。古洞河四级站年输沙总量为3.015万吨，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。2.8.2 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154、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。表2.25 大甸子站冰情统计表开江日期封江日期稳定封江天数最大河心冰厚最早最晚最早最晚dm4.164.2211.412.101471.263 工程地质3.1 工程概况古洞河四级水电站位于吉林省安图县第二松花江一级支流古洞河上，坝址位于安图县万宝镇镜内，地处古洞河与富尔河汇合口上游25.7km处。坝址距万宝镇5km。安图县古洞河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155、工程主要由拦河闸、引水隧洞、压力前池、引水式地面厂房等组成。拦河闸为水力自控翻板闸，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1.1 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，吉林省地质156、局对本区进行了1：20万区域地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，中水东北勘测设计研究有限责任公司承担了该电站初步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。3.2 区域地质概况3.2.1 地形地貌古洞河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，河口位置为安图县两江乡两江口。古洞河汇入后，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。古洞河流域形状似扇形，水系发157、达，主要水系在安图县境内。河道全长为156.6km，在安图县境内长约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。3.2.2158、 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，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3.2 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、古洞河及红石拉子等地。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159、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、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Ara160、j1480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均为岩浆活动的产物，其中侵入岩广泛出露于古洞河断裂带以北地区，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。3.2.3 地质构造与地震本区在构造体系161、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，将区内构造划分为古洞河断褶带、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。其中以古洞河断褶带规模最为“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162、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25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163、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。 3.2.4 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：3.2.4.1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。 3.2.4.2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164、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。3.3 水库区工程地质条件及评价3.3.1工程地质条件古洞河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。古洞河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165、和基岩裂隙水，两者均接受大气降水的补给，向河床排泄。3.3.2 工程地质问题及评价3.3.2.1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。3.3.2.2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。3.3.2.3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。3.3.2.4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166、库区工程地质条件良好。3.4 坝址区工程地质条件3.4.1 地质概况3.4.1.1 地形地貌坝址区两岸均为平缓的河漫滩和一级阶地，古洞河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。3.4.1.2 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1.167、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。3.4.1.3 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，168、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。3.4.1.4 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。 3.4.2 岩土的工程地质特性 3.4. 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169、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0.801.50m，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。3.4.2.2 岩石物理力学170、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。3.4.2.3 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171、力标准值为300 Kpa350Kpa。3.4.2.4坝基岩土的渗透性根据钻孔注水试验和压水试验资料，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3.6 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3.4 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172、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2.7126.025.926.11.192.173、082.435.1797.360.8788.4595.867.31.191.660.18最小值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3.5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60604040202010105522.00.50.50.250.250.0750.0174、750.0050.005水上水下 g/cm3% K=cm/s级配不良砾试验值2.021.912.48.212.220.216.414.87.56.37.42.62.038324.562.041.943.57.411.019.617.613.56.47.55.64.33.639313.28平均值2.031.932.957.811.619.917.014.27.06.96.53.52.839323.92 3.4.2.5 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175、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，应对边坡进行有效的支护措施。 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。3.5引水建筑物工程地质条件及评价工程地质条件 引水建筑物主要引水隧洞、调压井、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53176、0m532m。厂洞区出露的地层岩性为华力西晚期花岗岩（r43（2），根据地质测绘资料，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177、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。3.5.2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3.7。表3.7 围岩分178、类表围岩类别-引水隧洞长度(m)1328.282.829所占比例(%)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。3.6 179、厂房工程地质条件及评价厂房呈NE向布置，轴向N41E，布置于输水隧洞出口古洞河右岸一级阶地上，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3.010-2cm180、/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。3.7 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。混凝土骨料料场位于坝址上游古洞河右岸河181、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3.8、3.9。根据料场试样室内试验结果，其质量情况见表3.10。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。表3.8 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%S1-164.111.728.421.023.015.97.182、1 35.929.1 39.6 17.0 11.5 1.8 1.0 3.80 0.68 S2-143.90.011.126.230.931.86.5 56.127.1 37.9 16.5 13.1 4.1 1.3 3.67 0.57 S3-164.60.018.229.532.719.66.7 35.417.4 31.6 18.9 19.2 8.9 4.0 3.17 0.45 S4-128.20.021.219.429.430.06.6 71.87.8 24.4 20.9 39.1 6.3 1.5 2.84 0.46 S5-138.10.034.721.323.720.36.9 61.915.183、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47.782.3422.7223.4827.9423.526.7652.2219.3431.184、321823.95.441.93.290.52表3.9 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S1-11.652.65无1.412.30.81.352.65493.51.40.18微浅S2-11.622.646.7无2.82.16.10.6浅1.432.65461.82.10.3微浅S3-11.682.65无2.41.62.30.21.43185、2.65463.31.20.1微浅S4-11.642.654.1无3.01.55.21.5浅1.442.6545.72.42.30.31微浅S5-11.682.633.4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 1.42 2.65 46.3 2.5 1.80.18 建议值1.65 1.55186、2.64 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3.10 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15187、%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3.7.2 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3.11。表3.11 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188、量满足规范要求。3.8 结论及建议3.8.1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189、腐蚀性。3.8.2 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。3.8.3 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190、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。3.8.4 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。3.8.5 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1000Kpa。3.8.6天然建筑材料 本工程所需坝混凝土骨料191、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。4 工程任务和规模4.1 地区社会经济概况4.1.1工程概况古洞河四级水电站坝址位于安图县古洞河与富尔河汇合口上游25.7km处的古洞河上。古洞河四级水电站是经吉林省发改委批准的古洞河干流梯级开发方案中的梯级电站之一。古洞河四级水电站是一引水式无调节电站，拦河闸闸前正常蓄水位为537.5m。安图县古192、洞河四级水电站工程开发任务是以发电为主的工程。供电范围初步确定为安图县电网，设计水平年为2015年。安图县古洞河四级水电站可行性研究报告已经省发改委审查通过，本初步设计阶段确定正常蓄水位为537.5m，装机规模3125kw，平均发电水头10.27m，多年平均发电量907.23104 kwh。4.1.2 社会经济及社会概况安图县位于吉林省东部，全县国土总面积7438km2,其中：林地面积6468km2，耕地面积274km2，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（2000年）约21.74万人，工农业总产值11.63亿元。根据人口自然增长率1193、.2%，国民经济增长率5%，到2015年全县人口将达到24.19万人，工农业总产值18.95亿元。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。古洞河水资源丰富，水质良好，可满足工农业生产和城乡人民生活用水的需要。为实现水资源的优化配置，使建设成本低、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。纵观安图县产业，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194、政府重视。安图县交通方便可为水电发展提供有利条件。4.2 电网概况4.2.1电力系统负荷预测依据安图县水电农村电气化规划报告（吉林省安图县2000年7月26日）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，安图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1999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。安图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。根据安图县水电农村电气化规划报告2015年安图县将由13座水电站35台机组，增加到26座水电站，总195、装机301955 kw，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、东青河电站、天池一级站、珠津江电站等；古洞河四级站为在建电站。安图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3192104kw.h，其中：冬季为2084104kw.h。以上电站如果建成的话，可以缓解本地区用电紧张问题，但冬季用电矛盾仍非常突出。古洞河四级电站作为梯级电站开发项目之一，将为缓解安图县用电紧张问题作出贡献。电力现状与电力预测见表4.1表4.4。表4.1 1999年安图县小水电区电量平衡表 （万kw.h）项目电站196、名称123456789101112合计系统用电量100696683397887087481286285687493495710870小水电供电量76972164110931284146311881444102092486081012187送国网电量002.61095345504347592137127487.12305国网补给电量3243012941291.83.433.51.228.384.72371623限制电量589896443表4.2 2007年安图县小水电系统电力平衡表 单位（万kw）项目月份1234567891011122007年系统需电力情况最大负荷3.563.373.32.52197、.483.002.652.552.32.562.482.37需要容量3.563.373.32.52.483.002.652.552.32.562.483.37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0.350.320.3611.031.431.311.51.140.710.550.39203电站0.230.230.20.360.40.450.380.430.30.40.350.26小营子电站0.040.198、040.040.060.640.050.030.050.050.050.050.05头岔河电站0.030.030.030.040.040.030.020.030.030.030.030.03电力亏损1.51.51.310.080.170.66多余电量0.920.831.040.831.280.39表4.3 1999年安图县小水电区负荷情况表 （万kw）项目电站名称123456789101112平均负荷1.851.671.731.641.501.561.241.421.51.581.31.5最大负荷2.542.692.351.781.772.141.891.821.61.891.82.4最小负荷199、1.531.111.321.191.131.281.121.271.31.401.21.1负荷率0.730.620.740.920.850.730.660.780.90.840.80.6表4.4 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1937200、011241据调查，2007年安图县用负荷为34.12万kw，已建电站装机容量为19.13万kw，发电量约2.72亿kw.h，缺电容量为14.99万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，到2015年全县小电站预计将由现在的13座增加到26座，总装机由现在的19.3万kw增加到30.19kw，用电量按7的速度增长，全年用电量将达到9.959亿kw.h，预计全年发电量达到9.64亿度，全年将由国网供电量仅0.319 亿kw.h，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，制约了安图县经济发展，影响了该县人民生活水平的提高，因此解决201、安图县电力电量不足问题是首要任务。由此可见，投资兴建安图县古洞河四级水电站对解决本地区用电量不足，促进安图县工农业的发展，提高人民生活水平是非常必要的。4.2.2 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，制约了安图县经济发展。若上述13座水电站建成, 全年将由国网供电量仅3192104 kw.h，其中冬季供电量为4478104kw.h，因此解决当前安图县电力电量不足问题是首要任务。4.3 水利和动能4.3.1水能计算.1水能年径流系列采用P=1202、5%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。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4.5 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 193203、.2 162.4 118.5 86.5 38.2 12.3 1046.6 P=50%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 4.3.1.2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。4.3.1.3售电量厂用电率为2，线损2，售电量为E818.69104kwh。4.204、3.2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，保证率P=85%所对应的流量为Q=11.49m3/s，经计算电站保证出力为N保=584kw。.4.3.3正常蓄水位选择4.3.3.1 方案拟定可研阶段对正常水位的确定进行了详细论证，由于受淹没耕地和林地以及地形条件与地质条件等因素的制约，古洞河梯级电站规划阶段并不完全按最优上下游水位衔接确定梯级电站正常水位和尾水位，古洞河四级电站虽然是梯级电站，但处于梯级开发的最上游，正常水位和尾水位对下级电站机组出力无影响。本次设计对正常蓄水位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，205、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，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206、房投资基本无变化，方案三比方案二可多发电40.16万kWh，可年新增发电效益21.20万元，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58.25万元。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4.6 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 10.2710.77年均发电量万kWh862.54907.23951.40装机利用小时数h27602207、9033044工程投资万元5503.005694.066136.53单位电能投资元/kWh6.386.276.454.3.4装机容量选择4.3.4.1 方案拟定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2895kw、3125 kw、3250kw、三个方案进行比较。4.3.4.2 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4.7。经综合208、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，年利用小时数已经降低到2780h以下。表4.7 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）2755370865.26314141.973125907.232903-23817510.223300917.209、452780-123表4.8 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）5619.635694.065724.33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210、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。4.3.4.3不同方案水能计算汇总表表4.9 2755KW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%8.72 110.34 144.85 145.61 176.92 152.56 110.52 84.59 37.79 10.75 986.97 P=50%6.24 111.37 189.30 190.82 211、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4.10 3125KW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%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 1212、3.5 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4.11 3300KW水能计算汇总表（推荐方案）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%116.08 154.76 155.54 195.12 163.98 119.65 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 5.54 939.66 118.11 213、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917.454.4径流调节4.4.1 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。 水头损失古洞河四级电站为引水式电站，采用轴流式机组，经计算水头损失为0.76m。4.4.2 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214、占比重非常小，故设计保证率确定为85%，相应流量QP11.49m3/s。4.4.3 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3125kW，年平均发电量907.23104kWh，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、1.75m3/s总引用215、流量38.45m3/s。保证出力584kW。电站正常蓄水位537.50m，为无调节电站。电站最大水头10.76m，最小水头8.83m，平均水头10.27m。本电站主要动能参数见表4.12。表4.12 古洞河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108m35.36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10216、4m3最小水头m8.83调节性能无调节平均水头m10.274.5洪水调节本电站不承担下游防洪任务，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。考虑到水闸过流量超过1000m3/s，因此，水闸级别按2级建筑物考虑，但洪水标准尊重整体建筑物，仍为等。当发生100年一遇洪水时，保证主体建筑物不被水毁。 泄洪原则拦河闸在来水量小于全部机组引用流量（38.45m217、3/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20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537.72m，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。4.6 回水计算4.6.1 河道行218、洪断面缩窄使水位壅高水位计算古洞河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，依据水利工程水文勘测设计规范进行壅水高度计算。4.6.2 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4.13。表4.13 219、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)111242.2510.91450.141.13511.892.500.457221.96368.36310.851.18515.622.320.6203851.69227.82180.521.26220.762.130.184.6.3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4.14。表4.14 回水长度计算成果表设计频率（%）壅 高Z（m220、）回水长度（m）10.40156250.601326200.18200 5 工程总体布置及主要建筑物5.1设计依据5.1.1 工程等别和标准安图县古洞河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。考虑到水闸过流量超过1000m3/s，因此，结构设计时水闸级别按2级建筑物考虑，但洪水标准尊重整体建筑物，仍为等。当发生100年一遇洪水时，保证主体建筑物不被水毁。221、5.1.2 设计基本资料5.1.2.1 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，吉林省吉利水利水电工程监理咨询中心编制）。安图县古洞河四级水电站可行性研究报告（吉林市水利水电勘察设计研究院编制）。5.1.2.2 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：1124m3/s。b)地震烈度：地震基本烈度为度,不需设防。5.2 工程选址坝址与闸址选择 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222、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，尾水受顶托影响较小，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。根据古洞河的地形、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。方案一上闸线闸址选在安图县城至长白山公路74.24km处的古洞河上。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223、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：下闸线坝址选在安图县城至长白山公路74.74km处的古洞河上。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经综合比较，本次设计推荐方案一，即：闸址选在安图县城至长白山公路74.24km处的古洞河上。不同闸址的投资方案对比见表5.1。表224、5.1 闸址选择投资方案比较表主要工程项目名称单位方案一方案二主要工程量主要工程量土石开挖m31735919906砂砾石回填m346605452石方开挖m38781008翻板闸门m2322.7392.7钢筋砼m331733617钢筋制安t188.0211.0主要工程项目投资合计万元452.53520.41 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225、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226、反映灵敏，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227、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5.2 不同拦河闸方案比较表项目名称单位方案一方案二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228、m317359452.5322762.3563.45土方回填m346607059.8石方开挖8782073.5翻板闸门m2322.7钢筋砼m331733164.4钢筋制安t188.0174.328金属结构 安装工程4.5m4m铸铁闸门19扇主要工程项目投资合计万元万元优缺点优点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229、季运行需要破冰。3.投资相对高。结论推荐方案比较方案5.3 工程总体布置5.3.1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。5.3.2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，230、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。5.3.3 工程布置古洞河四级水电站坝址位于安图县城至长白山公路74.24km处的古洞河干流上，该坝址处河床宽约105m，右岸为安图县城至长白山公路，左岸为一级阶地和山体，高程较高，满足修建低坝条件。右岸的安图县城至长白山公路，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231、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25.24m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。5.4 主要建筑物5.4.1 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232、水流方向结构长度7m。闸前钢筋混凝土铺盖长8m，厚80cm，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23.67m、25.45m、24.75m、23.13m。拦河闸主体结构主要由自控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岩体1.0m。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233、，本设计闸下消能设施采用石笼体防冲。右岸为堆积体，为防止侧向渗漏，拦河闸右岸设置1道混凝土刺墙与岸坡相连，刺墙侧向插入堆积体，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、下游两岸采用悬臂式混凝土直墙防护。防护长度分别为：下游左、右岸各19.04m；上游右岸29.31m，上游左岸56m（含隧洞进口左、右岸）。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234、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。5.4.2 进水塔进水塔布置于坝上游左岸，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24.20m，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，尺寸为6.25.2m。拦污栅后设检修闸门和工作闸门，孔口宽4.8m，闸门定高程高于校核洪水位（P235、=1%，537.80m）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型。5.4.3 引水隧洞从地勘和地形测量成果看，本工程具有修建引水隧洞的良好条件。一是洞线较短，只有1.404km，二是隧洞进出口成洞条件好，三是厂房坐落在隧洞出口下的一阶台地，土石方开挖量小。为选择和确定合理可行的引水方案，建设单位与设计单位邀请有关专家到工程现场进行了技术察勘，专家们一致认为明渠引水方案不可行，建议采用引水隧洞方案。基于上述原因，本次设计未对明渠和隧洞进行详细的方案对比，直接采用了隧洞引水方案。本次设计的引水隧洞采用无压236、洞，根据地形条件，拟定设计洞线，发电引水隧洞全长1404m。5.4.3.1 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5.3。从表5.3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为本次设计的推荐方案。表5.3 隧洞比降比选成果表隧洞 底宽（237、）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 3.5 0.014 1/20000.70228.333.98 0.523193.65803.03402.097.28164.41-108.97-8.964.80 3.5 0.014 1/15000.93625.503.68 0.488 175.45694.06393.137.31175.32-145.83-17.914.103.50.0141/1238、0001.40421.733.25 0.429 134.45548.23375.217.22119.66 表5.4 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）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 42.465.9621.397.0529.45-83.257.3采用8cm厚喷射混凝土衬砌，400m长的洞段采用25cm厚钢筋混凝土衬砌。3.50.025 0.00067 38.365239、.3861.236.90-59.99-218.74.8 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。3.5 0.014 0.00067 25.53.680.707.31175.325.4.3.2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3.68104m240、3。光面爆破修整方案的石方开挖及运输的工程投资为658.73万元，喷射混凝土方案的石方开挖及运输的工程投资为794.18万元，全段衬砌混凝土方案的石方开挖及运输的工程投资为575.48万元。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。5.4.3.3支护和衬砌型式选择隧洞纵坡比i=1/1500，洞断面为城门洞形，侧墙高3.5m。对于类围岩，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241、，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25cm。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，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25cm。钢筋砼衬砌设计指标为C25，F200，W8。对于构造异常带F1，F242、2两段，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40cm。钢筋砼衬砌设计指标为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2.2m，排距采用4m，灌浆压力采用243、0.5Mpa，灌浆孔深入围岩100cm。为进一步加强洞体稳定性，、类围岩洞段在回填灌浆基础上同时进行固结灌浆，拱顶90度范围内设7孔，孔距为1m左右，灌浆孔排距3.0m，灌浆压力采用1.5倍水压力，灌浆孔深入围岩250cm。引水隧洞支护和衬砌型式见设计图纸。5.4.4 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。5.4.4.1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：527.50m，扩散段首端宽4.8m，末端宽16.2m，水平扩散角为11。5.4.4.2 前室段前室段长11.12m，宽16.244、2m，全部为钢筋混凝土结构，底板厚度0.8m，底板高程为527.5m，墙顶高程为538.40m。5.4.4.3 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538.4m。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4.0m和2.4m。进水室内设有拦污删，拦污删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。5.4.5 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245、叉管直径为2.0m，1台500kw和1台125kw机组采用一根主压力管道，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。5.4.6 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，246、屋顶高程为544.50m。副厂房位于主厂房上游侧，分两层布置，长49.0m，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。5.4.7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18.63m，尾水渠为人工挖掘渠道，宽度29.24m，247、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110m。尾水渠道设计泄流量38.45m3/s，渠道比降1/1000 。5.4.8两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29.04m，上游防护长度29.31m；左岸上游防护长度41.0m，下游防护长度26.5m。5.5设计计算5.5.1 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年一248、遇洪水标准，相应设计流量为Q=1124 m3/s，拦河闸为自动翻板闸门，闸门过水总宽度为91m，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53249、8.25m，低于岸顶高程539.20m，拦河闸过流能力满足泄洪要求。计算结果见表5.3。表5.3 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）16.62 1.000 0.987 0.00730 13.00 7.00 3.200 3.200537.70162.51 1.000 0.987 0.06650 13.00 7.00 3.355 3.340537.84330.59 1.000 0.987 0.12500 13.00 7.00 3.537 3.480537.98384.91 1.250、000 0.987 0.15600 13.00 7.00 3.376 3.290537.79485.50 1.000 0.987 0.20200 13.00 7.00 3.318 3.170537.67639.57 1.000 0.988 0.26000 13.00 7.00 3.369 3.100537.60826.72 1.000 0.987 0.27500 13.00 7.00 3.852 3.500538.001125.71 1.000 0.987 0.32000 13.00 7.00 4.278 3.750538.251470.77 1.000 0.987 0.32300 13.00251、 7.00 5.082 4.500539.005.5.2 闸室稳定计算5.5.2.1 计算条件拦河闸基础采用毛石混凝土外包钢筋混凝土结构，底板及前后趾坐落在新鲜岩石上，基础摩擦系数取0.7，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。关闸蓄水时，上、下游水位差的252、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43.35m和76.35m，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，基底应力的最大值与最小值之比不受限制。闸室中间253、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5.4。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5.4 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闸门自重1W2105.11 4.32 454.05 3254、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：闸体自重、闸门重、闸前水重、闸前水压力、闸前泥土压力255、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5.4、5.5中的计算值。抗滑稳定安全系数计算采用水闸设计规范（SL2651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）Kc计算抗滑稳定安全系数f闸底板与基岩的摩擦系数， f=0.70H作用于闸室上的全部水平向荷载之和(KN)；Kc允许抗滑稳定安全系数，Kc=1.08按7.3.8公式校核：f闸底板与基岩的抗剪断摩擦系数，f=1.1C闸底板与基岩的抗剪断粘结力 C=1.1M256、PaA 闸室基底面的面积（m2)Kc允许抗滑稳定安全系数，Kc=3.0基底压力计算成果见表5.5。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5.5 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）（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 3257、.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 1000（KN/m2）min =46.7 1000（KN/m2）抗滑安全系数=1.34 kc=1.25 满足抗滑稳定要求经258、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5.7。表5.7 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 (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 29.295.5.3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259、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=38.45m3 /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=38.45m3 /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=5260、36.6-0.8=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S=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261、）=530.90m根据前池座落区工程地质条件及地形状况，530.90m高程处于填方地面之上，对于前池的整体稳定不利。因此，根据当地地面高程及基础地质条件，将前池底板高程确定为527.50m，处于挖方的天然地基上，可以确保前池整体稳定安全。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=D/4= 0.4m。前池稳定计算压力前池座落基岩上，该处混凝土与基岩的摩擦系数取为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262、（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5.7。表5.7 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5263、0.00 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。5.5.4 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5.8。表5.8 主管管径计算表主 管叉 管控制机组2台1250KW500KW+125KW单台1250kw单台500kw单台125kw流量（m3/s）30.427.8315.216.31.75计算管径（m）2.7841.411.96264、81.260.638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5.9。表5.9 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 3500.120.91900.25 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5.10。表5.10 满足钢管稳定要求的管壁265、厚度计算表 D1/130t（m）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5.10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： 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