【文章內(nèi)容簡介】 水頭（米）。 設(shè)計洪水時，壩前原過水深為 米，壩頂設(shè)計水頭 Hd=米，回水長度 L=。校核洪水時，壩前河 床原過水深 米，壩頂設(shè)計水頭 米，回水長度 L= 公里?；厮嬎愠晒姳?25 回水計算成果表 25 樁號（米） 0+000 2+000 4+000 6+000 8+000 10+280 11+890 設(shè)計洪水位（米） 天然水位重合 校核洪水位（米） 天然水位重合 27 下游水位流量關(guān) 系曲線及水位庫容面積曲線 下游水位流量關(guān)系曲線根據(jù)下游 公里河段實測平均縱坡及河床糙率，按明渠均勻流公式確定水位流量關(guān)系曲線，河段實測平均縱坡 i=‰，河床糙率根據(jù)歷史洪水進行推算，求得河床實際糙率為 。具體計算結(jié)果見 XX 河電站下游水位流量關(guān)系曲線圖21。 、庫容、面積曲線 根據(jù)庫區(qū)地形，確定不同的水位計算其相應(yīng)的水面面積及庫容，由這一系列的點據(jù)繪制水位、庫容、面積關(guān)系曲線，其成果見 XX河電站水庫水位、庫容、面積關(guān)系曲線圖。 泥沙 XX 河電站壩址以上控制集雨面積 1125 平方公里，流域內(nèi)植被良好，水流清澈，水質(zhì)含沙率低，屬少沙河流。因無實測泥沙資料，設(shè)計時考慮一定的淤沙容積，設(shè)計淤沙高程定在溢流堰頂高程。采用泄洪時進行沖沙。 28 3 工程地質(zhì) 基本概況 XX 河水電站位于溆水干流二都河中下游，屬 XX 縣 XX 河鄉(xiāng)友誼村境內(nèi)。地理位置為東經(jīng) 110176。 34′，北緯 27176。 44′。距 XX縣城 25km，電站為壩后式布置，統(tǒng)九公路從電站穿過，懷邵高速公路連接線從附近 2 公里處通過，交通較為便利。 電站由引水壩、壓力管、廠房、升壓站 等主要建筑物組成。該電站為引水徑流式水電站，有日調(diào)節(jié)能力。 XX 河水電站是溆水流域規(guī)劃的第四級電站。省設(shè)計院于八十年代初對該工程進行了初步勘探，基本掌握了工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況。在 2021 年三月，由懷化市水電工程公司對壩址及廠房進行了鉆探。該地質(zhì)情況已經(jīng)比較明了。 壩區(qū)地質(zhì) 壩址橫向為“ U”型河谷，兩岸高山在 500 米以上，山坡坡度 3040度，常水位 米，河寬 5080 米，水深 米，覆蓋層 13 米。兩岸基巖裸露，出露地層為震旦系下統(tǒng)南沱冰積巖，灰綠色厚層狀含礫絹云母板巖和絹云母砂質(zhì) 板巖，巖層產(chǎn)狀， 25176。 30176。，傾向上游偏左岸。 庫區(qū)地質(zhì) 庫區(qū)地下水類型屬淺變質(zhì)巖裂隙水計夾碳酸鹽裂隙巖溶水，但白云質(zhì)灰?guī)r中溶洞地下河不發(fā)育，山體雄厚，無水庫滲漏之慮。 29 工程地質(zhì)評價 壩址處河床為“ U”型，兩岸基本對稱，河流流態(tài)順暢，兩岸基巖裸露，覆蓋層較薄，常水位較淺，在 米左右。從工程地質(zhì)和施工各角度評價，該壩址為比較理想的重力壩壩址。工程地質(zhì)條件優(yōu)越。 天然建筑材料 該電站壩址下游 2 公里處為漫灘地段，由大量的河沙、卵石，是天然的混泥土骨料，其儲量足夠工程所需。壩址 附近石料儲量也相當(dāng)豐富，稍加開采就可作為筑壩材料，為修筑漿砌石壩提供了便利。該工程天然建筑材料十分方便。 巖石物理力學(xué)性質(zhì) 因沒做巖石物理力學(xué)試驗。只能根據(jù)地層巖石結(jié)構(gòu)，按地質(zhì)類比法提供巖石物理力學(xué)指標(biāo)，且該參數(shù)僅提供參考使用。 弱風(fēng)化砂質(zhì)板巖： r=、 f=、 R=3040Mpa、Es=913(104kg/cm2)如有特殊變化，另行考慮。 30 4 工程任務(wù)和規(guī)模 4． 1 工程建設(shè)的必要性 XX河水電站座落在溆水干流二都河中下游，位于 XX縣 XX河鄉(xiāng)友誼村境內(nèi)。 該電站在省水電勘測設(shè)計院關(guān)于溆水流域規(guī)劃報告中已列入電源開發(fā)點，是溆水流域的規(guī)劃電站。 XX河鄉(xiāng)為我縣的一個小鄉(xiāng)鎮(zhèn)，距縣城 22公里，溆龍公路貫穿鄉(xiāng)境，交通便利?？梢蛟撪l(xiāng)位于山區(qū)，人口分散，經(jīng)濟落后。特別是工業(yè)幾乎是一片空白。為了帶動該區(qū)域的經(jīng)濟，改善該鄉(xiāng)落后的經(jīng)濟狀況，修建 XX河電站有其積極的意義。 XX 河電站的修建不僅有其直接的經(jīng)濟效益，而且也有明顯的社會效益。對周邊地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展起著急積的推動作用。該工程是一個理想的水電投資項目。為了不浪費水能資源，盡早發(fā)揮工程的經(jīng)濟效益，建議盡快興建。 水庫綜 合利用 XX 河電站水庫無灌溉和其他用水要求，該水庫為單純發(fā)電水庫無其他綜合利用。 該電站規(guī)模在 10000 千瓦以下，屬小（二）型電站，水庫總庫容 570萬立方米，為小（一）型水庫。 XX 河電站水庫正常蓄水位根據(jù)溆水流域規(guī)劃報告以不破壞山羊 31 電站規(guī)劃為原則，盡可能的利用水力資源在進行實地研磨調(diào)查的基礎(chǔ)上確定其正常蓄水位接山羊電站壩址處常水位 米。 水庫調(diào)度運用方案以盡量發(fā)揮發(fā)電效益為原則，保持正常水位運行。加之電站水庫庫容較小，無調(diào)洪能力，不考慮其汛限水位。 水力發(fā)電 正常水位的確定 根據(jù)庫區(qū)地質(zhì)條件，即要考慮對水資源的充分利用，又要考慮本地的經(jīng)濟效益，在進行實地淹沒掉查的基礎(chǔ)上確定其正常蓄水位接山羊電站（規(guī)劃電站）壩址處常水位 米。 由山溪橋站豐、中、枯設(shè)計代表年（都在劉家坪水庫修建之后）的經(jīng)劉資料，從大到小排隊，分檔次統(tǒng)計出現(xiàn)的天數(shù)，計算其歷時頻率，繪制其歷時頻率曲線，具體見山溪橋站日平均流量歷時頻率計算表 41，及山溪橋站日平均流量歷時頻曲線圖 41。根據(jù)設(shè)計保證率 P 就可以在歷時頻率曲線圖上查得山溪橋站保證流量，按面積比擬法求得 XX河電站保證流量 Q 保 。 32 山溪橋站日平均流量歷時頻率計算表 41 序號 流量 （ m3/s） 大于該流量 出現(xiàn)的天數(shù) 頻率（ %） 備注 1 100 52 該系列選用豐中枯三個代表年的日平均流量系列。其中豐水代表年1990 年，中水代表年1995 年，枯水代表年1987 年，該代表年都在劉家坪水庫修建之后，從而考慮到了劉家坪水庫的調(diào)節(jié)作用。 2 80 72 3 60 118 4 50 164 5 45 188 6 40 227 7 35 278 8 30 345 9 28 448 10 22 539 11 20 607 12 18 694 13 16 779 14 15 831 15 14 877 16 13 927 17 12 76 18 11 1026 19 10 1059 20 9 1075 21 8 1083 22 1087 23 7 1092 24 1095 25 0 1095 設(shè)計保證率對于小型水電站來說一般采用 50%80%。在水能資源較豐富的地區(qū)，且單純發(fā)電的電站可采用較高的設(shè)計保證率。本電站設(shè)計保證率采用 80%。由 P=80%在圖 41 中查得山溪橋站 P=80%的保證流量為 。從而得到 XX 河水電站的保證流量 Q 保 = m3/s。 33 保證出力 N 保 =AQ 保 H 凈 XX河水電站正常尾水位為 ，即正常工作水頭為 ，壓力管及進出口水頭損失為 米，設(shè)計水頭為 14米。出力系數(shù) A取 ，求得保證出力 N 保 = 千瓦。 裝機容 量采用保證出力倍比法來考慮，以經(jīng)濟效益分析比較來確定。即 N 裝 =C N 保 。倍比系數(shù) C對單純發(fā)電的水電站在 。隨著電價的提高，機組設(shè)備的廉價，可以取更大。 現(xiàn)采用裝機 2179。 2500 千瓦和 2179。 3200 千瓦兩種方案進行經(jīng)濟效益分析比較。詳見表 42。 裝機容量經(jīng)濟效益分析比較表 42 項目指標(biāo) 單位 方案一 方案二 備注 裝機容量 kw 2179。 2500 2179。 3200 多年平均電能 萬 豐水電能 萬 枯 水電能 萬 1285 年利用小時 H 4585 4120 發(fā)電效益 萬元 686 789 工程總投資 萬元 單位千瓦投資 元 / 6979 6253 單位電能投資 元 / 投資回收年限 年 據(jù)以上兩方案比較可知，方案二裝機 2179。 3200千瓦優(yōu)于方案一 2179。 2500千瓦。故裝機容量確定為 6400 千瓦。 該工程無灌溉及其他用水需求，故徑流調(diào)節(jié)只考慮發(fā)電用水需 34 要，按裝機 6400 千瓦計算，發(fā)電最大流量為 m3/s。因 XX 河電站為壩后式電站，無輸水損失，所以其最大引用流量為 m3/s。以此流量進行徑流調(diào)節(jié)計算，不考慮水庫微調(diào)作用，發(fā)電水量利用系 78%。 參照山溪橋站豐、中、枯三個典型代表年的逐日平均流量資料，采用同倍比法推求其設(shè)計年內(nèi)分配，然后按面積比擬法求得壩址處豐、中、枯三個典型代表年的逐日平均流量，采用逐日平均流量調(diào)節(jié)法計算豐、中、枯三個典型代表年的年發(fā)電量。由三個典型年的年發(fā)電量求得多年平均發(fā)電量為 萬 。其中豐水電能 ，枯水電能 。具體見電能統(tǒng)計表 43。 XX 河電站電能統(tǒng)計表 單位：萬千瓦 .時 43 年份 豐水年 中水年 枯水年 時段 豐水電能 枯水電能 豐水電能 枯水電能 豐水電能 枯水電能 電量 1281 1365 合計 2646 多年平均電量 由多年平均發(fā)電量及裝機容量可以得到本電站的年利用小時為4120 小時。在電價不斷提高的情形下，這對大陸性氣候區(qū)，調(diào)節(jié)性能不大的徑流式電站來說，是比較合理的。 35 5 工程布置及建筑物 設(shè)計依據(jù) 工程等別及建筑物級別 XX 河水電站為引水徑流式水力發(fā)電站，電站水庫總庫容為 570萬 m3，屬小（一）型水庫；大壩最大壩高 米，設(shè)計總裝機容量6400kw。根據(jù)《水利水電樞紐工程等級劃分及設(shè)計安全標(biāo)準(zhǔn)》 DL5180— 2021 的規(guī)定，該工程等別為四等，主要建筑物級別為 4 級，次 要建筑物級別為 5 級。 大壩正常運用洪水標(biāo)準(zhǔn)取為 30年一遇，非常運用洪水標(biāo)準(zhǔn)取 200年一遇。廠房正常運用洪水標(biāo)準(zhǔn)為 20 年一遇，非常運用洪水標(biāo)準(zhǔn)為100 年一遇。 設(shè)計基本資料 本工程為水力發(fā)電工程。無其他綜合利用要求。其設(shè)計任務(wù)按照水力發(fā)電工程進行設(shè)計論證。 大壩：正常擋水位 米。上游設(shè)計洪水位 米，校核洪水位 米；下游正常尾水位 米，設(shè)計洪水位 米，校核洪水位 。設(shè)計淤沙高程 ，設(shè)計洪水流量 2450 m3/s，校核洪水流量 3195 m3/s。地基特性為灰綠色厚層狀含礫絹云母板巖和絹云母砂質(zhì)板巖?；炷嗤僚c基巖抗剪斷摩擦系數(shù) f`=,抗剪斷凝聚力 c`取 。抗滑穩(wěn)定安全系數(shù) ks``,基本荷載組合采用 ，特殊荷載組合采用 。 36 根據(jù)國家地震局 1994 年編制的《中國地震烈度區(qū)劃圖》，本工程區(qū)地震烈度為 Ⅵ 度，歷史上無破壞性地震記載，屬相對穩(wěn)定區(qū)，無須考慮地震荷載。 材料容重：混泥土取 24kN/m3,泥沙浮容重取 10 kN/m3,鋼筋混泥土容重取 25 kN/m3,漿砌塊石容重取 22 kN/m3,水的容重取 10 kN/m3,泥沙內(nèi)摩擦角 θ 取 18176。 。 工程選址及工程布置 XX 河水電站根據(jù)其地形地質(zhì)條件共選擇了兩條比較有利的壩線。上壩線壩頂軸長 93 米，下壩線壩頂軸長 米，兩壩線處于同一地質(zhì)單元，從地址角度考慮兩壩線都是較為理想的重力壩壩線位置。從工程總體布置考慮，上壩線壩頂軸線較短，可壓力管要長20米；下壩線壩頂軸長較上壩軸線長 ，可壓力管短 20米。綜合考慮，選擇下壩線為壩軸線位置。 由可研階段選定重力壩壩型。由于壩址附近石料比較豐富，且下游 2 公里處有大量的河 砂、卵石，為修建漿砌石重力壩和混泥土重力壩提供了便利。但漿砌石重力壩較混泥土重力壩經(jīng)濟，所以壩型選擇漿砌石重力壩。 37 本電站大壩屬于低壩，且流量不是很大，單機容量較小，廠房尺寸小，廠房結(jié)構(gòu)簡單，適宜壩后式地面廠房布置。廠房布置在大壩左岸的灘地上，布置兩臺單機 3200千瓦的立軸軸流式水輪發(fā)電機組。 泄洪布置形式考慮洪水位對上游的影響，采用閘門控制泄洪。根據(jù)壩址地形，及設(shè)計洪水流量，布置 5 扇 10179。 米的鋼質(zhì)弧形閘門。最大下泄流量 3195m3/s，單寬流量 64m3/s。 XX 河電站樞紐工程由大壩、發(fā)電廠房、溢洪道、升壓站等主要建筑物組成。工程總布置原則是經(jīng)濟實用，運行方便。 根據(jù)壩址地形，自右岸至河床中部靠近左岸布置溢洪道，溢流壩段長 ，河床左岸為非溢流壩段。廠房布置在非溢流壩后，內(nèi)安裝兩臺 3200千瓦軸流式水輪發(fā)電機組。升壓站布置在廠房左側(cè)的平地上，地面高程為 196米，具體布置詳見 XX河電站樞紐平面布置圖。 主要建筑物 大壩 大壩布置及基本尺寸 大壩型式為漿砌塊石重力壩。壩頂軸線 長 米，其中溢流壩 38 段長 米，壩頂布置 5 扇 10179。