【文章內(nèi)容簡介】 。 地層巖性區(qū)域內(nèi)地層復(fù)雜，除第四系松散堆積層外，主要出露有元吉界的灰質(zhì)板巖、下古生界震旦系的南沱磧巖組的灰色硅質(zhì)巖與灰質(zhì)板巖夾白云質(zhì)灰?guī)r，寒武系的黑色炭質(zhì)、硅質(zhì)板巖夾灰?guī)r，中生界的白堊系的棕紅色砂礫巖。庫區(qū)內(nèi)主要出露有灰綠色厚層狀含礫絹云母板巖，礫石成分為石英、硅質(zhì)巖、石英砂巖、花崗巖、含礫絹云母板巖與含礫絹云母砂質(zhì)板巖互層。青灰色硅質(zhì)板巖，砂質(zhì)板巖及灰質(zhì)板巖。該工程區(qū)位于雪峰山復(fù)式背斜北西側(cè)，大地構(gòu)造隸屬于新華夏系，根據(jù)構(gòu)造形跡的力學(xué)性質(zhì)和組合關(guān)系，劃分為東北向、北北東向、北北西向、北東東向，以北東向的壓性構(gòu)造為主干，其它伴生構(gòu)造。反映到工程區(qū)有二行北東向的壓性斷層穿河而過，斷層產(chǎn)狀25176?！?0176。/SE∠30176。，—，充填物為石英脈碎裂巖，膠結(jié)較差。根據(jù)階地相對高程對比分析，自第四系以來，本區(qū)地殼活動的總趨熱間歇性抬升，晚近期隆起速度相對緩慢，地震活動十分微弱。根據(jù)《中國地震裂度區(qū)劃圖》(GB183062001)，本地地震裂度為Ⅵ，歷史上無破壞性地震記載，屬相對穩(wěn)定區(qū)。區(qū)內(nèi)屬溫濕亞勢帶，氣候溫和濕潤，雨水豐富。㎜，相對溫度77%，無霜期長達240天。地下水類型屬淺變質(zhì)巖裂隙水及碳酸鹽裂隙巖溶水，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。，，水頭較低。，大部分庫水位在主河床以內(nèi)，庫區(qū)山體雄厚，無須考慮水庫滲漏。庫區(qū)內(nèi)河流流向與巖層產(chǎn)狀走向近于直交或斜交，大部分河床兩岸巖石裸露，水庫蓄水后，除小的坍塌外，不存在不良的地質(zhì)條件對水庫產(chǎn)生影響。水庫蓄水后，因上游有較大部分的水土流失面積，將產(chǎn)生一定的泥沙淤積。 建筑工程地質(zhì)條件壩址處于橫向“U”型河谷，兩岸不對稱，河道流向為東南向西北徑流，水面寬兩岸高山在500m以上，山坡坡高20176?！?5176。，覆蓋層厚1—3m。河床兩岸巖石裸露，山體雄厚。壩址處工程地質(zhì)巖層較單一，整個壩址地基為前震旦系板溪群硅質(zhì)或砂質(zhì)板巖，巖層產(chǎn)狀：走向北偏東25～35176。，傾角向上游60～65176。，巖層較薄，巖性較硬，節(jié)理發(fā)育。巖石風(fēng)化較嚴重，壩址處無明顯斷裂。壩址右岸基巖裸露，左岸覆蓋層較厚，估計開挖量較大，地在至基巖以上2～3m為弱風(fēng)化層，廠房布置在左岸。壩址處地下水有孔隙水和基巖裂隙水兩種，受大氣降水補給，排泄于二都河中，基巖裂隙水是壩址處主要一下水類型，具有季節(jié)性潛水面，壩址巖體透水性較差。根據(jù)就近取材，以近至遠的原則，經(jīng)初步勘查卵石料場可在大壩廠房附近開采，完全滿足工程需要，砂料儲量相對較少，但可以滿足工程需要。石料儲量較多，足可滿足工程需要。天然建筑材料比較便利。4 工程任務(wù)和規(guī)模華榮水電站位于溆水二都河上游。地處于九溪江鄉(xiāng)的華榮村，距溆浦縣城50km，有溆浦至葛竹坪鎮(zhèn)的縣級公路經(jīng)過電站，交通十分便利。九溪江鄉(xiāng)屬溆浦貧困山區(qū)，該地區(qū)經(jīng)濟不發(fā)達。華榮電站的改造修建，因大量的資金投入，將激活該地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展。該電站建成后，因其廉價而方便的電力資源將為該地區(qū)的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來極大的效益。同時對優(yōu)化縣網(wǎng)結(jié)構(gòu)，促進縣域經(jīng)濟的發(fā)展也將起著極其重要的作用。華榮電站的改造修建，既有著直接的經(jīng)濟效益，又有著一定的社會效益。該電站是一個理想的工程投資項目，該電站在溆水流域原規(guī)劃的大山陽水電站境內(nèi)，因考慮到大山陽電站的修建，項目投資太大，故一直未對電站進行改造修建，現(xiàn)通過各方面努力，作為招商引資項目給予開發(fā)。為了不浪費水能資源，盡早地發(fā)揮工程的經(jīng)濟效益和社會效益，使周邊地區(qū)盡快地脫貧致富，使縣域經(jīng)濟更進一步發(fā)展，建議該工程盡快改造修建是必要的。 正常蓄水位確定華榮水電站上游電站為栗樹灣水電站（23200kw）。根據(jù)現(xiàn)場勘測，毛坡大橋上游有基本良田保護區(qū)，根據(jù)庫區(qū)地形條件，盡可能地利用水力資源，以不淹沒九溪江鄉(xiāng)、北斗溪鄉(xiāng)大片良田，經(jīng)濟投資為原則, 在進行實地淹滅調(diào)查的基礎(chǔ)上，確定蓄水位定在毛坡大橋處正常水位，現(xiàn)選定華榮電站正常蓄水位為225m、（毛坡大橋正常水位）三種方案進行經(jīng)濟效益分析比較。詳見表4—1。正常蓄水位經(jīng)濟效益分析比較表 4—1項目指標(biāo)單位方案Ⅰ方案Ⅱ方案Ⅲ備 注蓄水位高程m225224223裝機容量KW15001000800多年平均電能萬kWh淹沒損失萬元工程總投資萬元靜態(tài)單位電能投資元/kWh靜態(tài)根據(jù)以上方案比較，選定方案Ⅱ。. 2 正常發(fā)電尾水位的確定華榮水電站下游電站為小山陽水電站（24000kw），為了盡可能地利用水力資源。. 3 保證出力計算由山溪橋1966—2002年共37年的徑流資料，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4—2，及山溪橋站日平均流量歷時頻率曲線圖4—1。根據(jù)設(shè)計保證率P就可在歷時頻率曲線圖上查得山溪橋站保證流量，從而由面積比可得到華榮電站保證流量Q保。山溪橋站日平均流量歷時頻率計算表 4—2序號流量（m3/s）大于該流量出現(xiàn)的天數(shù)頻率（%）備 注11006402808883601455450202254523186402799735356283042549285525102266461120748412188557131696061415102461514108141613114301712120341811125901910130572091325521813403221346523713488241350225013514設(shè)計保證率對于小型水電站來說一般采用50%—85%。在水能資源較豐富的地區(qū)，且單純發(fā)電的徑流式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4—1中查得山溪橋站P=80%。從而得到華榮電站保證流量Q保= m3/s。保證出力N保=AQ保H凈，電站下游為小山陽水電站，充分利用水利資源的原則， m。水頭損失初估0. 6 m， m。則求得N保=273kW。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=CN保。倍比系數(shù)C對單純發(fā)電的水電站，—。隨著電價的提高，機組設(shè)備的廉價，C還可以取更大?，F(xiàn)采用裝機2630kW、2500kW二種方案進行經(jīng)濟效益分析比較。詳見表4—3。裝機容量經(jīng)濟效益分析比較表 4—3項目指標(biāo)單位方案Ⅰ方案Ⅱ備 注裝機容量KW26302500多年平均電能萬kWh年利用小時H發(fā)電效益萬元工程總投資萬元靜態(tài)單位電能投資元/kWh靜態(tài)投資回收年限年靜態(tài)據(jù)以上方案比較可知，根據(jù)電價與資金情況，考慮機型、機組運行方式以及今后電價上漲可能性，取裝機2500kW方案，故裝機容量確定為1000kW。該工程無灌溉及其他用水要求，故徑流調(diào)節(jié)只考慮發(fā)電用水需要，電站裝機4000KW， m3/s，華榮電站按裝機1000kW計算，是比較合適的，故以此流量進行徑流調(diào)節(jié)計算。 多年平均發(fā)電量利用山溪橋站1966—2002年37年的逐日平均流量資料，采用面積比擬法推求華榮電站壩址處逐日平均流量。采用逐日平均流量調(diào)節(jié)法計算各年度的年發(fā)電量。詳見表4—4。華榮電站電能統(tǒng)計表 4—4單位：萬kwh年份設(shè)計發(fā)電量年份設(shè)計發(fā)電量196619841967198519681986197219871973198819741989197519901976199119771992197819931979199419801995198119961982199719831998合計多年平均發(fā)電量626由多年平均發(fā)電量及裝機容量可得到本電站利用小時為3312h，這對大陸性氣候區(qū)，無調(diào)節(jié)的徑流式電站來說是比較合理的。 5 工程布置及主要建筑物 工程等級和標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計總裝機容量1000kw。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—2003的規(guī)定，該工程等別為五等，主要建筑物級別為5級，次要建筑物級別為5級。考慮防洪要求，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。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：。，；。，設(shè)計洪水流量2245 m3/s，校核洪水流量3290m3/s。根據(jù)《中國地震烈度區(qū)劃圖》(GB183062001)，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：混凝土取24kN/m3, 泥沙浮容重取85 kN/m3,鋼筋混凝土容重取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 壩址選擇 根據(jù)工程地形地質(zhì)條件,選擇了上、下兩個較為理想的壩址。兩壩址處基巖裸露，巖體完整，河谷呈U型，是修建重力壩的理想壩址。 上壩址與下壩址相距100m，上壩址較下壩址河床略窄,上壩址較下壩址壩體工程量大，需在大壩安裝9扇104m自動翻板閘門進行控制泄洪，因此開挖量較大，尾水渠較長，并且在工程布置上河床寬度不太夠，上壩址與下壩址之間在左岸有一小溪河流入，因此上壩址的集雨面積比下壩址少近10平方公里，下壩址河床較為開闊，便于施工導(dǎo)流、泄洪要求及建筑布置。現(xiàn)將兩壩址工程投資行比較:上壩址：電站布置河床地面式，,，，設(shè)計裝機1000kw。下壩址：電站布置河床地面式，最大壩高 ，，設(shè)計裝機1000kW?，F(xiàn)將兩壩址工程投資進行經(jīng)濟分析比較，見上、下壩址工程投資比較表51。結(jié)合施工條件，工程布置及經(jīng)濟 效益綜合考慮，最后推薦下壩為選定壩址。 上、下壩址工程投資比較 51 方案項目上壩址下壩址備 注建筑工程投資(萬元)機電設(shè)備投資(萬元)金屬結(jié)構(gòu)投資(萬元)淹沒補償投資(萬元)總造價(萬元)靜 態(tài)年均發(fā)電量(萬kWh)620626發(fā)電效益(萬元)單位千瓦投資(元)69256664靜 態(tài)單位電能投資(元)靜 態(tài) 工程布置和主要建筑物型式 工程總體布置，華榮水電站主要由大壩、廠房、進水室、升壓站等建筑物構(gòu)成，工程總布置原則是經(jīng)濟實惠，運行方便。廠房為河床式地面廠房，內(nèi)布置2臺500kW立式軸流水輪發(fā)電機組。該工程總體布置簡單。 主要建筑物型式 壩型選擇壩型選擇主要考慮水文條件、地形、地質(zhì)條件、施工條件、防洪要求及建筑材料等因素，以便選擇適合的壩型。 水文條件華榮電站壩址控制流域面積737km2，屬山區(qū)大中河流，洪水特性是峰高形瘦，陡漲易落。施工期間，洪水極易漫頂，故壩型應(yīng)選擇建筑速度快，便于大壩臨時渡汛的壩型。 地形、地質(zhì)條件電站壩址處河谷呈“U”型，右岸河床基巖完整裸露，山坡較陡，左岸平緩，覆蓋層較厚，此地形地質(zhì)條件適宜修建重力壩壩型。 施工條件華榮水電站工程規(guī)模較小，施工場地狹窄，應(yīng)盡量考慮施工干擾少，建筑速度快，施工簡便，經(jīng)濟合理的壩型。 建筑材料該工程附近石料儲量豐富，質(zhì)地為震旦系下統(tǒng)南沱冰積巖，呈灰綠色厚層狀含礫絹云母板巖和絹云母砂質(zhì)板巖。壩址上、下游附近有大量的河砂、卵石可供開采，足夠筑壩所需。因冰積巖開采清洗比較困難，且砌筑質(zhì)量難以控制，因此修建砼壩較為適宜。綜合以上，經(jīng)分析比較，本工程壩型選擇砼重力壩。 發(fā)電廠房發(fā)電廠房為地面式廠房，內(nèi)布置2臺單機500kW的立式軸流定槳水輪發(fā)電機組。 泄洪布置型式泄洪布置考慮洪水對上游的影響，采用閘門控制泄洪。根據(jù)壩址處洪水流量及壩址地形，在主河槽內(nèi)布置9扇104m自動翻板閘門（帶液壓裝置）進行控制泄洪。 消能方式采用底流消能方，在溢流壩下游端設(shè)消力池，消力池寬90m，初取12m。底板為厚30cm的C20砼 。 工程總布置。華榮水電站樞紐工程由大壩、進水室、發(fā)電廠房、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)地形地質(zhì)條件，大壩布置右側(cè)，廠房布置在左岸，該壩址河道順直，基巖祼露，便于工程布置，主河槽段為溢洪壩段，布置9扇104m自動翻板閘門（帶液壓裝置）進行控制泄洪。在大壩左岸布置廠房。廠房為河床式地面廠房，內(nèi)安二臺500kW水輪發(fā)電機組，升壓站布置在主廠房左側(cè)。具體布置詳見樞紐總體平面布置圖。 主要建筑物 大壩 大壩布置大壩型式為砼重力壩。，其中溢流壩段長90m，布置9扇104m自動翻板閘門