【導(dǎo)讀】XX壩水利水電二期(灌區(qū))工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告。中國水電顧問集團(tuán)XX勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院。序號(hào)名稱單位數(shù)量備注。2利用的水文系列年限a511953年～2021年。調(diào)查歷史最大流量m3/s217001948年8月22日(廣壩). 施工導(dǎo)流洪水標(biāo)準(zhǔn)及流量m3/s356枯水期12月至4日。多年平均流量m3/s1151953年～2021年。實(shí)測(cè)最大洪峰流量m3/s232002021年8月28(寶橋站). 實(shí)測(cè)最小流量m3/s月平均1970年3月。非常運(yùn)用(p=%)洪水標(biāo)準(zhǔn)及流量m3/s41500土壩。設(shè)計(jì)洪水洪量(p=%)億m3. 多年平均懸移質(zhì)年輸沙量萬t. 50年壩前泥沙淤積高程m. 校核洪水位m均質(zhì)土壩。校核洪水位m混凝土壩。2正常蓄水位時(shí)水庫面積km2. 3回水長(zhǎng)度km正常蓄水位時(shí)。正常蓄水位以下庫容億m3. 6調(diào)節(jié)特性旬調(diào)節(jié)。7水量利用程度%. 三下泄流量及相應(yīng)下游水位。1設(shè)計(jì)洪水位時(shí)最大泄量m3/s24800P=1%. 2校核洪水位時(shí)最大泄量

　　

【正文】 步減少， 2 臺(tái)機(jī)以上的運(yùn)行工況相應(yīng)增加。因此，本階段擬按 XX壩 2 臺(tái)機(jī)運(yùn)行工況進(jìn)行 XX各正常蓄水位方案對(duì) XX壩能量指標(biāo)的影響計(jì)算。 正常蓄水位從 ，從能量指標(biāo)來看，扣除 XX壩的 70 萬 kWh損失電量， XX 凈增電量 420 萬 kWh，從 再抬高，梯級(jí)總電量增值明顯趨緩。XX 壩為多年調(diào)節(jié)水庫，在系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)峰任務(wù)，電能質(zhì)量較優(yōu)，故 XX 正常蓄水位選擇應(yīng)盡可能減少對(duì) XX 壩電站的不利影響。因此， XX 正常蓄水位不宜高于 。 從水庫淹沒指標(biāo)來看，各正常蓄水位方 案均不涉及遷移人口，但從 進(jìn)一步抬高，淹沒房屋和林地逐漸增加較多，淹沒補(bǔ)償投資隨之增加較多，淹沒補(bǔ)償投資增加 %。因此，從盡可能減小水庫淹沒分析， XX 水庫正常蓄水位高方案不利。 從方案經(jīng)濟(jì)比較成果看，以正常蓄水位 投資年費(fèi)用相對(duì)小，以正常蓄水位 方案經(jīng)濟(jì)性較優(yōu)。從工程投資指標(biāo)分析，正常蓄水位繼續(xù)抬高，補(bǔ)充單位電量投資增至 元 /kWh，明顯不經(jīng)濟(jì)；補(bǔ)充單位容量投資 方案最小，為7145 元 /kW，故正常蓄水位 方案較為有利。 綜合上述分析， XX 正 常蓄水位選擇的既要與上游 XX 壩合理銜接，也要盡可能少影響 XX 壩的發(fā)電量，同時(shí)又要充分利用水力資源，使梯級(jí)整體效益和經(jīng)濟(jì)性較好。因此， XX 水電站正常蓄水位為 。 17 死水位選擇 XX 水電站的死水位由滿足灌區(qū)灌溉和供水要求和與 XX 壩同步調(diào)峰要求的反調(diào)節(jié)庫容確定。根據(jù) XX 灌區(qū)扣水要求，按灌溉保證率 90%所要求的旬最大供水量為6175 萬 m3，向八所、叉河的旬供水量為 605 萬 m3， XX 樞紐旬總供水量為 6780 萬m3，僅考慮 XX 壩保證出力發(fā)電而不考慮 XX 發(fā)電所需的水量，計(jì)算 XX 水庫所需的旬調(diào)節(jié)庫容為 3560 萬 m3；考慮一定的安全裕度， XX 灌區(qū)所要求的調(diào)節(jié)庫容為 4100萬 m3，相應(yīng)的水庫水位為 ，由于中干渠和昌江干渠渠道水面高程為 ，要求水庫極限削落水位為 。 經(jīng)計(jì)算， XX 水電站運(yùn)行 50 年壩前泥沙淤積高程為 ，對(duì)死水位方案選擇沒有約束。 經(jīng)綜合比較，選擇 XX 水庫死水位為 ，調(diào)節(jié)庫容 4100 萬 m3。 裝機(jī)容量選擇 根據(jù) 水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院關(guān)于本工程可行性研究報(bào)告審查意見 “基本同意 XX水電站裝機(jī)容量 8 萬 kW”的結(jié)論， 本次分別擬定 XX 水電站裝機(jī)容 量 萬 kW、 萬 kW、 萬 kW，從 企業(yè)根據(jù)自身財(cái)務(wù)效益及投資經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，進(jìn)一步論證復(fù)核裝機(jī)容量 萬 kW 的合理性。 XX 水電站裝機(jī)容量比較的下限按低干、中干完建規(guī)模下與 XX 壩年利用小時(shí)數(shù)基本一致考慮為 萬 kW；為充分利用 XX 壩多年調(diào)節(jié)水庫的發(fā)電水量，裝機(jī)容量比較上限按過機(jī)流量與 XX 壩滿發(fā)流量相近考慮，擬定為 萬 kW，故 XX水電站裝機(jī)容量方案分別為 萬 kW、 萬 kW、 萬 kW，機(jī)組臺(tái)數(shù)按 2 臺(tái)考慮，機(jī)組機(jī)型為軸流轉(zhuǎn)漿式。 從動(dòng)能指標(biāo)看，各裝機(jī)方案水量利用率為 %～ %，多年平均電量 億 ～ 億 kWh，方案間差值 億 kWh～ 億 kWh，可見，隨著裝機(jī)加大，水量利用率和年電量均有所增加，但增幅遞減。 從工程量和工程投資分析，故各方案間工程量的差異主要體現(xiàn)在廠房和水道系統(tǒng)，工程投資差異主要是機(jī)電設(shè)備的投資變化，電站裝機(jī)從 萬 kW 每增加 萬kW，電站部分工程靜態(tài)總投資分別增加 3314 萬元和 2699 萬元，增幅分別為 %和 ％。 從機(jī)組過流能力分析，由于本地區(qū)徑流多由臺(tái)風(fēng)雨形成，峰高量大，近年來， 18 XX 壩水電站結(jié)合氣 象預(yù)報(bào)，常于臺(tái)風(fēng)雨到來之前加大出力發(fā)電，且機(jī)組滿發(fā)時(shí)間較長(zhǎng)； XX 位于 XX 壩下游，其運(yùn)行方式應(yīng)盡量與 XX 壩發(fā)電運(yùn)行相協(xié)調(diào)，從而避免由于機(jī)組過流能力的限制，在 XX 壩滿出力發(fā)電時(shí)發(fā)生棄水。因此，從兩電站滿發(fā)過流能力的適應(yīng)性分析， XX 水電站裝機(jī)容量 8 萬 kW 較適宜。 從投資經(jīng)濟(jì)性看，裝機(jī)由 萬 kW 增加到 萬 kW，發(fā)電工程靜態(tài)總投資增加 3314 萬元，補(bǔ)充裝機(jī)單位 kW 投資為 2071 元 /kW，補(bǔ)充單位電度投資為 元/kWh；裝機(jī)由 萬 kW 增加到 萬 kW，發(fā)電工程靜態(tài)總投資增加 2699 萬元，補(bǔ)充單位 kW 投資為 1687 元 /kW，補(bǔ)充單位電度投資為 元 /kWh，其補(bǔ)充單位kW 投資和補(bǔ)充單位電度投資均低于各方案本身相應(yīng)指標(biāo)，補(bǔ)充投資經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率均大于 8％，各方案經(jīng)營期平均上網(wǎng)電價(jià)低于海南省新投產(chǎn)燃煤電廠 (含脫硫 )的上網(wǎng)電價(jià) 元 /kWh(不含稅 )?？梢?，各方案均有一定的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，適當(dāng)加大裝機(jī)容量在經(jīng)濟(jì)上可行。 從電力市場(chǎng)需求來看，隨著海南省經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，系統(tǒng)峰谷差將逐步加大，電網(wǎng)對(duì)調(diào)峰電源的需求將更加迫切。 XX 水電站可直接受益于上游 XX 壩水電站的調(diào)蓄之利，在滿足灌溉和供水要求的前提下 ，可作為季節(jié)性調(diào)峰電源，既可 XX 壩一起參與系統(tǒng)調(diào)峰，又可在系統(tǒng)中承擔(dān)事故備用， 電量和容量效益可得到較好的發(fā)揮和利用 。 從電站棄水量分析，裝機(jī)由 萬 kW 增加到 萬 kW 和 8 萬 kW，電站棄水量分別減小 ，隨著裝機(jī)容量的增加， XX 水庫的水量利用率和電站年發(fā)電量均有所增加，因此，從充分利用海南省難得的水電資源，提高水量利用程度的需要考慮， XX 裝機(jī)容量適當(dāng)大些有利。 由于目前 XX 壩水電站滿出力發(fā)電時(shí)，加上區(qū)間來水后，其下游河道過流能力已接近 400 m3/s， XX 水電站裝機(jī) 8 萬 kW 基本不會(huì)增加下游河道泄水負(fù)擔(dān)。 經(jīng)以上技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較，選擇 XX 水電站裝機(jī)容量為 8 萬 kW。 機(jī)型及裝機(jī)臺(tái)數(shù)比較 本電站最大水頭 ，最小水頭 ，平均水頭 。根據(jù)水輪機(jī)市場(chǎng)情況和設(shè)備技術(shù)分析調(diào)查，可適用的機(jī)型有軸流轉(zhuǎn)漿式和貫流式。 貫流式機(jī)組雖比軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、土建工程量小、檢修周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但因其制造難度較大、設(shè)備投資較大等缺點(diǎn)及軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組的設(shè)計(jì)制造和運(yùn)行維護(hù)經(jīng)驗(yàn)成熟，具有制造資格廠家較多，機(jī)組價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn)，本工程推薦使用 19 軸流轉(zhuǎn)漿機(jī)組。 通過從工 程量、機(jī)組制造難度和機(jī)組投資、技術(shù)指標(biāo)等方面綜合比較， XX 水電站采用貫流機(jī)組要比采用軸流轉(zhuǎn)槳機(jī)組工程靜態(tài)投資多 4054 萬元，盡管貫流機(jī)組能量指標(biāo)略高于軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，但補(bǔ)充單位電度投資高，經(jīng)濟(jì)性相對(duì)不利。 綜上比較，選擇軸流轉(zhuǎn)漿式機(jī)組。 機(jī)組臺(tái)數(shù)選擇 2 臺(tái)和 3 臺(tái)方案進(jìn)行比較。 2 臺(tái)機(jī)與 3 臺(tái)機(jī)相比，雖然 3 臺(tái)機(jī)方案具有運(yùn)行相對(duì)靈活，機(jī)組高效率運(yùn)行范圍覆蓋面積相對(duì)較大等優(yōu)點(diǎn)，但所能增加的電量效益有限。 3 臺(tái)機(jī)方案投資較 2 臺(tái)機(jī)增加 1393 萬元，經(jīng)濟(jì)比較結(jié)果表明， 2 臺(tái)方案較 3 臺(tái)方案年費(fèi)用低，經(jīng)濟(jì)上有利，因此， XX 水電站機(jī) 組臺(tái)數(shù)推薦 2 臺(tái)機(jī)方案。 額定水頭比較 在灌區(qū)達(dá)到終極規(guī)模情況下，按滿足水頭保證率 80～ 90%(調(diào)峰運(yùn)行工況 )以及汛期發(fā)電臨界水頭 考慮，保證本樞紐水電站汛期運(yùn)行時(shí)機(jī)組滿發(fā)不受阻的條件下，共擬定了 、 、 、 共 4 個(gè)方案進(jìn)行額定水頭技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。 隨著額定水頭的提高，機(jī)組轉(zhuǎn)輪直徑減小，機(jī)組設(shè)備投資逐漸降低，但其機(jī)組安裝高程降低，使得水工工程量增大，工程建筑工程投資有所增加，兩項(xiàng)相抵，故各額定水頭方案工程靜態(tài)投資相差甚微。本階段通過分析， XX 灌區(qū) 實(shí)施過程的各種水庫運(yùn)行工況， XX水電站額定水頭按灌區(qū)達(dá)到終極規(guī)模情況下，滿足水頭保證率 80～ 90%的要求，并兼顧灌區(qū)過渡狀態(tài)下的運(yùn)行工況考慮，推薦 XX 水電站額定水頭為 。 水庫運(yùn)行方式 XX 直接收益于具有多年調(diào)節(jié)性能的 XX 壩水庫調(diào)蓄之利，兩水庫進(jìn)行梯級(jí)連續(xù)運(yùn)行，可較大改善 XX 的運(yùn)行條件和電能質(zhì)量。 XX 水電站在滿足灌溉和供水要求的前提下，可與 XX 壩水電站在系統(tǒng)中同步調(diào)峰、調(diào)頻及承擔(dān)事故備用等任務(wù)。 低干渠渠首電站 由于低干渠渠首水電站的運(yùn)行受灌區(qū)用水的制約，來水較豐的時(shí) 段灌溉需水量減少，電站出力也隨之減小。來水較枯的時(shí)段灌溉需水量大，出力也相應(yīng)加大。只有在XX 水庫棄水期間才允許機(jī)組加大出力。因此，低干渠渠首水電站在電力系統(tǒng)中宜居于基荷位置。 20 采用 1954～ 2021年 50年長(zhǎng)系列徑流和灌區(qū)用水過程資料進(jìn)行低干渠渠首電站徑流調(diào)節(jié)計(jì)算， XX 水庫水位采用樞紐調(diào)節(jié)計(jì)算成果，機(jī)組出力系數(shù)采用 ，平均水頭損失為 。 低干渠設(shè)計(jì)引用流量 ，加大流量 ，渠首引水位 35m，最大落差19m，最小落差 13m。 根據(jù)渠首電站裝機(jī)容量選擇經(jīng)驗(yàn)，裝機(jī)利用小時(shí)數(shù)宜 在 3519h，根據(jù)電站工作水頭變幅范圍，推薦 GZ007WZ120 機(jī)型。結(jié)合水輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)特性，選定裝機(jī)容量為 2臺(tái) 1000kW。水輪機(jī)設(shè)計(jì)水頭 ，直徑 轉(zhuǎn)速 500r/min，額定引用流量2，利用小時(shí)數(shù) 3519h。 水庫泥沙淤積與回水計(jì)算 泥沙淤積 水文泥沙資料由 XX 樞紐下游的寶橋水文站推算得：多年平均流量 l15m3/s、年徑流量 億 m3；懸移質(zhì)多年平均含沙量 ，年輸沙量 萬 t。 XX 水庫正常蓄水位 54m，相應(yīng)庫容 億 m3，庫容與輸沙量之比大于 100，泥沙問題屬不嚴(yán)重型。入庫沙量中懸移質(zhì)按 XX 天然情況的 90%，推移質(zhì)為零。 淤沙計(jì)算考慮了上游已建的 XX 壩水庫對(duì)流域大部分推移質(zhì)的攔截作用，計(jì)算結(jié)果顯示： XX 水庫運(yùn)行 50 年后，壩前淤積高程為 。 回水計(jì)算 XX 水庫正常蓄水位時(shí)，回水長(zhǎng) ，計(jì)算范圍自壩址至東方水電站。 20 年一遇洪水，在東方水電站的回水位為 ，比天然水位高出 。 5 年一遇洪水，在東方水電站的回水位為 ，比天然水位高出 。 泥 沙淤積對(duì)回水影響很小。 工程總布置及主要建筑物 工程等級(jí)及主要設(shè)計(jì)依據(jù) 工程等級(jí) XX 樞紐總庫容 億 m3，裝機(jī) 80MW，三個(gè)干渠總的設(shè)計(jì)灌溉面積 萬畝。根據(jù)中華人民共和國《防洪標(biāo)準(zhǔn)》 (GB5020194)第 條規(guī)定，本工程屬二等工程，大 (2)型工程規(guī)模。 水工建筑物級(jí)別 21 永久性主要建筑物 —混凝土重力壩、土壩、溢流壩、 XX 樞紐電站廠房和灌渠的進(jìn)水口等屬 2 級(jí)建筑物，低干渠渠首電站屬 4 級(jí)建筑物。 永久性次要建筑物 —導(dǎo)墻、消力池、護(hù) 坦、海漫、擋土墻等屬 3 級(jí)建筑物。 設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》 (SL2522021)，應(yīng)采用的洪水標(biāo)準(zhǔn)為： 混凝土壩防洪標(biāo)準(zhǔn)為：設(shè)計(jì)洪水為 100 年一遇；校核洪水頻率為 1000 年一遇； 土壩防洪標(biāo)準(zhǔn)為：設(shè)計(jì)洪水頻率為 100 年一遇；校核洪水頻率為 2021 年一遇； 發(fā)電廠房防洪標(biāo)準(zhǔn)為：設(shè)計(jì)洪水頻率為 100 年一遇；校核洪水頻率為 500 年一遇； 消能防沖建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)為 50 年一遇； 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為為 10 年一遇。 設(shè)計(jì)基本資料 1) 調(diào)洪成果： 調(diào)洪成果見表 。 表 特征水位和流量表 項(xiàng) 目 頻 率 (%) 1 2 5 10 起調(diào)水位 (m) 54 54 54 54 54 54 54 54 下游最高水位 (m) 壩前最高水位 (m) 54 54 54 54 54 最大入庫流量 (m3/s) 41500 37600 33800 24800 21000 18200 16000 12300 最大下泄 流量 (m3/s) 41100 37000 32900 248000 21000 18200 16000 12300 2) 地基特性與設(shè)計(jì)參數(shù) 壩址區(qū)巖層為前震旦系抱板群 (Ptb)(抱板混合巖體的部分注入混合巖帶 )。巖性以黑云斜長(zhǎng)片麻巖為主，混合巖化花崗巖及角礫狀混合巖次之；酸性及基性巖以巖脈狀產(chǎn)出，且以長(zhǎng)英質(zhì)巖脈為主。 壩址區(qū)地處抱板向斜的南翼，片麻理產(chǎn)狀為走向 40176?！?60176。，傾向 NW，傾角 50176?！?0176。上距 XX 斷裂 2km 左右，下距昌江 瓊海斷裂 15km 左右，小規(guī)模的斷層較為發(fā)育，以 NW 向和 NNW 向陡 傾角斷層為主。片麻理產(chǎn)狀為 N40176?！?60176。E， NW∠ 50176?！?0176。，基本與河流近直交。 壩址區(qū)巖石物理力學(xué)參數(shù)建議值見表 。 22 土料物理力學(xué)指標(biāo)見表 。 壩型、壩線選擇 壩型選擇 XX 壩址枯水期河床寬約 310m，河面寬闊，兩岸地形不對(duì)稱，右岸坡稍陡，左岸地勢(shì)開闊，岸邊有高程約 36m 的 Ⅰ 級(jí)階地。河床基巖裸露，巖性致密較堅(jiān)硬。兩岸風(fēng)化深度較厚，無建拱壩的地形地質(zhì)條件。 本工程所在區(qū)域因氣候因素，雨季強(qiáng)熱帶風(fēng)暴產(chǎn)生的暴雨強(qiáng)度大，歷史最大洪峰流量達(dá) 25400m3/s，實(shí)測(cè)最大洪峰流量達(dá) 23200m3/s，洪水集中。上游多年調(diào)節(jié)水庫—XX 壩水電站對(duì)其調(diào)洪影響較小，樞紐本身洪峰流量大，且?guī)靺^(qū)內(nèi)無天然埡口可布置泄水建筑物，當(dāng)且僅能在河床布置具有渲泄大洪水能力的泄水建筑物。根據(jù)地形地質(zhì)條件、泄洪要求及建筑物的布置情況和施工情況，對(duì)碾壓混凝土壩和常態(tài)混凝土重力壩進(jìn)行比較，因壩高較低，溢流壩段和廠房壩段基本占據(jù)整個(gè)河床等，碾壓混凝土壩不具備明顯經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)且施工復(fù)雜予以取舍，推薦河床采用常態(tài)混凝土重力壩。 表 巖 石 物 理 力 學(xué) 指 標(biāo) 巖