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某縣山峽生態(tài)水電站可行性研究報(bào)告(參考版)

2025-05-05 00:28本頁(yè)面
  

【正文】 6 機(jī)電及金屬結(jié)構(gòu) 水力機(jī)械 水輪發(fā)電機(jī)組及其附屬設(shè)備 電站基本參數(shù)水位前池水位設(shè)計(jì):最高:最低:尾水位設(shè)計(jì)正常:最低:設(shè)計(jì)洪水(20年一遇)校核洪水(50年一遇)流量設(shè)計(jì)流量:設(shè)計(jì)洪水流量:4174立方米/秒(20年一遇)校核洪水流量:6462立方米/秒(50年一遇)保證流量水頭(凈)設(shè)計(jì):最大:最小:根據(jù)前章所選定該電站的裝機(jī)為4800千瓦,可組合如下兩種裝機(jī)臺(tái)數(shù)方案的比較:Ⅰ方案:31600=4800千瓦HL240LJ100 配 TSL215/43141600千瓦Ⅱ方案:1600+3200=4800千瓦HL240LJ100 配 TSL215/43141600千瓦HL240LJ140 配 TSL325/36203200千瓦兩種方案技術(shù)性能比較如圖:552技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較如表61。辦公及生活區(qū)布置在回車場(chǎng)右側(cè),建筑面積1000平方米。所以在其渠墻上設(shè)一溢流堰,多余水量下泄入伊河。副廠房布置在主廠房上游測(cè),上層與發(fā)電機(jī)層同高程,下層與水輪機(jī)層同高程。 廠房,發(fā)電機(jī)層以上為磚混結(jié)構(gòu),以下為鋼筋砼結(jié)構(gòu)。176。壓力管道軸線與廠房縱軸線垂直,單機(jī)單管供水。、寬12米,其口建一真空破壞閥操縱室,9平方米。經(jīng)比較進(jìn)水室采用虹吸式進(jìn)水口,這種進(jìn)水形式,與常規(guī)進(jìn)水閘比較開啟方便,斷流時(shí)迅速?gòu)氐?,易于?shí)現(xiàn)操作自動(dòng)化,并可節(jié)省兩個(gè)蝴蝶閥,兩個(gè)進(jìn)水閘門,投資少。沖砂閘在溢流堰與進(jìn)水室之間,與進(jìn)水室垂直,2(寬高)平方米,沖砂流量24立方米/秒。溢流堰為漿砌石重力式實(shí)用堰。 壓力前池前池采用正面進(jìn)水,側(cè)面溢流的布置形式,寬15米,底部高程△。 電站樞紐工程 位置選擇現(xiàn)對(duì)規(guī)劃階段提出的站址方案(上站址方案)與下站址方案進(jìn)行了方案比較:,站址處地形地質(zhì)條件較好,引水渠較短,且不能改善栗子坪電站運(yùn)行條件。倒虹吸為鋼筋混凝土箱形斷面,過水?dāng)嗝鏋?。明渠縱坡為1/2000。 隧洞工程設(shè)計(jì)隧洞縱坡為1/1500,橫斷面為城門洞型,對(duì)于III類圍巖地段,采用C20砼內(nèi)襯。求得各種情況下的安全系數(shù)見表59表59 計(jì)算條件正常運(yùn)用設(shè)計(jì)洪水校核洪水安全系數(shù) Kc由表59看出Kc〔K〕=滿足抗滑穩(wěn)定要求?;讐毫Π聪率接?jì)算: 式中:-閘室基底壓力的最大值與最小值(KPa) -作用于閘室的全部豎向荷載之和(KN);S-閘室底板底面的面積(m2)-作用于閘室的全部荷載對(duì)底板底面垂直于水流方向的形心軸的力矩之和();W-底板底面對(duì)上述形心軸的截面積(m3)求得各種計(jì)算條件下的基底壓應(yīng)力值間表58表58 計(jì)算條件完建時(shí)正常運(yùn)用設(shè)計(jì)洪水校核洪水基底壓應(yīng)力 Pmax(KPa)Pmin(KPa)由上表可以看出各種計(jì)算條件下,基底壓應(yīng)力值均滿足設(shè)計(jì)要求。計(jì)算公式采用堰流計(jì)算公式其中:B-閘孔總靜寬,m; H0-堰頂總水頭(包括行近水頭)M-流量系數(shù) ε-側(cè)收縮系數(shù) -淹沒系數(shù)過流能力計(jì)算結(jié)果見表57:表57流量 (m3/s)閘前水位 (m)閘后水位 (m)閘門開啟高度(m)2431全開226722383. 閘室的穩(wěn)定閘室的穩(wěn)定應(yīng)滿足閘基壓應(yīng)力的要求及閘室抗滑穩(wěn)定的要求。2水力計(jì)算渠首進(jìn)水閘為低壩取水,水閘的閘前水位是根據(jù)上游來水情況決定的,當(dāng)上游來水量大于電站的引用流量時(shí),則閘前水位高于392m,當(dāng)上游來水量小于電站引用流量時(shí),閘前水位就等于或低于392m。閘室上游設(shè)漿砌石攔沙坎,坎頂高程與閘底板高程相同。因此,進(jìn)水閘和沖沙閘之間的夾角采用45176。-60176。為了使進(jìn)水閘水流比較平順和盡量減少泥沙進(jìn)入進(jìn)水閘。 進(jìn)水閘設(shè)計(jì)進(jìn)水閘位于山峽渠首壩左岸,沖沙閘左側(cè)?;讐毫Π聪率接?jì)算: 式中:-閘室基底壓力的最大值與最小值(KPa) -作用于閘室的全部豎向荷載之和(KN);S-閘室底板底面的面積(m2)-作用于閘室的全部荷載對(duì)底板底面垂直于水流方向的形心軸的力矩之和();W-底板底面對(duì)上述形心軸的截面矩(m3)求得各種計(jì)算條件下的基底壓應(yīng)力值間表55表55 計(jì)算條件完建時(shí)正常運(yùn)用設(shè)計(jì)洪水校核洪水基底壓應(yīng)力 Pmax(KPa)Pmin(KPa)由上表可以看出各種計(jì)算條件下,基底壓應(yīng)力值均滿足設(shè)計(jì)要求。1. 閘室基底壓應(yīng)力驗(yàn)算沖沙閘為兩孔布置,結(jié)構(gòu)布置對(duì)稱。閘底板、閘墩及閘室上部結(jié)構(gòu)分別采用彈性力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算,各部分應(yīng)力值均滿足容許應(yīng)力要求。下游海漫末端位于裸露的基巖處,因此下游海漫末端的沖刷可不考慮。防沖計(jì)算沖沙閘上游沖刷深度按下式計(jì)算:式中:-沖沙閘上游最大單寬流量(m3/);d-河床砂粒的平均粒徑,即d50(cm)t-海漫末端水深。消力池長(zhǎng)度:經(jīng)計(jì)算確定消力池尺寸:池長(zhǎng)11m, 的1:3的斜坡與閘底板相接。(3)消能防沖設(shè)計(jì)水閘消能分三種情況考慮:一是溢流壩段正常擋水,;二是設(shè)計(jì)水位,;。(2)沖沙粒徑的確定沖沙槽內(nèi)流速為V,根據(jù)沙莫夫公式即無粘性粗顆粒泥沙的起動(dòng)流速公式:推的:d-沖沙粒徑V、Vc-分別為沖沙流速及起動(dòng)流速,V= VcH-沖沙槽內(nèi)水深求得沖沙粒徑為d=。本工程按50%-70%頻率的洪水流量為674337m3/s,.5%-%-。(1)沖沙設(shè)計(jì)流量的確定在一般工程中應(yīng)使選擇的沖沙流量在每年汛期出現(xiàn)次數(shù)較多,以滿足沖沙及穩(wěn)定主槽要求。沖沙閘布置為順流向正面沖沙,其軸線與進(jìn)水閘軸線交角為45176。兩種方案進(jìn)行綜合比選,見表54。 沖沙閘設(shè)計(jì)1工程布置沖沙閘位于溢流壩左端,設(shè)置目的是適時(shí)沖走沉積于進(jìn)水閘前的泥沙和宣泄河道部分洪水,使河道主流靠近于進(jìn)水閘,保證進(jìn)水閘能吸取所需水量。大壩穩(wěn)定分析計(jì)算成果見表53:加固后大壩穩(wěn)定分析計(jì)算成果表 表53 部位計(jì)算工況安全系數(shù)計(jì)算值規(guī)范值上游坡平壩水位,下游水深0m形成穩(wěn)定滲流非常下游坡正常,下游水深0m形成穩(wěn)定滲流根據(jù)《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL2742001),4級(jí)建筑物抗滑穩(wěn)定最小安全系數(shù)為:;。土工試驗(yàn)主要成果表 表52部位天然容重(kN/m3)飽和容重(KN/m3)剪切指標(biāo)粘聚力(Kpa)內(nèi)摩擦角(o)壩體砂礫石層2123033根據(jù)《碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》,采用簡(jiǎn)化畢肖普法進(jìn)行壩坡穩(wěn)定計(jì)算:式中:—土條重量; —垂直地震慣性力(向上為負(fù),向下為正)。壩坡抗滑穩(wěn)定分析采用理正軟件計(jì)算,本次分析中使用的計(jì)算參數(shù),依據(jù)洛陽(yáng)水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院提供的《某縣山峽水電站廠區(qū)樞紐工程地質(zhì)勘察報(bào)告》取用。溢流壩上下游設(shè)兩排砼灌注樁,壩體荷載通過樁基傳至基巖。表51計(jì)算工況上游水位(m)單寬滲流量q (m3/dm)逸出點(diǎn)水深h0 (m)平壩蓄水位平壩蓄水位時(shí)()浸潤(rùn)線簡(jiǎn)圖(2)壩基處理根據(jù)壩址處工程地質(zhì)勘察報(bào)告,壩基下上部分布的第四系全新統(tǒng)砂卵石層,疏松多孔,泥質(zhì)含量少,屬?gòu)?qiáng)透水層,地下水位高,壩基滲漏損失嚴(yán)重。根據(jù)《碾壓土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》,用具有相同滲流阻力的虛擬矩形體代替,虛擬矩形的寬度△L按下式確定。(1)壩體防滲計(jì)算對(duì)水庫(kù)大壩在平壩水位()的浸潤(rùn)線進(jìn)行復(fù)核計(jì)算。詳見工程總體布置圖。綜合考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及生態(tài)用水等諸多方面因素,為了使工程能盡快發(fā)揮效益本次設(shè)計(jì)采用砂卵石硬殼壩方案。 壩址選擇經(jīng)過對(duì)上、下壩址兩個(gè)方案的地形地質(zhì)條件及工程量分析對(duì)比,認(rèn)為上壩址方案優(yōu)于下壩址方案,且該壩線位于大章鄉(xiāng)東灣村南部,淹沒損失較下壩址小,建議選擇上壩址方案。徑流式電站:不占耕地,無淹沒損失,施工不受洪水影響,可為河道保持一定的生態(tài)流量。(14)《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL50771997)。(12)《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》(SD13484)。(10)《水電站廠房設(shè)計(jì)規(guī)范》(SD33589)。(8)《小型水力發(fā)電站設(shè)計(jì)規(guī)范》(SBJ7184)。(6)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL2652001)。(4)《水工砼設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL/T 19196)。 淹沒賠償: P=20﹪ 電站廠房設(shè)計(jì)和校核洪水標(biāo)準(zhǔn)分別為20年一遇和50年一遇。校核: P=2﹪ 。時(shí)1960197519611976196219771963197819641979196519801966198118791967268819821968198319691984197019851971198619721987197319881974平均 5 工程布置與設(shè)計(jì) 工程等別及編制依據(jù) 工程等別與建筑物級(jí)別 山峽生態(tài)水電站是伊河干流上的徑流式電站,按照中華人民共和國(guó)水利部頒發(fā)的《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》(SL2522000)規(guī)定,本工程電站工程裝機(jī)4800KW,屬小(II)型,工程等別為V等,渠首樞紐及電站工程的建筑物均為5級(jí)建筑物。 電能指標(biāo)計(jì)算根據(jù)山峽生態(tài)水電站渠首19601988年29年日平均流量系列,由全系列法求得山峽生態(tài)水電站多年平均發(fā)電量,計(jì)算公式如下:E年=∑式中:E年——多年平均發(fā)電量η水——水輪機(jī)平均效率88%η發(fā)——%η傳——傳動(dòng)效率100%Q日——日平均流量,H——水頭,計(jì)算成果見下表(表43)多年平均發(fā)電量計(jì)算成果表 表43年份年發(fā)電量104千瓦時(shí)205522152290設(shè)備年利用小時(shí)h57404615多年平均徑流量103m3設(shè)備利用率 %水量利用率 %水能綜合利用率 %工程總投資 萬(wàn)元4636單位千瓦投資 元/千瓦115901039911025單位電能投資 元/千瓦從以上比較可以看出,裝機(jī)4800千瓦方案設(shè)備年利用小時(shí)4615小時(shí)。 設(shè)計(jì)流量確定根據(jù)多年平均徑流量,留出一定量的生態(tài)用水, 裝機(jī)容量選擇根據(jù)《小型水電站設(shè)計(jì)規(guī)范》電站裝機(jī)容量范圍N裝=()N保即:N裝=28515132千瓦根據(jù)裝機(jī)容量范圍,選擇裝機(jī)4000千瓦,4800千瓦、5200千瓦三個(gè)裝機(jī)容量方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較,見下表。保證流量Q保%,徑流系列可直接利用。 水能計(jì)算 水能計(jì)算主要是確定水電站的出力和發(fā)電量,為水電站規(guī)模和動(dòng)力設(shè)備的選擇提供依據(jù)。 m3。 工程開發(fā)建設(shè)任務(wù) 充分利用當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源及地形條件,利用天然水力資源,以較小投入,獲得較大的回報(bào),建設(shè)徑流式生態(tài)水電站工程,為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展及提高人民群眾的生活水平提供動(dòng)力。當(dāng)前發(fā)展經(jīng)濟(jì)已成為某縣人民的迫切愿望,“富民強(qiáng)縣,工業(yè)興縣”已成為某縣當(dāng)前乃至今后長(zhǎng)期發(fā)展的主題。由于山峽生態(tài)水電站尾水直接泄入其下一級(jí)的栗子坪水電站引水渠,從而改善了栗子坪電站原引水條件,減少渠首壩基滲水損失和渠道清淤工作量,使其每年可增加發(fā)電量100104千瓦時(shí),同時(shí)為栗子坪電站擴(kuò)機(jī)改造創(chuàng)造了前提條件。上游欒川縣境內(nèi)的金牛嶺水庫(kù)與小河口水庫(kù)將來建成后,對(duì)伊河來水可進(jìn)行有效調(diào)節(jié),下游一系列徑流式電站都將受益,增加發(fā)電量。 區(qū)域水電開發(fā)規(guī)劃情況 伊河上游的開發(fā),在欒川境內(nèi)已建成的有龍王撞、大青溝、馬路灣、拔云嶺電站。以上資源為開發(fā)某縣提供了有利條件,但由于該縣經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)較差,工礦業(yè)及小水電站開發(fā)規(guī)模還比較小。水力資源,境內(nèi)伊河、汝河、白河三條河流分別注入黃河、淮河和長(zhǎng)江??h交通事業(yè)穩(wěn)步發(fā)展,實(shí)現(xiàn)了鄉(xiāng)鄉(xiāng)通公路,村村通汽車。其中黃金業(yè)發(fā)展很快。2007年糧食總產(chǎn)量204907噸。全縣總?cè)丝?42800人,其中農(nóng)業(yè)人口為455700人,占總?cè)丝诘?4%。全縣總面積3009km2,山區(qū)面積占90%,全縣有16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),316個(gè)行政村,3700個(gè)村民組。砂料運(yùn)距1~。砂料運(yùn)距1~3Km儲(chǔ)量大于10萬(wàn)m3。 . 4 天然建筑材料 在天然建筑材料初步調(diào)查時(shí),采用在工程附近就近選擇的原則,選取料場(chǎng)進(jìn)行抽查。根據(jù)勘察,站址地區(qū)覆蓋層為黃色粉質(zhì)壤土,土質(zhì)均一,結(jié)構(gòu)較致密,能形成陡坡,厚約數(shù)米—10米以上,底部為20厘米左右卵石層,其下基巖為上震旦紀(jì)安山玢巖,弱風(fēng)化,巖體較完整,河岸邊坡穩(wěn)定,基巖高程在356米處,電站底板座落在基巖上。 (2)一般洞段無地下水分布,但局部有地下水分布,應(yīng)做好施工排水工作。(1)部分段隧洞屬III類圍巖,穩(wěn)定性較差。隧洞圍巖工程地質(zhì)性質(zhì)好,大部分洞段圍巖屬于基本穩(wěn)定II類圍巖,少部分洞段為穩(wěn)定性差的III類圍巖。 結(jié)論 渠首壩上、下壩址方案比較 經(jīng)對(duì)上、下壩址地形地質(zhì)條件及工程量分析、對(duì)比,認(rèn)為上壩址方案優(yōu)于下壩址方案,建議選用上壩址方案為宜。覆蓋層為黃色粉質(zhì)壤土,土質(zhì)均一,結(jié)構(gòu)較致密,能形成陡坡,厚約數(shù)米—10米以上,底部為20厘米左右卵石層,其下基巖為上震旦紀(jì)安山玢巖,弱風(fēng)化,裂隙比較發(fā)育,但均為閉合裂隙,巖體較完整,河岸邊坡穩(wěn)定,基巖高程在356米處
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