水电站初步设计报告Word文件下载.docx
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坡积层fak=170kpa,=0.35;
强风化岩石fak=500kpa,f=0.55。
5.1.2.3抗滑稳定及地基应力控制标准
a)引水坝稳定安全控制标准
引水坝沿建基面按抗剪强度和抗剪断强度方法计算抗滑稳定,稳定安全度控制标准见下表5.1-1。
表5.1-1稳定安全度控制标准表
荷载组合
安全系数
备注
抗剪
Kc
抗剪断
K′c
基本
1.05
3.0
特殊
1.0
2.5
b)地基应力控制标准:
最大正应力σmax<
250;
最小正应力σmin>
0。
5.2工程选址
5.2.1坝址选择
牛头电站属引水式水电站,工程在三湖河仰屯自然村附近的三湖河修建引水坝,通过引水隧洞引水至牛头镇下游3km牛头河左岸发电。
工程主要建筑物有:
引水坝、引水隧洞(明渠)、前池、压力钢管、发电厂房及升压站等。
三湖河流域周边分水岭均属砂岩地形,中间区域属喀斯特地形,溶洞发育,支流多为暗河,三湖河主流明暗交替,根据牛头电站的前期规划成果以及三湖河流域的地形、地质条件,主干流的隐现情况,牛头电站的引水坝选在仰屯自然村附近,即三湖河流入溶洞前460m处,坝址上游有常年冒水的荡屯岩洞、农干洞、古榜洞和陇眉洞。
5.2.2厂址选择
根据引水工程沿途地形、地质条件和下游哥盖梯级电站的正常回水位及前期踏勘成果,牛头电站的发电厂房位置初拟两个布置方案,方案(Ⅰ)发电厂房布置在牛头镇上游约1.2km处牛头河的左岸阶地上,方案(Ⅱ)发电厂房布置在牛头镇下游3km处牛头河的左岸山脚上。
两方案的平面布置详见“牛头初-总图-01”。
a)方案(Ⅰ)
该方案引水线路自引水坝进水口引水至A点进入隧洞至E点延伸到I点,然后左拐至J点出口,隧洞出口与前池相接,通过发电隧洞、压力钢管引水至厂房发电,引水线路总长8825.5m,其中无压隧洞7633m,引水涵洞292.5m,发电隧洞550m,压力钢管350m,另外尾水渠长790m。
电站装机2×
5000+2500=12500kW。
b)方案(Ⅱ)
该方案引水线路在E点前与方案(Ⅰ)相同,通过E点后经F点在G右拐,在H点出口,隧洞出口与前池相接,通过压力钢管引水至厂房发电,引水线路总长9620m,其中无压隧洞8689.5m,引水涵洞292.5m,压力钢管638m。
c)方案比较
1)引水工程
两方案的枢纽布置基本相同,都为引水式水电站,方案(Ⅰ)的引水线路总长度为8825.5km,方案(Ⅱ)的引水线路长度为9620km,两方案相比,方案(Ⅱ)比方案(Ⅰ)长794.5km,其中无压隧洞长1056.5m,压力管长288m,但方案(Ⅰ)有550m长的发电隧洞及需增加790m长的尾水渠。
另外,方案(Ⅰ)的前池位于高山山顶上,交通不方便,运行管理因难,并在压力隧洞段需设90m深的井竖。
2)厂区布置
方案(Ⅰ)厂址距离牛头河较远,机组安装高程较高,厂房周围地形开阔,不需要考虑厂房防洪问题,管理和生活等附属建筑物可就近布置。
方案(Ⅱ)厂址处地形较窄,靠近牛头河布置,管理和生活等附属建筑物距离厂房较远,管理运行不方便。
3)工程占地
方案(Ⅰ)厂址周围以水田为主,并且需修建790m长的尾水渠,占用水田20亩,旱地3亩,林地5亩,所占用土地以耕地为主,占地补偿投资共计125万元,征地补偿工作较困难;
方案(Ⅱ)厂址布置在山脚,前池与压力管沿着山坡布置,占用旱地5.04亩,林地29.22亩,所占用土地以林地为主,占地补偿投资共计60万元,较方案(Ⅰ)少65万元,征地补偿工作相对较容易。
4)工程效益
方案(Ⅰ)的设计尾水位为245m,比牛头河正常水位高7m左右,不能充分利用水资源,年均发电量4337kW.h;
方案(Ⅱ)的设计尾水位为238m,能与牛头河水位衔接,可充分利用水资源,年均发电量4434kW.h,比方案多97万kW.h。
5)工程施工
两方案的施工均以无压引水隧洞为主,控制工期均为引水隧洞,方案(Ⅱ)的引水隧洞较长,但最大单向进深与方案(Ⅰ)基本相同,施工工期相差不大;
方案(Ⅰ)的发电隧洞中间有竖井,隧洞后接压力钢管,施工工序较多,竖井施工难度也较大。
在工程施工难易程度上方案(Ⅱ)略优于方案(Ⅰ)。
6)工程投资
方案(Ⅰ)的工程占地投资125万元,引水工程投资2423万元,发电工程投资1460万元,投资合计4008万元,方案(Ⅱ)的工程占地投资60万元,引水工程投资2653万元,发电工程投资1125万元,投资合计3838万元,比方案(Ⅰ)多170万元。
两方案的主要工程特性表见下表5.2-1。
表5.2-1厂址方案比较工程特性表
序号
项目名称
单位
数量
方案(Ⅰ)
方案(Ⅱ)(推荐方案)
(Ⅰ)-(Ⅱ)
1
引水线长度
km
8825.5
9620
-794.5
2
前池正常水位
m
411.2
410.2
3
设计尾水位
245.0
238.0
7
4
设计毛水头
166.2
172.2
-6.0
5
装机容量
kW
12500
6
年均发电量
kW.h
4337
4434
-97
投资合计
万元
4008
3838
170
其中:
1)
引水工程(前池之前)
2423
2653
-230.
2)
发电工程
1460
1125
335
前池
150
100
发电隧洞
340
压力钢管土建部分
130
194
电站工程
370
323
尾水渠
160
金结
310
508
3)
工程占地补偿投资
125
60
65
注:
1、上述工程投资不包括引水坝部分投资;
2、土建部分投资仅为直接费。
d)厂址选择
从上述分析可看出,方案(Ⅱ)的引水线路比方案(Ⅰ)长794.5km,但设计毛水头比方案(Ⅰ)多6m,年均发电量多97万kW.h,工程投资少170万元,经济效益较好。
另外,方案(Ⅱ)在工程占地征用和工程施工及运行环境方面均优于方案(Ⅰ),只是在厂区布置上略差于方案(Ⅰ)。
在综合考虑上述因素后,本阶段推荐方案(Ⅱ)的厂址,即电站的发电厂房布置在牛头镇下游3km处牛头河的左岸阶地上。
5.3坝线、坝型选择
根据三湖河仰屯自然村附近的地形地质条件,本段阶初步拟定上、下两条坝线进行比较,上坝线即为现状水轮泵引水坝,下坝线距上坝线340m。
5.3.1上坝线
上坝线为原引水坝,引水坝运行多年,施工质量差,有漏水的现象,下游两岸冲刷严重。
本设计拟对该引水坝进行改建加固,改建方法是拆除原引水坝的上部浆砌石,保留下部浆砌石基础。
在原浆砌石基础上砌筑浆砌石和浇筑砼,上游设砼铺盖,下游设消力池。
坝前正常水位419.5m,设计洪水位423.56m,校核洪水位423.98m,坝顶高程为421m,最大坝高为4.8m,坝顶宽度2m,无交通要求。
坝顶总长为118m,浆砌石重力坝分非溢流坝段和溢流坝段;
溢流坝采用折线型堰,坝体采用M7.5水泥砂浆砌毛石,外包C20砼防渗、防冲,上游设C20砼铺盖厚400mm,长5m。
堰顶高程419.5m(取同现状引水坝堰顶高程),溢流段长84m,消能方式采用底流消能,底板高程为417.3m,消力池宽14.5m,长84m,池深0.5m,底板厚0.5m,消力池出口后接护坦,护坦长4m,浆砌石厚0.3m;
左岸非溢流浆砌石坝段总长25m,右岸非溢流浆砌石坝段长9m。
浆砌石坝段上游面为垂直,下游面坡比为1:
0.65,坝体为M7.5水泥砂浆砌毛石,上游面设砼防渗。
在距左坝端9.4m设置引水涵洞进水口,进水口前设有拦污栅,孔口尺寸为4m×
4m(宽×
高),进口涵洞底高程为417.1m。
在距左坝端23.9m设置冲砂闸,冲砂闸孔口尺寸为1m×
1m(宽×
高),采用平面铸铁闸门,进口底高程为417.8m,闸门启闭机平台高程421m,采用1台3t手动螺杆式启闭机启闭。
5.3.2下坝线
下坝线引水坝坝前正常水位419.5m,设计洪水位423.3m,校核洪水位423.63m,坝顶高程为421m,最大坝高为6.8m,坝顶宽度2m,无交通要求。
坝顶总长为32m,浆砌石重力坝分非溢流坝段和溢流坝段;
堰顶高程419.5m,溢流段长20m,消能方式采用底流消能,底板高程为414.8m,消力池长20m,宽21.6m,池深0.5m,底板厚0.5m,护坦长3.5m,底板厚0.3m;
左岸非溢流浆砌石坝段总长6.8m,右岸非溢流浆砌石坝段长5.2m。
在距左坝端5.7m设置冲砂闸,冲砂闸孔口尺寸为1m×
高),采用平面铸铁闸门,进口底高程为415.8m,闸门启闭机平台高程421m,采用1台3t手动螺杆式启闭机启闭。
5.3.3坝线选择
a)上、下坝线各种坝型主要工程量及投资估算见下表5.3-1。
表5.3-1上、下坝线各种坝型主要工程量及估算投资表
单位
上坝线
下坝线
一
建筑项目
㈠
枢纽工程
86.32
37.21
土方开挖
m3
4404
2316
填土方
1143
278
砼
1017
396
浆砌石
1934
926
拆除浆砌石
307
钢筋
t
17.1
7.00
㈡
引水建筑物投资
67.50
46.61
㈢
占地及淹没处理补偿费
21.94
74.97
二
工程总投资
175.76
158.79
备注
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