变电站可行性研究报告.docx
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变电站可行性研究报告
XX市XX电站工程
可行性研究报
二OO三年六月
第一章
概况
第二章
水利、水能
第三章
水工建筑物
第四章
临时工程
第五章
机电部分
第六章
工程管理
第七章
施工组织设计
第八章
工程概算
第九章
经济评价
注：
1、本次设计主要参考依据《小型水电站》（XX省水利水电勘测设计院，天津大
学水利系编）；
2、高程为假设高程。
第一章概况
一、工程概况
XX市XX电站是一座引水径流式发电站，电站总装机480千瓦，座落在龙头山大安山林场境内，属洎水河上游南支龙头河最上游一级电站。
电站主河发源于XX市与玉山县交
界的怀玉山山脉的银古坳，坝址以上控制的集雨面积为12平方公里。
洎水河是乐安河上游的一条主要支流，也是XX市境内的第二大河，地理位置：
东径
117°29'~118°00',北纬28°11'~29°00',流域总面积564平方公里，其中XX市境内501平方公里。
流域内，从河段上看，河流上游河谷狭窄，山高陡峭，流域内植被较为完整，植被
种类以松、杉、杂木、毛竹为主。
上游森林茂密，植被良好，水土流失程度小。
本流域属亚热带东南季风气候区，气候温和，光照充足，四季分明，多雨湿润，是
XX省多雨区之一，具有较典型的山区小气候特征。
年平均气温17.2度，年平均相对湿度
82%，年平均降雨1936.2毫米，但年际变化较大，暴雨强度大，多年平均最大一月暴雨值为111.2毫米，最大值为224.3毫米（1967年）,一次暴雨持续时间一般为1—2天，持续时
间在3—4天以上的机会很少。
多年平均径流量21.94立米/秒，年径流总量6.92亿立方，年
径流深1226.5毫米，且径流的年际变化大，年内分配很不均匀，4—6月来水量占全年来水
量的51.1%。
流域内地貌为构造剥蚀地貌和侵蚀堆积地貌两种，上游东南部地层岩性为燕山早期花岗岩和新生界第四第。
二、工程枢纽布置
经勘测，并经多方案比较，遵照《乐安河流域洎水规划报告》的水力开发方案，最
后确定沙坞电站工程枢纽总体布置为：
利用I坝，通过220米渠道将龙头河左侧小支流上的
水引至龙头河主流上，再在龙头河主流上做H坝，在坝的右岸，利用3221米渠道将水引至
沙坞处进行发电，工程主要水工建筑物有：
大坝两座，长各为9米和15米，渠道一条，长
3221米，压力钢管一条，长270米，厂房一座114.4平方米；工程主要机电设备为水轮发电机两套，各为160千瓦和320千瓦，工程输电线路，10千伏电压等级5公里。
三、工程建设的必要性和可行性
该工程投资主体系股份合作投资，工程符合流域规划，既无淹没纠纷，又不影响农
业灌溉和人畜用人，系一级引水径流式发电站。
工程水力资源的开发，可以进一步开发洎水河的水力资源。
从财务评价和其它各项指标看，经济指标较优，且建成后全部电量输送至电
网，丰水期电网不会限制电量上网，因此，从市场研究、技术分析和经济评价三方面看，建设该工程是完全必要而且可行的。
四、工程特性表
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序号及名称
单位
数量
备注
一、水文
2
1、坝以上控制集雨面积
KM
12
2、代表性流量
设计保证流量
m/s
0.47
设计引用流量
3,m/s
0.499
二、枢纽特征水位
1大坝正常水位
I坝
M
201.46
U坝
M
200.80
2、厂房处河床正常水位
M
41.50
洪水位
M
45.80
调查取得，相当于P-1%
三、发电效益
装机容量
KW
480
1X60,1X320
年均发电量
万
232.8
年利用小时
KWh
4850
h
四、主要建筑物及设备
1、大坝
I坝型式地基特性坝顶高程坝底咼程取大坝长取大坝咼
U坝型式地基特性坝顶高程坝底咼程取大坝长取大坝咼
M
M
M
M
重力式浆砌石坝岩石基础
201.46
198.96
9
2.5
M
M
M
M
重力式浆砌石坝岩石基础
200.80
196.80
15
4
2、进水闸
I进水闸型式地基特性闸顶高程
开敞式岩石基础
203.06
闸底咼程
198.96
闸孔数
1
闸门尺寸
1.11.6
（b>h）,木质叠梁闸门
U进水闸
型式
开敞式
地基特性
岩石基础
闸顶高程
202.60
闸底咼程
196.80
闸孔数
1
闸门尺寸
1.51.2
（b刈），钢闸门
3、
引水渠道
进水口渠底咼程
M
201.06
I号渠底
M
200.00
U号渠底
渠道断面形式
矩形
长度
M
220
I号渠
M
3221
U号渠
断面尺寸
M
0.50.6
（b>h）,I号渠
M
0.81.0
（b刈），U号渠
坡降
3/1000
I、U号渠
最大过流量
m/s
0.176
I号渠
m/s
0.835
U号渠
正常走水深
M
0.4
I号渠
M
0.8
U号渠
4、
前池
正常高水位
M
191.137
最咼水位
M
191.637
最低水位
M
190.637
底板咼程
M
189.972
前池尺寸
M
2.89.5
（bX）
5、
厂房
型式
地面式
厂房尺寸
13.5採08歩5
（L>h）
丿房地面咼程
M
46.20
6、
主要金属结构设备
土要金丿属结构设备
⑴压力管道
a主管长
m
270
公称外径
mm
630
壁厚
mm
7
b叉管长
m
15
公称外径
mm
630
壁厚
mm
7
长
m
15
公称外径
mm
426
壁厚
mm
7
⑵启闭机
型式
螺杆工
台数
台
1
7、主要机电设备
⑴水轮机
Cv22—W—55/
a型号
1>7A
出力
KW
189
设计水头
M
140
设计流里
3
m3/s
0.194
b型号
Cv22—W—70/
1>
出力
KW
350
设计水头
M
140
设计流里
3
m3/s
0.305
⑵发电机
a型号
SFW160-8
b型号
SFW320-10
⑶变压器
型号
S7—400
10/0.4KV
⑷输电线路导线
S7—200
10/0.4KV
型号
LGJ—35
五、经济指标
1总投资
万元
232.21
2经济指标
⑴财务评价
财务内部收益率
12.3%
财务净现值
18.44
⑵其它辅助指标
单位电能投资
元/度
0.998
单位千瓦投资
元千瓦
4838
静态投资回收期
年
5.92
第二章水利、水能
第一节水利计算
一、设计保证率的确定
根据XX省上饶地区水电勘测设计院编制的《乐安河流域洎水规划报告》（88年），
本着该电站建成后能联网运行，有加工用电等季节性负荷，并同时考虑丰水期水能的充分利
用，根据小型水电站的设计保证率的取值规定，选定该电站的设计保证率为50%。
二、设计年径流的分析计算
由于该站以上的流域内无实测资料，在水电站的下游63公里处的银山有一水文站，
且有33年的径流资料，银山站与该站同在一条河流上，自然条件相似，且已知银山站控制的集雨面积为469km2,采用水文比拟法，可求得设计站的年平均流量，并通过年平均流量经验频率的计算，绘制年平均流量经验频率曲线，从而求得在设计保证率P=50%时，
3
Qp=0.47m/s
三、设计代表年的选择
从年平均流量经验频率曲线上查得：
3
1、枯水年：
水电站的设计保证率为75%（74年），Qp=0.31m/s；
3
2、中水年：
取P中=50%（80年），Qp=0.47m/s;
3
3、丰水年：
取P丰=25%（70年），Qp=1.08m/s。
第二节水能计算
一、保证出力
以中水年日平均出力保证率曲线代表多年日平均出力保证率曲线，绘制成出力保证率曲线后，根据水电站设计保证率，可查得相应的保证出力值为68千瓦。
二、多年平均发电量
以中水年年发电量代表多年平均发电量，可得该电站多年平均发电量为232.8万度。
三、装机容量
根据保证出力值，确定最大工作容量，根据该站运行特点，确定季节容量，最后，综合考虑各种因素，确定该站的装机容量为480KW。
四、年利用小时
根据装机容量和年发电量，可求得年利用小时数为4850小时。
第三节设计洪水
一、设计洪水
由于本电站是引水式电站，大坝进水口利用低坝拦截河中来水，大坝只需比河床高
1.0米，且坝上游无任何淹没；另外，厂房处地势开阔，只要厂房在校核洪水位以上即可，综合以上两方面的前提条件，不需做设计洪峰流量计算。
二、洪水调查
考虑厂房做在河边，既不受淹，又要尽量降低位置，充分利用水头，经调查98年百
年一遇的洪水位为45.80米。
第三章水工建筑物
第一节大坝和进水闸
该电站的引用流量一部分取自龙头河主流，一部分取自主流左侧支流。
经勘测，需
做水坝内座。
I号坝坝长9米，坝顶高程定为201.46m，渠道进水口底板定为201.06m°n号坝坝长15米，坝顶高程定为200.8m，渠道进水口底板定为200.00m。
一、大坝
（一）1号坝
1、I号坝断面拟定
大坝采用浆砌石重力坝，坝体采用75#浆砌石块，迎水面采用30cm厚150#砼进行防
冲刷保护，底层用50cm厚砼与岩基连接，I号坝的具体尺寸，见I号坝横断面图。
2、I号坝坝体材料用量
每米长坝体所需材料重为：
75#浆砌石：
2.43m3
150#砼：
2.72m3
（二）n号坝
1、n号坝断面的拟定
n号坝位于主流上，因此，大坝型式采用浆砌石重力坝，坝体采用75#浆砌石，迎水
面采用30cm厚的150#砼做防渗面板，溢流面采用30cm厚的150#砼进行防冲刷保护，底层
采用50cm厚150#砼与岩基连接。
具体尺寸见n号坝横断面图。
2、n号坝坝体材料用量
每米长坝体所需的材料量为
75#浆砌石：
5.43m3
150#砼：
3.87m3
二、进水闸
（一）1号进水闸
1、进水闸的布置及设计
采用开敞式进水口，进水闸与坝轴线成45°角布置在水坝的右岩，闸址与岩石连接。
进水闸底板高程为201.06米，闸边墙顶高程为203.06m,闸边墙长3.0m，闸门板采用简易的木闸门。
具体尺寸为I号进水闸布置图。
2、进水闸材料用量：
（1）松木闸门板壹套：
厚8cm,长110cm，高160cm。
（2）边墙150#钢筋混凝土：
12.3m3
（3）闸底板75#浆砌石（50cm厚）：
1.5m3
（4）闸底板150#砼（10cm厚）和闸室前截水墙150#砼（20cm厚）共计1.0m3。
（二）n号进水闸
1、进水闸的布置采用开敞式进水口,与大坝同轴线布置在大坝的右岸,闸址与岩石连接,闸底板高程为200.00m，闸边墙高程定为202.60m，闸边墙为5.0m，具体尺寸见n号进水闸立面布置图。
2、进水闸设备及材料用量
（1）启闭机：
采用螺杆式启闭机一台，启闭力为2号，闸门采用平板钢闸门，平面尺寸（b0）为：
1.5>1.2米。
（2）工作桥、边墙150#钢筋混凝土：
38m3
（3）闸底板75#砼（10cm厚）和闸室前截水墙150#砼（20cm厚）：
1.8m3
第二节渠道、渠道建筑、前池和压力管道
一、渠道
（一）1号坝引水渠
1、1号坝引水渠的引用流量
I号坝以上控制的集雨面积为1.5km2,1号坝的引水渠主要引用枯水期I号坝拦截
的枯水期的流量，根据第二章中确定的装机和选择的机型，机组的最大引用流量为
3
0.499m/s,考虑加大渠道断面有利于调节流量，并考虑渠道的沿程渗漏和蒸发损失的流量，最后确定渠道的最大引用流量为0.835m3/s，因此，根据I号坝控制的集雨面积和n号控制
的集雨面积各为1.5KM2和12KM2，确定I号坝引水渠的引用流量为0.15m3/s。
2、引水渠的断面设计
引水渠长220米，渠道采用沿山腰布置，开挖后用150#砼进行浇筑，渠道纵坡采用
3/1000,横断面为矩形断面。
3
由附录n表n—3,渠道边坡采用砼浇筑后，糙率n=0.017，查表10-6,i=1000,
设底宽b=0.5m，用试算法求水深h,假设h=0.4m，则:
渠道过水断面W=b湿周：
x=b2h=0.5+2<0.4=1.3（m）
w
-°2-0.154
水力半径：
R=x
1.3（m）
查附录n表n-2,
当n=0.017,R=0.154m时，C=41.00
JR=0.2汉41汉J0.154汉
验算流速率：
K=WC1000
33
=0.176m/s>Q=0.15m/s,满足要求。
验算流速是否在允许范围内
查附录n,表n-1,对于砼，不冲流速在8m3/s以内，查表10-3，不淤流速为0.42m3/s,计算流速值在允许的范围内，满足要求。
因此，渠道的断面在加上0.2m超高的情况下，宽<高为：
0.5<.6米。
具体尺寸见I
号引水渠断面图。
3、引水渠工程量及衬砌材料用量
每米长土方开挖量为：
2.66m3
每米长所用150#砼为：
0.19m3
每米长所用75#浆砌石为：
0.35m3
（二）n号坝引水渠
1、n号坝引水渠的引用流量
从前面计算分析得知，机组的引用流量为0.499m3/s，则n引水渠的引用流量为
3
0.499m/s。
2、引水渠的断面设计
引水渠长3221米，其中明渠2881米，隧洞340米，渠道沿山腰布置，开挖后山坡土方段用75#浆砌石衬砌后，再用150#砼进行浇筑，岩石段开挖后直接用150#砼进行浇筑，
隧洞段开挖成方圆形后，按边墙衬砌，洞顶按不需衬砌进行设计。
渠道纵坡采用3/1000横
断面为矩形断面。
0.49918.26=9.1123
K=-i（m3/s）
设底宽b=0.8米，用试算法求水深h，假设h=0.8，则:
渠道过水断面W=b0.8=0.64（m2）
渠道湿周：
x=b+2h=0.8+0.8<2=2.4（m）
W=064=0.27
水力半径：
R=X2.4（m）
查附录n表n-2，当n=0.017，R=0.27m时，C=45.85
33
=0.835m/s>Q=0.499m/s，满足要求。
验算流速是否在允许范围内
查附录n，表n-1,对于砼，不冲流速在8m3/s以内，查表10-3，不淤流速为0.42m3/s，计算流速值在允许的范围内，满足要求。
因此在渠道的断面加上0.2m超高的情况下，宽槁为：
0.8<.0米，具体尺寸见n号引水渠断图。
3、引水渠工程量及衬砌材料用量
⑴岩石段
每米长岩石开挖量：
1.996m3
每米长150#砼用量：
0.3m3
⑵山坡土方段
每米长土方开挖量：
4.885m3
每米长150#砼用量：
0.3m3
⑶隧洞段
每米长土方开挖量：
1.80m3
每米长150#砼用量：
0.3m3
二、渠道建筑物
渠道环山绕行，山坡上常有雨水流入，因此，在沿渠地形合适处，如有冲沟的地方，
修建侧向溢流堰或放水闸，并同时将放水闸和排沙闸门结合起来，在排沙闸门处，渠底须凹
下50cm。
根据勘查，需在6处地方修建侧向溢流堰，4处修建排沙闸门。
三、前池
1、前池的布置
根据地形、地质条件及运用要求（包括排沙、泄水等）等方面的综合考虑，前池应布置在天然地基上，前池的总体布置由于受地形限制，为缩短压力水管的长度，将其进水室
和引水渠道布置成直角。
见前池总体布置图。
2、前池控制水位和各部分尺寸的确定
⑴前池控制水位
渠道末端底板高程：
200.00-3.2213=190.337m
渠道末端正常高水位：
190.337+0.80=191.137m
前池正常高水位：
191.137m
进水室的正常水位：
191.137-0.30=190.837m
进水室的最低水位：
190.837-0.2=190.637m
前室的最高水位：
191.137+0.5=191.637m
⑵各部分的尺寸
a.进水室
进水室宽度
假设压力水管的管径为0.6m,进水室净宽一般为压力管径的1.5~1.8倍，即有1.1米
宽就可以，但考虑适当加大前池的宽度，有利于调节流量，最后确定进水室宽度为2.8米。
进水宽长度：
按小型水电站2—5米选择，选定该站进水室长度为4.0米，进水室底板高程：
VD
D进度=Z进最低—gCOS〉
式中：
Z进最低一一进水室量低水位。
V――流速，取0.8米/秒
D管径，取0.6m
a――进口处压力水管轴线与水平夹角，水管与压力墙垂直，则COSa=1
前池压力墙和挡水墙的顶部高程
D池顶=Z最高+安全超高
则：
D池顶=191.637+0.4=192.037m
b.前室
前室的宽度：
取与进水室的宽度一样，为2.8m
前室的长度：
一般为前室宽度的2.5~3.0倍，
则为：
1.1>3=3.3米，取4.5米。
c.溢流堰
Q溢
溢流堰前沿长度B=MHo3/2
式中：
Q溢最大下泄流量，为水轮机的最大流量0.826m3
M――流量系数，采用实用剖面堰，取1.7
HO——堰顶水头，取0.3m
0.826
3/2
则B=1.70.3=2.96m，取B=5米。
3、前池挡水墙设计⑴挡水墙尺寸拟定具体尺寸详见前池挡水墙横断面图。
前池挡水墙基础开挖至岩石后，挡水墙迎水面采用20cm厚150#砼作防渗面板，底部
采用20cm厚150#砼作垫层，墙身采用75#浆砌块石进行衬砌。
⑵挡水墙稳定计算
a.抗滑稳定计算
自重W1=1.8）0.52.2=1.98吨
W2=0.62.772.2=3.66吨
W3=1/2M.22.772.2=3.66吨
土压力P土=211.205?
tg?
45-号=0.44吨
水压力P水詔12.872皿12吨
扬压力P扬=寺11.82.87=2.58吨
地基为火成岩，f取0.7
0.71.983.663.66-2.58
=1.03
贝打K抗滑=0.444.12略小于1.05。
由于此处忽略了墙
后的被动土压力，因此，认为可以满足抗滑稳定的要求。
b.抗倾稳定计算
稳定力矩：
19820.9=1.8吨•米
3.661.5=5.49吨•米
3.660.8=2.93吨•米小计：
10.22吨•米
倾覆力矩：
0.44>0.4=0.18吨•米
4.120.96=3.96吨•米
2.581.2=3.1吨•米小计：
7.24吨•米
10.22
贝H,K抗倾=7.24-l.42>K=1.3
满足抗倾稳定的要求。
⑶挡水墙所需材料用量每米长挡水墙所需的材料：
150#砼：
0.5m3
75#浆砌块石：
3.73m3
四、压力管道
1、压力管道的类型及布置方式
根据该电站的技术参数，决定选用钢管作压力管道，压力钢管采用联合供水，并按正向进水的方式，为两台水机供水。
2、压力管道经济直径选择和管壁厚度确定
⑴经济直径选择
5.2Q最大8
D=7H
式中：
Q――压力水管的最大设计流量（m3/s）
H——水电站的毛水头，为144.137m
取D=0.6m
同理，叉管的经济直径为0.6m和0.4m
⑵管壁厚度确定
100H设D
2L1:
:
式中：
H设设计水头（m）
D――钢管内径
2
[S]――钢材允许应力，取975kg/cm
’一一接缝的坚固系数，取0.9
100144.1370.6
o=
29750.9
取S=0.5毫米，加2毫米锈蚀厚度，钢管管壁厚度为7毫米。
同理，叉管的管壁厚度也取7毫米。
3、压力管道的支承方式
压力管道采用露天式钢管，用镇墩和支墩进行支承。
镇墩设五个，分别设在进口转
弯、出口转弯各1个和中间处3个，采用150#砼重力式结构的镇墩。
支墩每隔14米安排一
个，共计12个，底坐采用75#浆砌块石，支墩的支承面包围管径的部分用150#砼。
4、压力钢管及支承结构所需材料
⑴钢管：
根据定型产品，选公称外径630mm，公称厚度7mm的钢管270米，重量
29.174吨。
公称外径630mm，公称壁厚7mm后叉管15米，重量1.621吨。
公称外径426mm，公称壁厚7mm的叉管15米，重量1.093吨。
三项小计31.888吨。
⑵镇墩砼
150#砼每个按底面1.5>1.2米，高2.2米算，5个镇墩共计20m3。
⑶支墩
75#浆砌块石，每个按底面1.2>.0米，高2.2米算，12个支墩共计32m3。
第三节发电厂房
一、厂区总体布置电站厂区主要有厂房、引水管道、尾水架管、主变压器和对外交通线路、管理房等，详见工程枢纽平面布置图。
二、厂房布置由于机组采用的混流式水轮机，而且水轮机和发电机是直联的，由厂家提供的水轮发电的安装布置图可知，机组轴线与厂房纵轴垂直布置，与进水管轴线平行。
把配电盘布置在两机组之间，在厂房尾水管出口一侧。
三、厂房主要尺寸的确定
1、厂房长度根据厂家提供的水轮机安装布置图，考虑大门至机组间的空地留作修理间，取4.0米，则厂房长度为13.5米。
2、厂房宽度
由安装布置图可知，厂房宽度定为8.08米，因此厂房的面积为114.4m2。
第四章临时工程
一、交通工程
该电站有100米对外公路需修建，需回填400m3砂卵石，且需新建仝平板桥一座，
长28米。
二、管理
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