水电站扩容改建项目工程施工组织设计.docx
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水电站扩容改建项目工程施工组织设计
水电站扩容改建项目工程
施工组织设计
1、综合说明
XX电站位于XX镇境内，距XX镇政府所在地19KM左右，有公路通至库尾，坝址至厂房需走2.0KM的山路，交通不便。
1.1概况
1.1.1项目背景
XX电站座落于XX县XX乡羊皮坑上，修建于20世纪70年代，经2009年技改后装机容量1200KW。
根据地形，本电站水库坝址至厂址区间还蕴藏着一定量的水能，可以将其并入，进行更新改造（增效扩容）开发。
XX电站更新改造（增效扩容）工程是基于原电站的基础上，在原拦河坝下游约0.5Km主河道上修建二级坝，原水库弃水进行再调节，并增加无名小坑、木瓜坑、西山坑三处引水，扩大原电站装机容量的水电开发项目。
1.1.2自然条件
XX电站原拦河坝址位于招树坑村下游300m处的主河道上，控制集雨面积14km2，二级坝址位于其下游0.5Km，两坝区间集雨面积0.31km2。
本次扩建工程，二级大坝坝址以上控制集雨面积14.31km2，河流长度6.5Km，河道平均比降6.25％；厂址位于大羽田，厂址处控制集雨面积22.4km2，主流长度12.5km，河道平均比降4.52％；无名小坑、木瓜坑、西山坑引水面积分别为0.47km2、2.84km2、2.72km2；属瓯江水系。
羊皮坑流域属亚热带季风气候区，冬夏季风交替显著，气温适中，雨量充沛，日照充足，无霜期长，四季分明。
流域内林木茂盛，植被良好，多年平均降雨量1920mm，多年平均径流深1216mm。
流域内山地连绵，其海拔大多500～1000米之间，山势较陡，河谷狭窄，水流急短，河曲发育，多呈“V”字型。
坝区河段，河床坡降变缓，河谷较宽，属“V”型河谷。
两岸山高坡徒、基岩裸露。
工程区出露地层岩性主要为侏罗上统火山碎屑岩组成，其次为第四系堆积物.由老至新简述如下：
1．侏罗系上统西山头组（J3X）：
青灰色熔结凝灰岩、灰绿色含角砾玻屑、晶屑熔结凝灰岩、灰紫色含角砾玻屑凝灰岩。
2．第四系堆积物（Q4）
冲积层（ALQ4）:
主要由松散砂、卵石、孤石、漂石组成，结构松散，透水性强，沿河床分布。
坡积层（ALQ4）：
由灰黄~灰褐色，含碎石，块石及砂的粉质粘土和含泥粉砂粘土组成，分布于缓坡地及山岙地段。
人工堆积（RQ4）：
块石、碎石、粘土等组成，主要分布于大坝以及公路下边坡。
根据国家质量技术监督局发布的《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），工作区位于地震动峰值加速度为0.5g分区，场地震动反应谱特征周期为0.35s，对应地震基本烈度为VI度，属相对稳定区域。
1.1.3设计任务
XX县水利水电勘测设计所受XX电站的委托，收集基本资料，现场踏勘后，对其更新改造（增效扩容）初步设计。
1.2工程任务和规模
1.2.1工程任务
本枢纽工程范围以及下游无重要的防洪保护对象，兴利用水量也很少，本工程的任务为发电。
1.2.2水利和功能
1、推荐正常蓄水位691.00米。
2、羊皮坑二级水库死水位：
671.00米。
3、根据厂房前河道平时过流、发电流量抬高水位，确定正常发电尾水位：
520.00米，发电机组安装高程521.90m。
4、径流调节和年电能计算
一级水库弃水、区间和引水的天然来水，采用三个代表年的逐日入库流量，扣除水量蒸发渗漏损失流量△q=0.02m3/s，进行逐日调节计算。
并结合厂家提供的机电设备实际效率。
5、装机容量选择
装机容量比较3×500千瓦、3×630千瓦、3×800三个设计，推荐装机3×630千瓦设计。
6、水轮机额定工作水头
（1）水电站特征水头：
最大发电工作水头：
165.00米，最小发电工作水头149.00米。
加权平均工作水头：
162.00米。
（2）水轮机机型及台数
水轮机机型选择后确定为：
XJA-W-50A/1×11.5三台。
7、电能计算成果
本电站装机1890千瓦，多年平均发电量305.82万度，其中峰电178.40万度，谷电127.42万度，多年平均发电用水量943.89万m3，多年平均水量利用率73.22%。
1.3枢纽布置及主要建筑物
1.3.1工程等级及设计标准
XX电站更新改造（增效扩容）装机3×630千瓦，羊玻坑二级水库正常库容38.54万米3。
按《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000规定本工程列为五等水电枢纽，拦河坝、输水系统、厂房、升压站等为5级建筑物。
拦河坝洪水标准：
30年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。
厂房洪水标准：
30年一遇洪水设计，50年一遇洪水校核。
1.3.2工程布置设计
XX电站更新改造（增效扩容）工程主要由二级大坝、输水隧洞、引水隧洞、压力管道、发电厂房、升压站及生活区等组成，其中厂房、升压站在原有基础上扩建，其余工程均新建。
二级大坝坝址位于原大坝下游0.5Km处。
该处河床宽约20m，河谷呈“U”型，两岸地形较对称，岸坡均约为45°，且山体雄厚，适宜修建30m左右高的拱坝。
厂址采用原厂址，仍位于大羽田，根据地形及建筑物布置，厂房向上游延伸扩建。
1.3.3主要建筑物
（1）二级拦河坝
坝顶高程695.00m，防浪墙顶高程696.20m，底拱圈高程665.00m，拱圈高30.0m。
拦河坝采用单圆心双曲等厚拱坝，坝体材料为C20W6埋石混凝土。
拱冠梁顶部厚2.50m，底部厚5.00m。
拱冠梁厚高比为0.167，在0.15～0.35之间，属于一般拱坝。
坝顶中心线弧长102.52m，弧高比为3.417。
大坝上游面最大倒悬度为1:
0.333，下游面最大倒悬度为1:
0.257。
（2）输水隧洞
输水隧洞轴线沿剥蚀为主的山体布置，轴线侧向围岩控制在30～400m范围。
主隧洞采用压力洞，进口选在二级大坝坝址上游50m左右处，出口选在赤峰岭，全长452.28m，考虑作为机械设备运输交通道路，开挖断面采用“城门型洞”，洞宽2.0米，上部圆孤半径1.414米，中心角为90度。
引水隧洞采用无压洞，开挖断面同主隧洞，全长1942.62（包括明渠长50m），其主要有西山坑引水隧洞652.35m、木瓜坑无名小坑引水隧洞1290.27m（木瓜坑740.45m、无名小坑499.82m，中间设50m明渠连接）组成。
（3）压力钢管
管线沿覆盖层较薄的山岙布置，明钢管敷设，总长370.5m，材料采用A3钢，管径0.9m，壁厚6～12mm。
（4）发电厂房及升压站
本电站发电厂房位于羊皮坑上的大羽田村，厂房平面尺寸18.24×8.40米2，厂房地面高程521.0米，机组安装高程521.90米。
机组轴线与厂房纵线平行，机组间距5.5米，二机组间净空2.2米。
升压站紧靠厂房下游，平面尺寸：
9.0×5.0米2。
地面高程520.90米。
1.3.4工程管理
电站扩建增加管理和运行人员编制为7人，其中电站生产人员6人，工程管理和经营人员1人。
本工程永久性管理用房为办公用房及生活、文件、福利用房，建筑面积200m2。
1.4水力机械、电工、金属结构
1.4.1水力机械
本电站装机3×630千瓦，电站最大工作水头165.00米，最小工作水头149.00米，加权平均工作水头162.00米。
水轮机选用型号为XJA-W-50A/1×11.5三台，配SFW-630-6/990发电机三台。
配Z941H-2.5Dg400闸阀三只。
1.4.2电气工程
本电站推荐装机容量为3×630千瓦，机组为低压出线（Ue=0.4kv），经主变升压后与35kv系统连接。
经计算，与35kv系统连接线路采用LGJ-35钢芯铝铰线。
本电站输出电量通过35kv线路送至前村变电所。
电站的电气主接线从经济性考虑采用低压接线方式，采用三机两变的单元接线与扩大单元接线结合的接线方式。
升高电压侧采用单母线接线（高压侧电压等级为35kv），出线一回，采用LGJ-35钢芯铝绞线与系统连接。
线路侧装设六氟化硫开关一台，主变高压侧装设跌式熔断器。
发电机控制屏参照BKSF-82设计，利用空气开关进行同期并网。
厂用电系统从高压侧通过一台20KVA的厂用变引出。
1.5施工组织设计
1.5.1施工条件
电站距XX镇19KM左右，有公路通至库尾，坝址至厂房需走2.0Km的山路，交通不便。
施工用电：
坝址、厂址、引水附近均有10KV高压线通过，施工用电需设100kvA 变压器3台。
施工用水：
设泵从溪流取水。
工程枢纽区内河床堆积以（漂）卵石为主，河床宽20～30m，第四系冲积（漂）卵石覆盖较厚，坝址至厂址之间河床蕴藏一定含量的砂砾料，工程所用黄砂可以直接开采筛分取用，其质量含量均满足工程要求。
工程所需碎石可利用隧洞开挖洞碴轧制利用。
所需块石，一般均可于各建筑物附近运距500m之内找到石质良好料场。
由于本工程粘土料用量不大，基础施工围堰所需少量粘土料需从外地运入。
水泥、钢材由市场供应。
所需木材由当地市场采购。
1.5.2施工导流
导流标准：
本工程拦河坝为5级建筑物，施工期临时渡汛洪水标准为5年一遇。
本工程坝址处河道宽度为20米左右，采用分期导流。
根据地形条件，XX电站二级拦水坝的布置，先围右岸，左岸河床导流；待右岸坝体完成后再围左岸，水流从放空管经过。
大坝浇筑采用导流孔导流。
围堰采用半包围式粘土草包围堰，围堰高度2米，围堰宽度1m，围堰内基坑排水采用设泵抽水排至下游。
本工程厂区外侧沿岸需修建防洪堤，厂区导流利用防洪堤作为围堰。
先建厂区防洪堤以形成厂房基坑。
1.5.3施工总进度
本工程施工总工期为12个月。
设计2012年12月开工至2013年11月完工。
1.6水库淹没、占地和环境保护
1.6.1水库淹没、占地
本工程淹没实物指标由XX电站实地调查：
水库淹没范围内没有移民，无耕地淹没，淹没山林13.5亩；坝区占用1亩；压力管线占用1.5亩；厂区占用1亩；弃碴场占用土地1.5亩。
水库淹没补偿13.5万元。
工程占地为农村集体土地，以租代征形式，不列入概算。
1.6.2环境保护
XX电站更新改造（增效扩容）工程的建设，对环境无较大的影响，考虑到还存在的局部影响环保投资估计1.50万元。
水保投资，本工程建筑物总占地5亩，占地为林地和草地，水土保持补偿费按2.0元/m2收取，共计水土保持补偿费0.67万元。
干砌石挡墙工程量400m3，按单价150元/m3计算，工程措施投资6万元；绿化草仔投资按2元/m2计算，弃碴场面积1000m2，植物措施投资0.2万元。
共计水保设计投资估算为6.87万元。
XX电站更新改造（增效扩容）工程建设对环境的影响是局部的、次要的，主要影响是施工期间的“废水、废气、废碴”，经过妥善处理将影响降到最低。
1.7设计概算与经济评价
本工程设计概算静态总投资950.38万元，动态总投资968.08万元。
财务内部收益为11.58%，大于规程要求的10%，国民经济评价中的经济收益率为12.56%，大于规程要求的12%。
因此本工程经济效益一般。
工程特性表
分类
名称
单位
数量
备注
一、
水
文
1、二级坝址控制集雨面积
Km2
14.31
2、二级坝址以上主流长度
Km
6.5
3、区间多年平均年径流量
万m3
37.69
4、区间多年平均流量
m3/s
0.012
5、拦河坝P=3.33%设计洪水流量
m3/s
256.57
6、拦河坝P=0.5%校核洪水流量
m3/s
364.07
7、厂址控制集雨面积
Km2
22.40
8、厂址控制河道长度
Km
12.5
9、厂房P=3.33%设计洪水流量
m3/s
278.60
10、厂房P=2%校核洪水流量
m3/s
313.29
二、
水
库
1、水库水位
校核洪水位（P=0.5%）
m
694.90
设计洪水位（P=3.33%）
m
694.07
正常蓄水位
m
691.00
发电最低消落水位
m
675.00
死水位
m
671.00
2、水库库容
总库容
m3
489823
正常库容
m3
385429
调节库容
m3
382743
死库容
m3
2686
3、调节特性
周调节
4、水量利用系数
%
73.22
三、
工程效益指标
1、装机容量
KW
1890
2、年平均发电量
万度
305.82
峰时发电量
万度
178.40
谷时发电量
万度
127.42
3、年利用小时
h
1618.1
四、
淹没及永久性占地
1、水库淹没林地
M2
9000
2、永久占地
M2
2333.3
3、临时施工用地
M2
1800
4、弃碴场
M2
1000
工程特性表
分类
名称
单位
数量
备注
五、
主
要
建
筑
物
1、拦水坝
坝体型式
双曲拱坝
溢流形式
自由溢流
溢流曲线
WES
溢流长度
m
25
坝长
m
102.52
最大堰高
m
30
2、输水隧洞
洞径
m
2.0×2.2
洞长
m
452.28
3、压力钢管
管径
mm
800
管长
m
370.50
管材
A3钢
4、厂房
主厂房尺寸：
长×宽
m×m
8.4×18.24
升压站
m×m
5×9
机组安装高程
m
521.90
六、
机
电
设
备
1、水轮机XJA-W-50A/1×11.5台数
台
2
额定转速
r/min
1000
设计水头
m
162.00
设计流量
m3/s
1.62
2、发电机SFW630-6/990台数
台
3
七、
施
工
特
性
1、施工动力
变压器容量
KVA
100
3台
2、施工导流
导流型式
分期导流
围堰型式
土石围岩
导流孔尺寸
mm
300
施工总工期
年
1
工程特性表
分类
名称
单位
数量
备注
八、
经
济
指
标
1、工程静态投资
万元
950.38
2、工程总投资
万元
968.08
3、年发电量收入
万元
130.05
4、单位电能投资
元/度
3.11
5、单位千瓦投资
元/KW
5028
7、财务内部收益率
%
11.58
8、国民经济内部收益率
%
12.56
9、贷款偿还年限
年
4.14
2、水文
2.1流域概况
XX电站座落于XX县XX乡羊皮坑上，修建于20世纪70年代，经2009年技改后装机容量1200KW。
根据地形，本电站水库坝址至厂址区间还蕴藏着一定量的水能，可以将其并入，进行更新改造（增效扩容）开发。
XX电站更新改造（增效扩容）工程是基于原电站的基础上，在原拦河坝下游约0.5Km主河道上修建二级坝，原水库弃水进行再调节，并增加无名小坑、木瓜坑、西山坑三处引水，扩大原电站装机容量的水电开发项目。
原拦河坝址位于招树坑村下游300m处的主河道上，控制集雨面积14km2，二级坝址位于其下游0.5Km，两坝区间集雨面积0.31km2。
本次扩建工程，二级大坝坝址以上控制集雨面积14.31km2，河流长度6.5Km，河道平均比降6.25％；厂址位于大羽田，厂址处控制集雨面积22.4km2，主流长度12.5km，河道平均比降4.52％；无名小坑、木瓜坑、西山坑引水面积分别为0.47km2、2.84km2、2.72km2；属瓯江水系。
2.2降水特性
羊皮坑流域属亚热带季风气候区，冬夏季风交替显著，气温适中，雨量充沛，日照充足，无霜期长，四季分明。
流域内林木茂盛，植被良好，多年平均降雨量1920mm，多年平均径流深1215mm。
全年降雨具有明显的季节性变化，通常春末夏初，副高压逐渐加强与北方冷空气交绥、静止锋在此徘徊，形成历时较长的阴雨天气，称梅雨期（4月16日～7月15日）；而夏秋季节，则处于副高压控制下，台风盛行。
当遇台风袭击时，会出现狂风暴雨，是造成本流域暴雨的主要天气系统，俗称台风期（7月16日～10月15日）；冬季受西伯利亚高压控制，天气以晴冷为主，当冷空气南下时形成寒潮，常伴有雨雪出现，春季大陆冷高压开始衰退，副高压北上，致使锋面气旋活动频繁，雨量稍有增大，称非汛期（10月16日～次年4月15日）。
2.3气象特征
羊皮坑流域无气象观测站，邻近流域盘溪有前村气象哨，但仅观测气温一项资料，系列仅为8年（1977年～1984年），月平均最高气温29.1℃。
观测项目移用XX气象站观测资料，见表2-1。
表2-1XX气象站逐月气象要素特征值表
月份
平均
气温
（℃）
平均
水汽压
（hPa）
平均相
对湿度
（％）
平均
蒸发量
（mm）
平均
风速
（m/s）
最大
风速
（m/s）
最大风
速相应
风向
1
5.0
7.0
79
48.1
1.2
9.3
NNW
2
6.5
8.0
80
50.4
1.4
13.0
N
3
10.8
10.4
79
78.8
1.5
16.7
N
4
16.8
14.8
77
116.8
1.4
13.0
NNW
5
21.2
19.5
78
143.0
1.3
13.0
N
6
25.0
25.1
80
153.1
1.2
10.7
NNW
7
28.7
28.7
75
230.8
1.4
14.0
E
8
27.8
27.8
76
204.1
1.4
19.3
W
9
23.4
23.1
81
136.0
1.2
11.3
N
10
18.4
17.0
80
106.4
1.2
10.7
NNW
11
12.3
11.5
79
73.3
1.1
11.0
NW
12
6.8
7.6
76
61.6
1.1
10.7
W
年
16.9
16.7
78
1402.2
1.3
19.3
W
2.4径流
2.4.1年径流量
坝址无实测流量资料可供径流分析计算，故只有采用参证站间接推求。
2000年《XX水库除险加固工程·初步设计》曾经对XX水库1966年～1998年共33年年径流系列及年平均流量系列进行推求。
XX水库坝址以上集水面积20.1km2，主流长度6.9Km，河道平均比降11.17‰，与设计流域相邻，气象条件较为一致，流域下垫面情况也较为相似，所以采用水文比拟法，假定两流域径流系数α设与α参相等，均为0.633，推求XX电站原坝址～二级坝址区间0.31km2流域1966～1998年年平均流量系列，见表2-2。
表2-2设计流域1966～1998年年平均流量表
年份
年平均流量
年份
年平均流量
年份
年平均流量
1966
0.011
1977
0.010
1988
0.010
1967
0.007
1978
0.006
1989
0.017
1968
0.010
1979
0.006
1990
0.019
1969
0.016
1980
0.008
1991
0.008
1970
0.014
1981
0.009
1992
0.019
1971
0.008
1982
0.009
1993
0.010
1972
0.013
1983
0.013
1994
0.016
1973
0.013
1984
0.012
1995
0.013
1974
0.014
1985
0.011
1996
0.012
1975
0.021
1986
0.008
1997
0.013
1976
0.009
1987
0.014
1998
0.014
2.4.2设计代表年径流
对羊皮坑二级水库坝址1966～1998年平均径流量进行频率计算后，采用参数为：
Q均＝0.012m3/s，CV＝0.32，CS/CV＝2.12。
本电站设计保证率为90%。
丰、平、枯相应频率分别为10%、50%、90%，计算得出丰、平、枯三个设计代表年径流量分别为：
丰水年；Q（P=10%）=0.017m3/s
平水年；Q（P=50%）=0.011m3/s
枯水年；Q（P=90%）=0.007m3/s
表2-3羊皮坑二级水库典型年径流特征值表
代表年
p（%）
丰水年
10%
平水年
50%
枯水年
90%
平均值
年平均流量Q
0.017
0.011
0.007
0.012
年径流总量（万m3）
53.57
36.21
23.29
37.69
径流深（mm）
1728
1168
751
1216
2.4.3设计代表年逐日流量
设计代表年日流量采用XX水库代表年逐日流量进行水文比拟后，求得羊皮坑一级坝以上流域、羊皮坑一、二级坝区间、无名小坑引水、木瓜坑引水、西山坑引水设计代表年日流量，见表2-4～2-18。
表2-4羊皮坑一级坝以上丰水年（P＝10％）逐日流量表
日\月
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
0.171
0.096
0.069
0.067
0.690
0.156
2.308
0.389
0.111
0.143
0.224
0.125
2
0.155
0.093
0.082
0.055
1.025
0.122
3.403
0.231
0.101
0.175
0.181
0.089
3
0.131
0.084
0.093
0.045
0.471
0.106
4.268
1.986
1.692
0.572
0.154
0.081
4
0.124
0.421
0.309
0.044
0.345
0.102
3.242
2.961
0.482
1.076
0.177
0.079
5
0.119
0.448
0.255
0.057
1.328
2.558
1.614
0.773
0.215
0.679
0.150
0.077
6
0.127
0.848
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