洛河槐沟水电站工程可研报告.docx
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洛河槐沟水电站工程可研报告
第一章综合说明
1.1前言
槐沟河水电站工程位于陕西省白水县北部的门公乡槐沟河村，是白水县洛河规划中的一座梯级电站。
上游衔接规划的张家船水电站，其尾水和已建的王莽寨水电站衔接。
坝址以上控制流域面积21246km2，占全流域面积的79%，是继王莽寨水电站之后洛河梯级开发中装机容量大、条件优越，便于近期实施的水电站之一。
1.2气象、水文特征
1.2.1流域概况
洛河为渭河左岸的一级支流，发源于陕西省定边县白于山南麓，流经我省的吴旗、志丹、甘泉、富县、洛川、黄陵、白水、蒲城、澄城，于大荔县东南注入渭河；干流全长680km，流域面积26905km2，河道平均比降1.5‰，流域呈羽毛形。
坝址位于白水县槐沟河村东北约1km的河道转弯处，厂房位于铁桥下游约300m，距五峰水电站17.3km。
坝址以上控制流域面积21246km2，占全流域面积的79%，占注氵状头水文站控制流域面积25154km2的84.5%。
洛河干流分别在王家村、三眼桥附近进出白水县境，县境内河道落差175m，河长59.5km，比降2.9‰。
流域地貌系由陕北黄土高原和渭北黄土台塬组成，流域植被较差，水土流失严重。
1.2.2气象特征
流域多年平均降水量在400～650mm范围，由北向南递增，降水量年际变化大，年内分布不均，7～9月降水量约占年降水量的50%左右。
多年平均水面蒸发量为1000～1100mm。
多年平均气温在11.4℃，由北向南递增，绝对最高气温39.4℃，绝对最低气温-16.7℃。
冬季盛西北风，夏季多东南风，年平均风速3.4m/s，实测最大风速为25m/s，据白水县气象站统计，初霜10月下旬，终霜3月下旬，无霜期211天。
土壤冰冻以12～2月最为严重，最大冻土层厚度为0.69m。
河流封冻时间11月下旬～2月上旬，解冻时间为2月中旬到3月上旬。
1.2.3水文特征
槐沟河水电站坝址处无水文测站，而在其上下游分别有1952年建站的交口水文站和1933年建的氵状头水文站。
由于洛河径流主要来源于交口以下的中游地区，且槐沟河又与状头同属于一个水文气候区，其降水、径流、暴雨洪水等特性相一致，所以采用状头水文站作为槐沟河水文计算的参证站。
氵状头水文站在1933～1998年66年实测资料中，最大年径流量为20.15亿m3（1964年），最小年径流量为4.383亿m3（1936年），最大与最小值之比为4.6，多年平均径流量为8.77亿m3。
按面积法换算到槐沟河水电站断面，多年平均径流量为7.26亿m3，相应平均流量为23.5m3/s。
槐沟河水电站为4级建筑物，其洪水标准及洪峰流量为：
大坝：
设计洪水30年一遇，相应洪峰流量Q=5400m3/s
校核洪水200年一遇，相应洪峰流量Q=10600m3/s
厂房：
设计洪水20年一遇，相应洪峰流量Q=4380m3/s
校核洪水100年一遇，相应洪峰流量Q=8610m3/s
1.2.4泥沙
洛河为多沙河流，水沙关系基本是水大沙大。
据氵状头站实测泥沙资料统计，最大年输沙量为22000万t（1966年），最小年输沙量为1400万t（1939年），多年平均悬移质输沙量为8524万t，汛期为7848万t，占年输沙量92%，最大含沙量可达1340kg/m3（1945年9月26日），平均含沙量97.1kg/m3。
1.3工程地质
槐沟河水电站为小型电站，地处于鄂尔多斯台向斜南缘边部，南与渭河地堑北部相邻，为一缓倾单斜构造区，无深大断裂通过，第四纪以来属缓慢上升区，历史上未发现大于4级地震，根据《中国地震烈度区划图》，地震基本烈度为Ⅶ度区。
槐沟河水库库容小，回水高程低库区无村庄及重要矿产。
仅有零星耕地。
基本无淹没、浸没问题。
水库两岸无大的滑坡崩塌体及泥石流冲沟，岸边再造及固体径流来源亦无较大影响。
为充分利用设计水头及隧洞引水线路的尽量减短，坝址在河湾转弯地段。
坝址处河床基岩坚硬裸露，岩石弱风化较浅，开挖深度不大。
左岸坝肩较陡，岩石坚硬，左岸有河谷阶地为基座阶地，上覆黄土及砂砾石应挖除。
坝基坝肩无断层，不会产生大的坝基及坝肩的渗漏问题。
基坑开挖中应挖除弱风化带。
本工程引水隧洞通过地段为紫红色长石石细砂岩，该岩层之上为泥质粉砂岩及泥岩，局部可见砂岩中夹泥砂砾岩透镜体。
隧洞穿过地段为基本稳定岩体，虽洞线与岩层夹角仅40°～20°，但属单斜构造，断裂不甚发育，虽有基岩裂隙水，但水量不丰，工程地质条件沿属简单。
隧洞进出口洞脸边坡开挖较陡，应注意施工安全，如需锚固时应及时锚固处理。
压力前池地段基岩较坚硬，考虑到与引水钢管边坡相接，应及时进行防渗及衬砌砼处理，以免漏水。
厂房地基地质条件较简单，因结构需要，开挖深度较大，应注意施工边坡的稳定性，并预先准备数量足够的排水措施。
尾水渠地段基岩以上有第四系松散堆积层，开挖后应及时砼衬砌。
1.4工程任务和规模
槐沟河水电站工程位于白水县境内洛河干流上，该段河流（王家河～狄家河）长40.9km，可开发量为16.5MW，规划为五级开发：
五峰、张家船、槐沟河、王莽寨、狄家河等。
已开发了王莽寨水电站，装机容量2×1.6MW，在建的五峰和待开发的狄家河、槐沟河等电站是开发条件均较优越的电源点。
本工程为无调节的径流式低坝引水式电站。
工程建成后，接入本地电网，可以为电网吸收年电量3400万kwh。
电站设计引用流量为27m3/s，相应下游水位544.6m。
正常尾水位543.8m。
本电站设计装机容量为6600kw，年发电量为3400万kwh利用小时数大于5000h。
1.5工程选址、工程总布置及主要建筑物
1.5.1工程布置选择
本工程是继五峰水电站下游规划的张家船水电站之后的又一个梯级电站。
为获得最大的发电水头，首部枢纽采用溢流坝顶加4m橡胶坝的方案。
设计原则是：
正常情况时，满足梯级电站的运行要求；校核情况时，橡胶放水塌落后泄洪，库区回水不影响库区内西延铁路的安全。
在现场踏勘时曾初步选定了两个坝址、一个厂址：
①上坝址：
位于西延铁路槐沟河隧洞下游200m处；
②下坝址：
位于槐沟河村上游1km处洛河河道转弯出口处；距上坝址约5.1km；
厂址：
位于西延铁路与马家船隧洞下游约200m处，在下游王莽寨水电站库尾以上。
据此拟定了两个方案作出比较：
（1）上坝址方案：
在上坝址处建坝，引水发电系统主要包括上无压隧洞（长约990m）；跨河渡槽（长约115m），下无压隧洞（长约1140m）。
（2）下坝址方案：
在下坝址处建坝，引水发电系统主要包括无压隧洞（长约856.1m），引水明渠109m。
两方案比较，由于坝上移，按洛河河道平均比降1.5‰计算，河床升高△H=5100×1.5‰=7.65m；拦河坝工程量减小；同时，由于库区淤积回水的影响随距离的减少而减小，经估算，上坝址处溢流坝顶高程可比下坝址处溢流坝顶高程提高约1m。
但是，上坝址方案的引水系统远较下坝址方案复杂，引水线路长，水头损失加大；输水建筑物多，造价大幅度增高；同时所需的地形地质勘探工作量也大幅度增加。
下坝址方案引水系统简单，线路短，总体工程量较上坝址方案减小很多。
经技术经济综合比较，本阶段选定下坝址方案为推荐方案。
1.5.2推荐方案的各主要建筑物布置
本电站为低坝引水式无调节电站，根据《防洪标准》GB50201—94，本工程为小型四等，主要建筑物级别为四级，次要建筑物和临时建筑物级别为五级。
挡水坝设计洪水标准30年一遇，相应洪峰流量5400m3/s；校核洪水标准200年一遇，相应洪峰流量10600m3/s。
厂房设计洪水标准20年一遇，相应洪水流量4380m3/s；校核洪水标准100年一遇，相应洪水流量8610m3/s。
（2）拦河坝由河床溢流坝段和右岸副坝组成，河床溢流坝段为浆砌石实用堰，溢流坝顶高程570m。
最大坝高15.5m，坝顶长145m；溢流坝顶部布置3孔泄洪闸和橡胶坝，顶高程574m。
采用面流消能，坝下游采用干砌石防护，宽度为145m，长度为25m。
右岸副坝为浆砌石重力墙后回填土的组合坝，设计为非溢流坝，坝顶高程582.5m，坝长90m。
（3）冲砂槽与引水渠道在进口部分结合布置在左岸，排沙闸位于引水口下游侧，闸门孔口尺寸为4m×4m（宽×高）。
（4）发电引水系统布置于左岸，由无压隧洞、明渠、压力前池和压力管道几个部分组成。
引水口底板高程570.5m，设置拦污栅和工作闸门各一道，孔口尺寸为4m×4m（宽×高）。
无压引水隧洞为城门洞形，净断面尺寸4m×5m，比降1/2000，长856.1m，设计引用流量29.1m3/s。
引水明渠长109m，断面为矩形，尺寸4m×5.5m，比降1/1500。
压力前池长40m，宽20m，深13m，池内正常水位573.59m；在池左侧边墙处设置有宽10m的溢流侧堰，堰顶高程为573.6m；池底部设置有两根DN800mm的冲砂（放空）管。
压力管道布置为单机单管供水，采用承压墙内现浇钢筋砼管形式，管径1.8m，管内流速3.81m/s，单管长32.1m。
（5）电站厂房布置在左岸，为岸边地面明厂房。
副厂房位于压力管道进口承压墙后背坡，布置在主厂房上游侧，安装间布置在主厂房右端。
主厂房长31.82m，宽10.2m，其中安装间长8.84m，高9.6m，主机间长22.98m，高14.2m。
主机房内安装3台HLA551C—LJ—120型水轮发电机组，单机容量为2200kw。
安装高程545m，单机引用流量9.06m3/s。
副厂房设计总长31.82m，安装间高程553.65m，发电机层高程549.45m，分两层布置，顶层地坪与安装间相同，宽6.9m，高5.6m，底层地坪与机房相同，宽4.2m，高4.2m。
1.6机电及金属结构
1.6.1主要机电设备的选型和布置
根据电站的装机容量，水头范围以及电站在系统中的地位和运行方式，选定了3台混流式水轮发电机组：
水轮机：
HLA551C—LJ—1203台
Q设=29.1m3/s
Hmax=28.99m
Hmin=27.77m
Hp=28.38m
发电机：
SF2200—16/26003台
调速器：
YDT—18003台
电动双钩桥式起重机：
16/3.2t1台
1.6.2接入系统方式及主接线方案
根据白水县电网的现状及规划情况，并应业主的要求，电站拟35KV一回出线接入系统，变压器容量为SF10—10000/35。
通过技术经济比较确定本电站采用：
发电机机端接成单母线接线，设两台三相双线图变压器分别开质为35KV和10KV两级电压，35KV出线回，10KV出线一回的主接线方式。
1.6.3金属结构选型和布置
溢流坝段堰顶设15×6.3m泄洪闸3孔。
左岸冲沙闸处设置1孔4m×4m冲沙孔，采用平板闸门。
引水隧洞进水口设置拦污栅1道，在拦污栅下游侧设置平板工作闸门1道；在压力前池电站进水口设置拦污栅1道共3套，快速闸门3套；设置D=800mm闸阀冲沙。
在尾水管出口设置尾水门槽3孔，共用平板尾水闸门2套。
1.7施工
槐沟河水电站位于陕西省白水县门公乡槐沟河村境内的洛河干流上。
电站坝址距白水县城30km。
其中，白水县城到门公乡长22.5km，为已有的三（四）级沥青公路，门公乡到槐沟河村长9km（4km为四级沥青路面，5km为可供小型拖拉机通行的盘沟小道），为已有的乡村小路。
贺苏—坝址临时施工道路已开通。
槐沟河村距坝址1km，为人行小道。
西（安）—延（安）铁路从村旁经过。
电站对外交通便利。
槐沟河水电站为径流引水式发电工程。
电站主要建筑物由浆砌石拦河大坝（最大坝高21m），引水隧洞（长856.1m，横断面尺寸4×5m），引水明渠长109m，断面尺寸4×4.5m）压力前池、引水管道和厂房等组成。
电站装机容量6600kw（3台单机容量为2200kw的混流式机组），主要工程量是：
土方明挖2542m3，石方明挖36914m3，石方洞挖26930m3，砼35604m3，钢筋、钢材840T，浆砌石61029m3，氯丁胶14.6T。
1.7.1施工导流
结合大坝、厂房等主要建筑物的布置特点，并考虑到地形、地质、水文等因素的影响，大坝施工期采用明渠导流方式，厂房施工期采用原河床导流方式。
1.7.2施工交通及施工总布置
①施工交通
对外交通主要工程量有：
槐沟河村至门公乡5km长的盘山道拓宽。
贺苏—槐沟河临时道路整修，槐沟河村至坝址、厂址约3km长四级公路，另外还包括一座长约400的钢筋砼板桥（设计标准为汽—20挂—80）。
场内交通包括2km长施工临时道路和坝区一座长约40m的临时桥梁。
②施工总布置
坝区拌合系统设于坝下游右岸的滩地上，由3台1.2m3的强制式拌合机，500m2的散装水泥库和成品料堆组成，厂区拌合系统位于厂房下游的左岸滩地上，由2台1.2m3强制式拌合机，300m2的散装水泥库和成品料堆组成。
1.7.3施工总进度
本工程施工总工期24个月，其中，施工准备期8个月，主体工程施工期14个月。
发电收尾期2个月。
施工准备期从第1年1月正式开工至第1年9月初主河床截流。
该期内主要施工项目有：
导流明渠、右副坝、引水洞开挖，厂区开挖及基础砼。
汛期停工。
主体工程施工期从第1年9月初到第2年12月底第1台机组发电。
该期内主要施工项目有：
溢流坝段，引水洞衬砌及灌浆，厂房及前池主体砼，金属结构安装，压力钢管及第1台机组安装等。
汛期大坝停工。
1.8水库淹没处理、工程永久地和环境影响评价
1.8.1水库淹没处理及工程永久占地
根据业主提供的资料，在库区内相应回水高程以下无居民和耕地，且在水库正常蓄水位选择中充分考虑了西延铁路的防洪问题，使铁路具有200年一遇的防洪标准，因此水库不存在移民安置、土地赔偿、铁路淹没等问题。
1.8.2环境影响评价
本电站开发任务单一，兴建该电站对环境的有利影表现在发电站的发电效益和对库区气候的改善等方面；其不利影响表现在施工期“三废”排放及施工占地影响。
通过地方政府和施工承包方采取相应安置和防护措施后，上述影响是可以消除的。
因此，从环境影响角度年，没有制约本工程开发的重大环境问题，兴建本电站是可行的。
1.9工程投资估算
1.9.1编制依据
陕西省计委陕计项目[2000]1045号文件《陕西省水利水电工程设计概算编制办法及费用标准》以及《陕西省水利水电建筑工程预算定额》等（以下简称“2000编制办法”及“定额”）。
1.9.2主要技术经济指标
该工程总投资6000万元，固定资产建设投资5475万元，预备费450万元，工程总工期2年，建设期还贷利息75万元。
1.10经济评价
根据投资估算，槐沟河水电站总投资6000万元，固定资产投资为5925万元。
计算期采用20年，其中建设期2年，生产期18年，在还贷期上网电价按0.28元/kw·h计算，还清贷款后的年发电利润为625.3万元。
电站还款资金包括利润和折旧费等，未分配利润可全部都用于还款；这样，电站投入运行后的第8年可还清固定资产贷本息，满足还贷要求，另处，本工程仅在建设期的负债率较高，但随着机组投入运行，资产负债率很快下降。
在还清建设费用贷款本息后，资产负债率很低，并呈逐年下降趋势，计算期末趋于零。
说明本项目的财务上风险小，偿还债务能力较强。
总之，按资金筹集货款年利率5.76%及9年偿还期（含建设期1年），其财务内部收益率为11.58%，大于财务基准收益率8%，同时，财务净现值为645万元，大于零，说明本工程在财务上是可行的。
1.11存在问题及今后工作建议
（1）鉴于本阶段设计成果要求紧迫，时间短促，测量资料、地勘资料不全，下一阶段进一步补充推荐方案坝址、引水洞线、压力前池、压力管道和电站厂房等部必须进行必要的地质勘探和方案比较，为设计提供可靠资料。
（2）本电站装机容量限于时间和资料方面的限制暂按最低方案提出，初步设计将作进一步论证。
（3）由于计算橡胶坝放空塌落泄洪时流量系数是一个关键因素，而本阶段作过坝洪不计算时限于时间和资料不齐全等原因，所选用的流量系数是参考常规工程的取值。
为确保库区西延铁路的安全，建议在下阶段应作进一步试验和仔细研究或进行充分的调研以核实测量系数。
（4）由于厂址下游王莽寨电站相当近，建议下阶段业主对王莽寨电站库区补充必要的测量工作为初步设计提供准确可靠的资料。
1.12工程特性表
第二章水文、泥沙
2.1流域概况
洛河为渭河左岸的一级支流，发源于陕西省定边县白于山南麓，干流经我省的吴旗、志丹、甘泉、富县、洛川、黄陵、白水、蒲城、澄城于大荔县东南注入渭河；全长680km，流域面积26905km2，河道平均比降1.5‰，流域呈羽毛形。
坝址位于白水县槐沟河村东北约1km的河道转弯处，厂房位于铁桥下游约300m，距五峰水电站17.3km。
坝址以上控制流域面积21246km2，占全流域面积的79.0%，占氵状头水文站控制流域面积25154km2的84.5%。
洛河干流分别在王家村、三眼桥附近进出白水县境，县境内河道落差175m，河长59.5km，比降2.9‰。
流域地貌系由陕北黄土高原和渭北黄土台塬组成，流域植被较差，水土流失严重。
（见图2—1）
2.2气象
降水与蒸发：
流域多年平均降水量540mm，降水量年内分布不均，年际变化大，7～9月降水量约占年降水量50%左右。
多年平均水面蒸发量为1000～1100mm。
气温：
本流域年平均气温11.4℃。
据白水县气象站资料统计，最高气温39.4℃，最低气温-16.7℃。
风速、风向：
冬季盛行西北风，夏季多为东南风。
多年平均风速3.4m/s，实测最大风速为25m/s（NNW）。
霜、冻：
据白水县气象站统计，初霜10月下旬，终霜3月下旬，无霜期211天。
土壤冰冻以12～2月最为严重，最大冻土层厚度为0.69m。
水温：
据交口河水文站统计，多年平均水温13.4℃，最高水温多发生在7、8月份，其平均值为25.3℃，最高水温为31.2℃；最低水温0℃，一般发生在11月～1月。
冰情：
据交口河水文站资料，初冰时间为10月下旬到12月上旬；终冰时间为2月下旬到4月上旬；封冻时间为11月下旬到2月上旬；解冻时间为2月上旬到3月上旬；河道实际封冻天数最多为94天，最少为1天，最大冻厚河心平均0.32m，岸边0.36m。
2.3水文资料
槐沟河水电站坝址处无水文测站。
而在其上下游分别有1952年建站的交口水文站和1933年建站的状头水文站。
由于洛河径流主要来源于交口以下的中游地区，且槐沟河又与状头同属于一个水文气候区，其降水、径流、暴雨洪水等特性相一致，所以采用状头水文站作为槐沟河水文计算的参证站。
根据《水利水电工程水文计算规范》，可以将氵状头径流资料按流域面积比例法，移用到槐沟河水电站上。
依据氵状头站1933～1998年66年多年平均径流量8.77亿m3,乘以槐沟河与氵状头流域面积比例系数0.845，即得槐沟河水电站多年平均径流量为7.41亿m3，相应多年流量为23.5m3/s。
2.4径流
水流域径流主要由降水补给，降水受大气环流和季风的影响，河川径流年际变化大，年内分配不均匀。
氵状头水文站在1933～1998年66年实测资料中，最大年径流量为20.15亿m3（1964年），最小年径流量为4.38亿m3（1936年），最大与最小值之比为4.6，多年平均径流量为8.59亿m3，按面积比拟法换算到槐沟河水电站断面，多年平均径流量为7.41亿m3，相应多年平均流量为23.5m3/s。
2.4.1年径流计算
年径流频率计算成果采用氵状头站1933～1998年66年的水文系列进行计算，采用P—Ⅲ型曲线，均值W=8.59亿m3，CV=0.34，CS=2.5CV。
槐沟河电站按面积比拟法求得，其均值7.26亿m3，CV与CS与氵状头相同。
年径流频率计算成果见表2—1。
氵状头站年径流频率曲线见图2—2。
氵状头站不同频率年径流量表
表2—1
P（%）
1
2
5
10
15
20
50
75
85
90
95
径流量（亿m3）
17.09
15.81
14
12.54
11.6
10.82
8.16
6.44
5.8
5.24
4.64
流量（m3/s）
54.2
50.1
44.4
39.8
36.8
34.3
25.9
20.4
18.4
16.6
14.7
槐沟河电站坝址不同频率年径流量表
表2—2
P（%）
1
2
5
10
15
20
50
75
85
90
95
径流量（亿m3）
14.44
13.36
11.83
10.6
9.8
9.14
6.9
5.44
4.9
4.43
3.92
流量（m3/s）
45.8
42.4
37.5
33.6
31.1
29
21.9
17.2
15.5
14
12.4
2.4.2代表段选择
按规范规定，代表段均值、变差系数应与长系列接近。
选择氵状头站1966—1998年33年径流系列作为代表段。
氵状头站33年径系列均值为8.58亿m3，CV=0.29，与1933—1998年长系列均值8.59亿m3，CV=0.34接近，且包括平、枯、丰水年，并且是两个完整地周期。
由于计算技术的发展，本次采用1954—1998年全部径流系列作为水能计算依据。
槐沟河电站坝址径流年内日分配采用氵状头站径流的年内分配系数乘以槐沟河的年径流计算。
2.5洪水
2.5.1洪水特性及最大洪峰流量的采用
洛河流域的洪水系暴雨形成，而且，一般暴雨和局部暴雨居多。
经对洛河交口——氵状头河段1952年～1994年43年洪水资料分析，洪峰流量与流域面积无明显关系。
其中13年洪水，年最大洪峰流量自上而下递增，占30%；而30年洪水，年最大洪峰流量自上而下递减，占70%。
即多数年的洪水随面积增加而减小。
槐沟河水电站是本河段梯级，且与氵状头站面积仅差15.5%，因此，槐沟河水电站洪水，如同本河段五峰、狄家河等梯级一样，可以直接引用氵状头洪峰流量频率计算成果。
槐沟河水电站年最大洪峰流量频率计算表见表2—3，氵状头年最大洪峰流量频率曲线见图2—3。
槐沟河水电站最大洪峰流量计算成果表
表2—3
计算值
采用值
频率（P%）
Q
（m3/s）
CV
CS
Q
（m3/s）
CV
CS
0.5
1
2
3.3
5
10
20
50
1197
1.25
3CV
1200
1.4
3CV
10600
8610
6720
5400
4380
2810
1560
720
2.5.2槐沟河水电站设计洪水
槐沟河水电站为4级建筑物，其洪水标准及洪峰流量见表2—4。
槐沟河水电站设计洪水
表2—4
建筑物及断面
洪水标准
洪峰流量（m3/s）
备注
大坝
设计洪水（P=3.3%）30年一遇
校核洪水（P=0.5%）200年一遇
5400
10600
厂房
设计洪水（P=5%）20年一遇
校核洪水（P=1%）100年一遇
4380
8610
根据洪水规律及施工期的防洪需要，对11～3月、11～4月及11～5月等分期洪水进行了分析。
采用氵状头站实测流量资料，在分期内选取最大值，分期设计洪水的统计参数计算和适线原则与最大洪水计算相同。
各分期设计洪水频率计算成果见表2—5，其频率曲线见图2—4。
槐沟河水电站分期设计洪水计算成果表
表2—5
分期
（月）
统计参数
频率（P%）
Q
CV
CS/CV
1
2
5
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