阿斯坳电站扩建可行性研究报告.docx
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阿斯坳电站扩建可行性研究报告
湖南省永兴县
阿斯坳电站扩建可行性
研
究
报
告
二OO七年十一月
阿斯坳电站扩建综合特性表
序号
名称
单位
数量
备注
一
流域特性
1
坝址以上流域面积
平方公里
14.5
2
控制干流长度
公里
11
3
利用水文年限
年
20
4
河流径流特性
多年平均流量
秒立方米
0.55
30年一遇洪峰流量
秒立方米
101
300年一遇洪峰流量
秒立方米
160
二
枢纽工程特性
1
坝址地层岩性
花岗岩
2
拦河坝
坝型
圬工重力坝
坝轴线长
米
45.4
其中：
溢流坝段
米
12
挡水坝段
米
33.4
坝顶宽
米
3.7
3
引水建筑物
设计引用流量
秒立方米
1.3
隧洞：
底宽
米
1.5
正常水深
米
1.2
坡降
1/1000
隧洞长
米
1086
渠道：
宽
米
1.5
高
米
1.5
坡降
1/1000
渠道长
米
312
前池：
蓄水量
立方米
746
压力管道：
根数
2
每根管长
米
386
直经
米
0.53
新管道0.63
四
机电
1
电站特性
装机容量
千瓦
1270
最大工作水头
米
150
最小工作水头
米
135
平均水头
米
141
最大引用流量
秒立方米
1.3
保证出力
千瓦
348
年发电量
万千瓦时
410
2
水轮机
型号
XJ02-W-40/1*9
台数
台
2
额定出力
千瓦
354
设计水头
米
140
额定转速
转/分
1000
3
发电机
SFW320-6/850
台数
台
2
额定转速
转/分
1000
额定出力
千瓦
320
电压
伏
400
4
升压站
主变
台
2
S9-800-11/0.4
五
扩建机电特性
1
电站特性
装机容量
千瓦
630
最大工作水头
米
150
最小工作水头
米
135
平均水头
米
141
最大引用流量
秒立方米
0.65
保证出力
千瓦
348
年发电量
万千瓦时
150
2
水轮机
XJ02-W-50/1*12.5
型号
台数
台
4
额定出力
千瓦
678
设计水头
米
45
额定转速
转/分
600
3
发电机
SFW630-6/990
台数
台
1
额定转速
转/分
1000
额定出力
千瓦
630
电压
伏
400
4
升压站
主变
台
2
S11-800-11/0.4
五
经济指标
1
技改总投资
296.5
土建工程
元
175.378
机电设备及安装工程
元
53.5314
其它费
元
29．15
2
电站实际增加容量
KW
630
3
可增加发电量
万千瓦时
150
4
财务内部收益率
%
11.6%
5
上网电价
元/度
0.28
第一章综合说明
1.1绪言
永兴县阿斯坳电站工程位于永兴县七甲乡境内八甲上游，电站所在地属山区地貌。
阿斯坳电站控制流域面积14.5Km2，多年平均流量为0.55m3/S，电站最高水头150m，最低水头135m，平均水头141m，保证出力348KW。
厂房内布置2×320KW卧式发电机组，XJ02-W-40/1*9型水轮机配SFW320-6/850发电机，单机引用流量0.318m3/S。
于1974年动工，1976年发电，设计装机2*200KW，设计年发电量220万KWh，实际发电量为160万度，1997年进行改造，将装机容量增加到2×320KW，年发电量达到240万KWH。
阿斯坳电站由于是在特定的历史条件下上马，技术力量薄弱而且施工队伍大多由民工组成，施工中留下的缺陷较多。
设备陈旧老化，大部分机电设备系淘汰产品，备品备件难以购买，影响电站正常运行。
1997年进行改造，淘汰了旧设备，但渠道未得到根治，从90年代初每年到丰水季节，渠道不是漏水造成渠道倒塌，就是山体上下滑坡造成渠道倒塌。
经过31年来的运行情况来看，该点水量充沛，水电站弃水时间长，水力资源未充分利用，根据水文计算电站可装机1200KW，电站扩建从资源来看是完全可行的。
乡政府、电站和水利局有关人员通过实地考察科学论证，电站扩建是可行的。
1.2水文
坝址以上干流长11公里，干流平均坡降8.5%，流域面积14.5平方公里。
本流域地处中亚热带季风湿润气候区，属长江中游温湿气候，四季分明，雨量充沛，历年平均气温为17.6℃，元月最冷，月平均气温为5.8℃，七月最热，月平均气温为28.8℃，整个流域平均降雨量1589.8mm，本流域植被良好，雨量较丰富，河川径流分配较均匀。
经计算，坝址处多年平均流量0.55m3/s。
本工程所在流域无实测水文资料，故推求洪水采用《湖南省暴雨洪水查算手册》中一系列表、图、公示得计算成果，由设计暴雨推算洪峰流量。
三十年一遇洪水过程，其洪峰流量为Q3.3%=101m3/S，三百年一遇洪水过程，其洪峰流量为Q0.33%=160m3/S。
1.3工程地质
阿斯坳电站位于永乐江的上游,湘赣边境罗宵山脉的西缘,低山地区,标高300米到900米,比高200至500米,山顶呈园锥形,山线呈波状,多呈不规则延伸,山坡坡度25~31度,河谷呈V字形与U字形之间,河床多弯曲，心滩与岸滩较陡，河谷坡降35.5%，基岩主要是岩浆岩，为加里东期第一、第二次侵入体，呈岩盘状。
岩性为灰白色中粒黑云母斑状二长花岗岩，一般风化多呈纲纹状，风化深度15~50米，伏状厚5~10米，多为重砂质土，易产生泥化，山坡稳定性较差。
但植被较好，地面复盖率达75%，多为杉、松、灌从及楠。
本电站地质构造：
处于万洋山——彭公庙第Ⅱ巨形隆起带，大湖仙至龙山的西翼，为华夏系构造体系，构造线为北西向。
以北北西向压性断裂较发育，F1断层走向350℃，倾向80℃倾角85度，断层宽2.1—5.6米，断距0.5-0.8米,充填物质多重砂土及碎屑岩块。
节理裂隙以走向0—10度、40—60度、100-12度、150-160度较发育，其中：
150-160度一组倾向南西倾角61度。
40-60度为御荷节理，倾向南东、北西倾角25-31度，这两组裂隙对工程影响较大，一则影响在基的抗滑稳定，二则影响山坡的稳定。
100-120度与河谷正交倾向北东倾角85度。
黑云母斑状二长花岗岩。
因物质成分和结构的差异性，一般易风化，其中：
巨风化、强风化深5-15米，弱风化、微弱风化到新鲜岩石15-25米，但因地形坡向不同，亦有差异。
风化岩石的裂隙率一般为5-8条/米，多为张开裂隙，新鲜岩石裂隙率为0.7条/米，为闭合裂隙，一般地下水沿新鲜岩石面运动，外治河水。
本电站具有巨厚的分水岭，北、东向地势高，水流自南东向、北西方向流动，北面分水岭厚2500米左右，无较大裂隙与库相联通。
根据有史记载，本区为少震区。
仅于1640年冬发生过四级地震，震中在永兴郴州。
近期有地震两次，一次1974年12月震级1.8级，另一次1975年9月27日震级1.1级。
新鲜花岗岩力学指标，容重2.53G/CM，比重2.6，孔隙率0.4%，吸水率0.4%，抗压强度：
干抗压1800KG/Cm2，湿抗压1000，软化系数0.72，摩擦系数0.7，弹性模量33×10，坚固系数8泊桑比0.2。
从本电站岩石裂隙发育规律分析0-10、40-50、150-160度三组对坝体及山坡均不利，其倾角25-61度，倾向河床及下游，半风化区裂隙率5-7条/米，新鲜岩石区裂隙率2-3条/米，据此摩擦系数建议采用0.65为宜。
1.4扩建缘由和范围
1.4.1扩建缘由
经过31年来的运行情况来看，该点水量充沛，水电站弃水时间长，水力资源未充分利用，根据水文计算电站可装机1200KW，电站扩建从资源来看是完全可行的。
电站渠道全线倒塌严重，个别地方已多次倒塌，渠道漏水极为严重，在原渠道线上进行改造已经是不可能的事，改道是事在必行。
乡政府、电站和水利局有关人员通过实地考察科学论证，电站在改造渠道过程中对电站进行扩建是可行的。
1.4.2扩建范围
根据电站现状，拟在老电站厂房侧边新增一台630KW的机组，新增一台800KVA主变。
新开一条长1086米隧洞。
新开一条长312米渠道。
新加一条长386米直ф630的压力钢管。
新建一座长8.5米、宽7.8米、高4.8米的厂房。
1.5扩建方案
1.5.1水工建筑物
阿斯坳电站位于永兴县七甲乡，距离七甲乡政府较近，阿斯坳电站主要供电对象为七甲乡，该电站为七甲乡骨干电站之一。
根据阿斯坳电站设计说明书：
设计保证率75%的情况下，经过3个代表年逐月平均流量的计算，得保证出力348KW。
电站设计装机2×320+630KW，年发电量410万kwh，年利用小时数3200h。
运行特性：
多年平均流量0.55m3/s，最大发电引用流量1.25m3/s，电站最大水头150m，最小水头135m，设计水头141m，设计保证率75%，保证出力348KW，多年平均发电量410万kwh。
工程总体布置及主要建筑物
电站由拦河坝，隧洞、引水渠道、前池、电站厂房、升压站组成。
拦河坝为浆砌石重力坝，由挡水坝和溢流坝组成，总长45.4米，其中挡水坝长33.4米，溢流坝长12米。
引水工程由进水闸和引水渠组成。
引水渠长1820米，渠道采用矩形断面。
前池长11.4米，宽11.9米，水深5.5米，容积746立方米。
压力管道长386米，直径450MM。
厂区由前池、厂房、升压站组成，厂房内安装2台斜击式水轮发电机组，升压站紧靠厂房右侧布置。
改造土建项目：
大坝位于王家村雷公咀，距电站1820米，大坝为一浆砌石坝，现坝体良好不需维修和加高。
渠道因扩建成后，过流量增加一倍，原有渠道不能满足要求，重新开挖一条隧洞，隧洞尺寸为1.5×1.7（宽×高）米，长1086米，坡陡为1/1000，重新开挖一段312米的渠道，渠道尺寸为1.5×1.5（宽×高）米。
新加一条长386米、皮厚7MM、直径630MM的压力钢管。
新建一座长8.5米、宽7.8米、高4.8米的厂房。
1.5.2水力机械、电气
1.5.2.1现有水力机械、电气情况
①水力机械
阿斯坳电站设计水头141米，装机容量640kw，年发电量240万kwh。
水轮机型号XJ02-W-40/1×9，配SFW320-6/850发电机二套。
②电气一次
电站装机容量640KW，年发电量240万kwh。
该电站发电量通过10KV并网线路与龙形市变电站联网，并网线路长7Km。
电气主接线采用单元接线，二台机组共用一台变压器，变压器容量为800KVA。
1.5.2.2水力机械、电气扩建项目：
①水力机械
阿斯坳电站实际设计水头141米，扩机容量630kw，水轮机型号XJ02-W-50/1×12.5，配SFW630-6/990发电机。
②电气一次
电站扩机容量630KW，增加一台主变容量为800KVA。
1.6施工组织设计
1.6.1工程管理
阿斯坳水电站是七甲乡的一个下属企业，电站现有职工6人，为了提高电站经济效益，1997年电站实行改革，采取承包制，目前，电站实有员工6人进行管理。
电站管理范围包括：
水库工程区、枢纽工程区和生产生活区。
水库工程区包括：
水库征用线以内的库区。
枢纽工程区包括：
拦河坝、隧洞、引水渠道、前池、电站厂房、升压站、消防设施，通信设施，进厂交通设施等建筑物周围。
具体指：
上游从坝轴线向上200m，下游从坝轴线向下200m，大坝两端100m，其他建筑物从工程外轮廓外20m。
生产区永久房屋建筑，总建筑面积1000m2。
电站扩建成项目由电站负责实施，水利局负责指导、监督。
1.6.2工程施工
1.6.2.1施工条件
阿斯坳电站是一座上世纪七十年代建成的小型水电站，具有健全的管理机构，属七甲乡管理。
配备了具有丰富经验的管理班子。
具有30多年的运行管理经验，建立和健全了规范的工作制度。
该电站是扩建工程，厂房内外交通以及生活等设施都已具备；通过安排分期施工，可以利用本厂厂用电源作施工电源；利用电站原有的风、水系统供施工用。
本工程石料在厂、坝址附近均有足量的材料均可供开采。
1.6.2.2施工进度
本工程项目是扩建项目，因此，在施工过程中尽量减少影响电站生产的时间，影响生产的工程项目主要是隧洞进出口与大坝和前池贯通，压力管道与前池接口。
本工程土建部分拟采用招标承包方式组织施工，工程规模不大，施工机械化程度不高，施工总进度应以长1086米的隧洞进度作控制。
为了尽量减少对电站的生产影响，本工程施工总工期安排20个月。
1.7环境保护评价
本项目是扩建工程，扩建的范围一是新增水力机械和电气设备；二是隧洞开挖弃渣；三是厂房新建、压力管道开挖弃土。
造成一定的水土流失，但不会对环境保护产生大太的影响。
1.8工程投资概算
编制依据
本概算采用省颁（92）<<湖南省水利水电建筑建筑工程预算定额>>，机电设备按市场价。
工程总投资额为296.5万元。
1.9经济评价
本工程的财务内部收益率为11.6%，高于《评价规程》规定的10%基准收益率。
现金流量表见表
折现系数为10%时的财务净现值为21.47万元；
工程项目的全部投资回收年限9.3年；
指标说明阿斯坳电站扩建项目可行。
第二章水文
2.1流域概况
八甲河是七甲水的支流，发源于永兴县皇安山，蜿延于群山峡谷中，干流全长21km，干流平均坡降4%。
流域面积45km2。
阿斯坳水电站坝址位于永兴县七甲乡四甲村，坝址控制集雨面积14.5Km2，坝址以上干流全长11km。
平均坡降8.5%。
2.2气象
本流域地处中亚热带季风湿润气候区，属长江中游温湿气候，四季分明，雨量充沛。
坝址处无实测气象资料，但据邻近的永兴县气象站实测资料统计显示：
多年平均气温为17.6℃。
极端最高气温为39.8℃（1962年），极端最低气温为-8.3℃（1972年），多年平均相对湿度为83%；多年平均降雨量1589.8mm，多年平均蒸发量为1304.3mm。
最大风速为18m/s，风向西南。
2.3水文基本资料
阿斯坳电站位于七甲乡，属山区地貌。
该区属亚热带季风性湿润气候，多年平均气温为18.1℃，元月最冷，月平均温度为5.8℃，七月最热，月平均气温为29.4℃。
统计多年平均降雨量为1589.8mm，雨量较为丰沛。
根据1984年《永兴县阿斯坳电站设计说明书》中水文计算结果。
多年平均流量0.55秒立方、30年一遇洪峰流量101秒立方、300年一遇洪峰流量160秒立方。
第三章工程地质
阿斯坳电站位于八甲的中上游,湘赣边境罗宵山脉的西缘，低山地区，标高300米到900米，比高200至500米，山顶呈园锥形，山线呈波状，多呈不规则延伸，山坡坡度25~31度，河谷呈V字形与U字形之间，河床多弯曲，心滩与岸滩较陡，河谷坡降35.5%，基岩主要是岩浆岩，为加里东期第一、第二次侵入体，呈岩盘状。
岩性为灰白色中粒黑云母斑状二长花岗岩，一般风化多呈纲纹状，风化深度15~50米，伏状厚5~10米，多为重砂质土，易产生泥化，山坡稳定性较差。
但植被较好，地面复盖率达75%，多为杉、松、灌从及楠。
本电站地质构造：
处于万洋山——彭公庙第Ⅱ巨形隆起带，大湖仙至龙山的西翼，为华夏系构造体系，构造线为北西向。
以北北西向压性断裂较发育，F1断层走向350℃，倾向80℃倾角85度，断层宽2.1—5.6米，断距0.5-0.8米,充填物质多重砂土及碎屑岩块。
节理裂隙以走向0—10度、40—60度、100-12度、150-160度较发育，其中：
150-160度一组倾向南西倾角61度。
40-60度为御荷节理，倾向南东、北西倾角25-31度，这两组裂隙对工程影响较大，一则影响在基的抗滑稳定，二则影响山坡的稳定。
100-120度与河谷正交倾向北东倾角85度。
黑云母斑状二长花岗岩。
因物质成分和结构的差异性，一般易风化，其中：
巨风化、强风化深5-15米，弱风化、微弱风化到新鲜岩石15-25米，但因地形坡向不同，亦有差异。
风化岩石的裂隙率一般为5-8条/米，多为张开裂隙，新鲜岩石裂隙率为0.7条/米，为闭合裂隙，一般地下水沿新鲜岩石面运动，外治河水。
本电站具有巨厚的分水岭，北、东向地势高，水流自南东向、北西方向流动，北面分水岭厚2500米左右，无较大裂隙与库相联通。
根据有史记载，本区为少震区。
仅于1640年冬发生过四级地震，震中在永兴郴州。
近期有地震两次，一次1974年12月震级1.8级，另一次1975年9月27日震级1.1级。
新鲜花岗岩力学指标，容重2.53g/cm，比重2.6，孔隙率0.4%，吸水率0.4%，抗压强度：
干抗压1800kg/cm2，湿抗压1000，软化系数0.72，摩擦系数0.7，弹性模量33*10，坚固系数8泊桑比0.2。
从本电站岩石裂隙发育规律分析0-10、40-50、150-160度三组对坝体及山坡均不利，其倾角25-61度，倾向河床及下游，半风化区裂隙率5-7条/米，新鲜岩石区裂隙率2-3条/米，据此摩擦系数建议采用0.65为宜。
第四章扩建缘由和范围
4.1扩建缘由
经过31年来的运行情况来看，该点水量充沛，水电站弃水时间长，水力资源未充分利用，根据水文计算电站可装机1200KW，电站扩建从资源来看是完全可行的。
电站渠道全线倒塌严重，个别地方已多次倒塌，渠道漏水极为严重，在原渠道线上进行改造已经是不可能的事，改道是事在必行。
乡政府、电站和水利局有关人员通过实地考察科学论证，电站在改造渠道过程中对电站进行扩建是可行的。
4.2扩建范围
根据电站现状，拟在老电站厂房侧边新增一台630KW的机组、一台800KVA主变。
新开一条长1086米隧洞，一段长312米的渠道。
新加一条长386米直ф630的压力钢管。
新建一座长8.5米、宽7.8米、高4.8米的厂房。
第五章扩建方案
5.1水轮发电机组技术改造方案
5.1.1电站原有基本情况
装机容量：
640KW
装机台数：
2台
保证出力：
348KW
年发电量：
320万KWH
最大水头：
150m
最小水头：
141m
设计水头：
135m
机组：
水轮机型号XJ02-W-40/1×9，配SFW320-6/850发电机。
电气一、二次设备：
主变压器一台S9-800-11/0.4，
控制、保护、同期屏三合一屏共6块
5.1.2扩建机组设备
电站实际情况：
电站最高水头150米，最小水头135米，设计水头141米，安装二台320KW机组，扩建一台630KW机组。
根据计算扩建机组选用XJ02-W-50/1×12.5型水轮机配SFW630—6/990发电机。
XJ02-W-50/1×12.5
设计水头141M
流量0.618M3/S
出力638KW
设计转速1000r/min
配SFW630-6/990发电机
功率630KW
额定电压0.4KV
额定转速1000r/min
主变压器S11-800-11/0.4
5.2水工建筑物改造方案
5.2.1隧洞
电站原有一条长1820米引水渠，渠道宽0.8米，渠道深1.2米，坡降1/200，过流量为0.64秒立方，电站扩建后渠道引用流量达1.26秒立方，现有渠道不能满足要求，重开一条长1086米的隧洞、一段312米长的的渠道，隧洞宽1.5米、高1.7米，坡降为1/1000，渠道宽1.5米、高1.5米，坡降1/1000。
5.2.2压力管道
电站原有压力钢管长386米，其中直径0.45米长约200米，直径0.529米长186米。
新加一条长386米、皮厚7mm、直径630mm的压力钢管。
新压力管道同原压力管道平行布置。
5.2.3厂房
5.2.3.1厂区总体布置概况：
电站为引水式电站，装机容量2×320+630KW，压力前池、压力管道、厂房、升压站、尾水渠等厂区建筑物均布设于河流流向右岸。
压力水管二台旧机组采用两机一管布置，新机组采用一机一管布置正向引入厂房。
升压站布置在厂房进口段公路一侧。
5.2.3.2厂房布置概况
电站装机容量2×320+630KW，旧机组选用XJ02-W-40/1×9，配SFW320-6/850发电机。
采用机组轴线与厂房纵轴平行的布置方式。
旧机室长16米、宽8米、高6米。
新厂房与老厂房垂直长8.5米、宽7.8米、高4.8米。
第六章施工组织设计
6.1施工条件
6.1.1水文气象
电站坝址位于七甲乡四甲村，电站距县城65Km，为引水式电站。
电站坝址以上集雨面积14.5km2，坝址以上干流长度11km，多年平均流量0.55m3/S，根据下游永兴县气象站和郴州水文站实测资料，经计算分析，得坝址不同频率洪峰流量。
坝址区气候温和，多年平均气温17.6℃，年平均降雨量1480mm，雨季集中在3-8月，约占全年降雨量的79.1%，枯水期为9-2月，占全年的20.9%。
坝址不同频率洪峰流量表
频率（%）
0.33
3.3
流量（m3/S）
160
101
6.1.2工程条件
阿斯坳电站座落在永兴县七甲乡，距七甲乡4公里，距县城65公里。
阿斯坳电站是一座上世纪七十年代建成的小型水电站，具有健全的管理机构，属县七甲管理。
配备了具有丰富经验的管理班子。
具有20多年的运行管理经验，建立和健全了规范的工作制度。
该电站是改造工程，厂房内外交通以及生活等设施都已具备；通过安排分期施工，可以利用本厂厂用电源作施工电源；利用电站原有的风、水系统供施工用。
6.2土建项目施工
本工程施工应严格执行《小型水电站施工技术规范》（SL172-96）。
6.2.1料场选择与开采办法
本工程石料在厂、坝址附近均有足量的料场可供开采，但需设在厂、坝区保护范围外。
河沙砾石全部从外面购运。
6.2.2隧洞、渠道开挖
重开一条长1086米的隧洞，隧洞宽1.5米、高1.7米，坡降为
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