小型水电站工程可行性研究报告.docx

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小型水电站工程可行性研究报告

目　录

1综合说明及结论1

1.1　概述1

1.2　自然条件1

1.3　工程任务和规模2

1.4　工程布置及建筑物3

1.5　机电及金属结构3

1.6　消防4

1.7　施工4

1.8　水库淹没5

1.9　工程估算5

1.10　经济评价5

2　水文气象12

2.1　流域概况12

2.2　气象13

2.3　径流14

2.4　设计洪水15

2.5　泥沙及其它19

3　工程地质20

3.1绪言20

3.2水库区工程地质条件21

3.3坝址工程地质条件23

3.4坝址的主要工程地质问题及评价27

3.5其他建筑物工程地质条件评价29

3.6天然建筑材料31

3.7　结　论32

4工程任务和规模34

4.1　社会经济概况及负荷预测34

4.2　XX水流域开发现状及流域规划情况42

4.3　总体建站方案44

4.4　水利和水能计算45

4.5　水库淹没及占用52

5工程选址、工程总布置及主要建筑物53

5.1设计依据53

5.2工程等别和标准54

5.3坝址（坝线）选择55

5.4工程布置和挡水建筑物型式59

5.5主要建筑物62

6水力机械、电工及金属结构72

6.1　水力机械及附属设备72

6.2辅助机械设备74

6.3　水电站与电力系统的连接75

6.4　电气主接线75

6.5　主要电气设备78

6.6消防及其它79

6.7金属结构81

7施工组织设计83

7.1施工条件83

7.2施工导流84

7.3施工任务及施工总进度85

8水库淹没处理及工程永久占地87

8.1水库淹没处理范围87

8.2水库淹没损失87

8.3淹没征用补偿规则及移民安置87

9环境保护与水土保持设计、工程管理88

9.1工程环境保护设计88

9.2水土保持100

9.3环保及水土保持投资102

9.4工程管理104

10工程概算108

10.1编制说明108

10.2概算表109

11　经济评价119

11.1概述119

11.2国民经济评价119

11.3　财务评价122

1综合说明及结论

1.1　概述

XX电站位于XX县XX乡XX村，距XX县城52km，坝址座落在XX支流XX水上游河段上的XX，XX水电站坝址在其下游约4.0km处，XX电站坝址以上控制流域面积252.75km2。

1.2　自然条件

XX水属XX一级支流，河源发源于XX山南麓，南流至芦坊，接纳东坑水（30.5km2）后，转向东流，至XX乡，接纳右岸支流沙龙水（60.25km2），继续东流至XX，与XX水（87.75km2）汇合后折向南流经蒲口至徐源港接纳右岸支流上庄河（67.6km2），至XX镇又纳陈坊水（28.0km2）和小溪水（31.25km2）曲折向东南流，经XX铺、XX口至XX湖汇入XX干流。

XX水干流总长63.3km，河道平均坡降为4.5‰。

流域地势西北高、东南低。

河源至蒲口为上游河段，多为峡谷，两岸山高坡陡，岩石裸露，林木稀疏。

分水岭海拔高程达1000余米。

河道平均比降12.14‰。

蒲口至XX铺为中游河段，峡谷与盆地相间，为丘陵山地，河道平均坡降1.6‰。

XX铺至河口为下游。

XX铺以下两岸开阔，XX口以下为一小平原，人口稠密，良田集中，两岸筑有圩堤，河道平均坡降为1.44‰。

区域内雨量充沛，植被良好，年平均降雨量1577mm。

最大年降雨量为2296mm，最小年降雨量为1088mm，多年平均蒸发量1312mm，多年平均气温为16.5℃，实测极端最高气温为44.9℃，极端最低气温为-11.6℃，多年平均绝对湿度为16.5百帕，多年平均相对湿度为79%。

多年平均风速为2.9m/s。

XX电站位于“XX山字型”之南，XX台背斜中段的“XX凹陷带”处于XX山北东向构造带的复合部位。

地形地貌上属构造剥蚀中低山区，组成库缘与库区地层为板溪群砂质板岩组成，岩层透水性小，库缘山体厚实而稳定，植被较好，库内无圩镇与具有工业价值的矿产，水库无渗漏、塌岸、浸没之虑。

坝基地层岩性为弱风化板溪砂质板岩，地质构造比较简单，岩性较坚硬，物理力学性能较好，强风化带不厚，第四系覆盖层薄，大坝、发电厂房地质条件简单，无大的构造通过。

区内天然建筑材料如块石、土料、卵石均料丰富，质量和数量均可满足工程需要。

1.3　工程任务和规模

XX水属XX支流，总流域面积为485km2。

流域内水能资源较丰富，水能蕴藏量2.21万kw，现已建电站14座，计装机0.62万kw，该流域还有一定的开发潜力。

XX水电站正常高水位为180.0m，设计水头为13.0m，75%的保证流量为Qp=75%=1.76m3/s。

拦河坝洪水标准为20年一遇洪水设计（P=5%），设计Q设=842m3/s；100年一遇洪水校核（P=1%），校核Q校=1254m3/s。

发电厂房洪水标准为20年一遇洪水设计（P=5%），Q设=842m3/s；50年一遇洪水校核（P=2%），Q校=1071m3/s。

电站初拟装机3×500kw，保证出力179kw，多年平均发电量456万kwh，年利用小时数3020h。

1.4　工程布置及建筑物

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252——2000），本电站枢纽工程为V等工程，主要建筑物大坝、引水隧洞、厂房等为五级建筑物。

XX电站经方案比选确定由拦河坝、冲砂兼辅助泄洪闸、引水隧洞、发电厂房等组成。

大坝采用溢流坝加橡胶坝作为挡水建筑物，橡胶坝布置在河道中央，上游20m处为进水闸口，左右岸为非溢流坝段，橡胶坝为单线锚固枕式充气坝型，固定堰为折线型实用堰，堰顶高程为172.50m。

橡胶坝顶高程180.0m，总净宽61m，在坝左岸设冲砂兼辅助泄洪闸，闸门尺寸为3×3m,引水隧洞为门洞型，断面尺寸4×3.5m,1/3拱顶。

厂房为构架结构，长17.5m，宽11.0m。

1.5　机电及金属结构

水轮机、发电机机组选型为ZD560a-LH-100、SF500-12/1180，最大送网功率为发电机额定功率3×500kw，机端电压为0.4kv电压等级，发电机机端输出经升压变压器升压至10kv上网。

为便于电能的汇集与分配，设置0.4kv单母线，使接线简单清晰，运作方便，利于安装。

其厂用电可从母排经低压控制盘接出。

考虑到丰枯期发电出力的差异，减少变损，本电站采用2台变压器输电，一台S9-630-10.5/0.4双绕组变压器，负责1号机组送网，另一台为S9-1260-10.5/0.4双绕组变压器，负责2、3号机组送网。

综合考虑继电保护，采用常规Y/△—11接线。

1.6　消防

本电站采用有效布置电气设备以增大安全间距，备用消防用水，配置泡沫灭火剂，消防砂等安全设施。

另外，采用装设避雷针和避雷器等防雷措施。

接地体采用预埋钢构等方法，使接地电阻小于4Ω，从而保障整个电站的安全运行。

1.7　施工

XX电站施工场地开阔，对外交通主要是公路。

XX至XX、XX、XX、XX等地均有公路相通，各种设备及建筑材料，均可通过公路运输直达工地。

场内各种材料的运输主要靠农用汽车、中四轮、板车等。

XX电站坝址以上集水面积252.75km2，河道无通航、过木要求，给大坝施工带来一定方便。

本流域洪枯水季节分明，枯水期为7月16日~3月31日，丰水期为4月1日~7月15日，考虑到将坝体施工安排在一枯水期完成，而施工围堰和坝面均允许施工期间过水，因此，不考虑渡汛要求，导流流量按枯水期多年平均天然来水流量确定。

工程中土石方开挖量较大的是大坝、隧洞和厂房基础开挖，土石方总量为27517m3；主体工程砼总量1849m3，为坝体、进水闸、隧洞衬护、厂房水上及水下砼、等，砼用拌和机搅拌，双胶轮车运输，插入式振捣器振捣。

主体工程浆砌石总量6797m3，砌筑砂浆由砂浆拌和机供应，由人工运至工作面，人工砌筑。

XX电站总工期按一个水文年度考虑。

主要材料用量为水泥1420T，钢材102T，木材20m3。

1.8　水库淹没

本工程以20年一遇洪水的回水线为人口迁移标准，以二年一遇洪水回水线为土地征用线。

二年一遇洪水淹没实物指标为水田26.0亩，旱地4.0亩。

淹没占用农田参照XX县人民政府批准的《XX水电站水库移民安置实施方案》有关规定进行补偿。

1.9　工程估算

XX电站估算总投资895.49万元，其中建安工程510.82万元，设备工程194.75万元，其它费用163.84万元，预备费为26.08万元。

1.10　经济评价

XX电站单位千瓦投资5970元/kw，单位电能投资1.97元/kwh，财务净现值106.54万元，内部收益率7.41%，静态回收年限10.2年。

工程特性表

序号

名称

单位

数量

备注

一

水文

1

流域面积

全流域

km2

485

坝址以上

km2

252.75

2

利用水文系列年限

年

44

1958-2001年

3

水文参证站

先锋站

4

多年平均年径流量

亿m3

2.50

5

代表性流量

多年平均流量

m3/s

7.92

1958-2001年

75%保证流量

m3/s

1.76

大坝设计洪峰流量

m3/s

842

5%

厂房设计洪峰流量

m3/s

842

5%

大坝校核洪峰流量

m3/s

1254

1%

厂房校核洪峰流量

m3/s

1071

2%

二

水库

1

水库水位

校核洪水位

m

182.46

1%

设计洪水位

M

181.30

5%

正常高水位

m

180.0

发电死水位

m

179.0

2

正常蓄水位相应水库面积

km2

0.17

工程特性表

序号

名称

单位

数量

备注

3

正常水位回水长度

km

2.0

4

水库容积

正常蓄水位以下库容

万m3

40.8

调节库容

万m3

9.5

死库容

万m3

31.3

三

电站特性

1

装机容量

kw

1500

2

保证出力

kw

179.0

3

多年平均发电量

万度

453

4

年利用小时数

h

3020

5

设计水头

m

13.0

6

最低尾水位

m

165.47

四

淹没占用

淹没水田

亩

26.0

淹没旱地

亩

4.0

五

主要建筑物

1

拦河坝

型式

重力坝+橡胶坝

橡胶坝顶高程

m

180.0

充气式

溢流坝顶高程

m

177.50

最大坝高

m

11.9

非溢流坝段

坝顶长度

m

98.5

工程特性表

序号

名称

单位

数量

备注

溢流坝段长度

m

61.0

橡胶坝长度

m

61.0

2

冲砂兼泄洪闸

型　式

潜孔式

底板高程

m

174.2

孔口尺寸

m

3×3

3

进水闸

型式

潜孔式

底板高程

m

175.3

孔口尺寸

m

4×3.5

4

引水隧洞

型式

门洞型

进口底板高程

m

175.3

断面尺寸

m

4×3.5

1/3拱圈顶

纵　坡

1/137

洞　长

m

931

含进出口

5

厂房

地基特性

灰色砂质岩

主厂房尺寸

m

17.5×11

工程特性表

序号

名称

单位

数量

备注

六

主要机电设备

1

水轮机

型号

ZD560a-LH-100

台数

台

3

出力

kw

500

单机流量

m3/s

5.00

转速

转/分

500

设计水头

m

13.0

最大工作水头

m

13.5

最小工作水头

m

12.5

2

发电机

型号

SF500-12/1180

额定容量

kw

500

额定电压

v

400

功率因素

0.8

3

主变压器

型号1

S9-1260/10

台数

台

1

容量

kvA

1260

型号2

S9-630/10

工程特性表

序号

名称

单位

数量

备注

台数

台

1

容量

KVA

630

4

输电线路

电压等级

kv

10

回路数

回

1

长度

km

7.0

接入点

XX变电所

七

施工

1

主体工程量

土方挖填

m3

7200

石方开挖

m3

20318

浆砌块石

m3

6797

混凝土及钢筋混凝土

m3

1849

金属结构安装

T

18

2

主要建筑材料

木材

m3

20

水泥

T

1420

钢材

T

102

3

施工动力及来源

供电

县电网供给

排水

自备柴油机

4

施工年限

年

1

5

施工导流

工程特性表

序号

名称

单位

数量

备注

导流方式

分期分段导流

导流标准

枯水期2年一遇

八

经济指标

1

静态总投资

万元

895.49

2

总投资

万元

895.49

建筑工程

万元

510.82

机电设备及安装工程

万元

180.15

金属结构设备及安装工程

万元

14.6

临时工程

万元

40.72

库区淹没补偿

万元

52.0

其它费用

万元

71.09

预备费

万元

26.08

3

主要经济指标

单位千瓦投资

元/kw

5970

单位千瓦时投资

元/kwh

1.97

发电成本

元/kwh

0.19

财务内部收益率

%

7.41

上网电价

元/kwh

0.35

偿还年限

年

10.2

2　水文气象

2.1　流域概况

2.1.1　自然地理及河道特性

XX水又名XX水，地处XX县西北部，是XX上游主要支流之一。

集水面积485.0平方公里，位于东经114°15′—114°30′，北纬29°—29°20′之间。

XX水流域北隔XX山脉，与XX省XX县富水流域上游支流夏铺水相临，西为XX支流XX水，东为XX另一条支流XX水，整个流域自北向南呈倒锥形状。

XX水主流发源于XX山南麓，南流至芦坊，接纳东坑水（30.5km2）后，转向东流，至XX乡，接纳右岸支流沙龙水（60.25km2），继续东流至XX，与XX水（87.75km2）汇合后折向南流经蒲口至徐源港接纳右岸支流上庄河（67.6km2），至XX镇又纳陈坊水（28.0km2）和小溪水（31.25km2）曲折向东南流，经XX铺、XX口至XX湖汇入XX干流。

XX水干流总长63.3km，河道平均坡降为4.5‰。

流域地势西北高、东南低。

河源至蒲口为上游河段，多为峡谷，两岸山高坡陡，岩石裸露，林木稀疏。

分水岭海拔高程达1000余米。

河道平均比降12.14‰。

蒲口至XX铺为中游河段，峡谷与盆地相间，为丘陵山地，河道平均坡降1.6‰。

XX铺至河口为下游。

XX铺以下两岸开阔，XX口以下为一小平原，人口周密，良田集中，两岸筑有圩堤，河道平均坡降为1.44‰。

2.1.2　流域内人类活动情况

XX电站坝址以上共建有小

（二）型水库2座，电站8座，计装机容量3575千瓦，这些工程建设规模较小，蓄水工程控制面积小且调蓄能力有限，对XX电站径流的时空分布影响较小。

2.2　气象

XX水流域属东南季风气候区，雨量充沛，四季分明，3—6月降水集中，易发生洪涝。

7—9月降水骤减，而此时气温高、蒸发量大，往往造成旱灾。

秋冬以后冷空气势力渐强，降水少，气温低。

据XX县气象站统计，流域多年平均气温以七月为最高，达28.2℃，一月最低为4.2℃；极端最低气温为-11.6℃，极端最高气温44.9℃。

流域内台风影响不大，出现最大风力为8级。

流域多年平均降水量1546.6毫米，最大年降水量2295.5毫米，最小年降雨量1087.8毫米。

通常三至八月份雨量约占全年雨量的70%左右，最大一月降雨量270毫米左右。

径流主要由锋面雨形成，多年平均径流深为954毫米，流域多年平均蒸发量为952.7毫米，最大年蒸发量1128.6毫米，最小年蒸发量775.8毫米。

流域内降雨年际变化大，年内分配集中，秋季蒸发量大于同期降雨量，因而一般年份常有水旱灾害发生。

另外，春季低温，五月小满寒，十月寒露风，以及大风冰雹也是经常出现的灾害性天气。

2.3　径流

2.3.1参证站径流资料系列

XX水流域内无水文测站，但邻近XX水（XX水属XX水系）设有一国家基本水文测站一先锋水文站。

因两处距离较近，流域内下垫面因素基本相同，故选定参证站为先锋站，以先锋站水文资料推求XX水电站所需的各种水文资料。

先锋水文站控制流域面积为1764m2，测量断面上游150m处有一急滩，下游250m处有一浅滩，测量河段较顺直，河床由粗砂、卵石组成，断面冲淤变化不大，左岸为旱地、水田；右岸为公路、村庄。

先锋站通常都是用流速仪测流，同时进行断面测量，从而推算断面平均流量，但在大洪水年份多采用浮标测量，先锋站泥沙测验时间较短，仅有59年至61年三年实测资料，先锋站具有1957-2002年共46年的实测径流资料。

2.3.2　资料的代表性、一致性、可靠性分析

该站具有46年的实测径流资料，属长系列，且该系列中有69年、73年、98年是大水年；65年、68年、97年是小水年，可见该系列中已包括丰、平、枯水各种年份具有足够的代表性。

该站上游至今未修建大型水利设施，且流域内植被变化情况不大，即人类活动对流域下垫面因素影响较小，资料的一致性未遭破坏。

先锋站属国家基本水文站，有先进的观察设备，所测资料分析处理后刊入水文年鉴或存入水文数据库，其可靠性是满足要求的。

2.3.3径流统计计算

先锋水文站具有1957-2002年共46年逐日平均径流实测资料，并经整编刊入《水文年鉴》，资料可靠性较高。

现对该站46年的逐日实测流量资料从大到小进行统计分析及频率计算，其统计及频率计算成果见另表。

径流统计计算先锋水文站多年平均径流深935mm。

2.4　设计洪水

2.4.1洪水特性

本流域洪水由暴雨形成，暴雨的气象成因主要为锋面雨，也有台风雨。

每年4~6月，太平洋副热带高压不断加强北移，而此时蒙古冷高压力量尚强，两强相持于长江中下游一带，而副高过缘的西南风将海洋上大量的暖湿空气向锋区输送，造成流域阴雨连绵，暴雨频繁，是本流域主要的洪水发生期。

7~9月本流域受副高控制，天气晴热，但此时西太平洋台风活动频繁，强台风登陆后，偶尔也会影响到本地区产生暴雨，引发洪水。

本流域土层薄，植被差，坡降大，洪水暴涨暴落。

据调查，年最大洪水出现时间为4~7月份。

以6月份发生次数多，洪水峰高量小，一次洪水历时约三天左右。

XX水流域历史上曾发生过特大洪水，据《XX省小流域洪水调查资料》记载，1897年洪水属全流域最大洪水，蒲口附近河段有调查资料，推算洪峰流量为3300秒立方米，经分析，洪水重现期超过一百年。

2.4.2洪水计算

XX水电站坝址无实测洪水资料，但其邻近XX水流域有先锋水文站，将先锋水文站1957年—1999年共43年的实测洪水资料系列。

在此以先锋站为参证站通过水文比拟法推求XX水电站设计洪峰流量。

首先对先锋站历年最大洪峰流量进行数理统计分析，并求出理论频率曲线各统计参数，然后通过水文比拟法将洪水置换至XX水电站各计算断面。

为了使所引用的资料更具有代表性，有必要对历史特大洪水进行调查，先锋水文站曾较仔细地做过这方面工作，其调查计算结果刊入《XX省水文手册》，并将1973年洪水确认为1901年以来最大的洪水。

历史洪水调查结果为：

1909年：

Qmax=2940m3/s

1932年：

Qmax=4700m3/s

1954年：

Qmax=3520m3/s

在进行洪水频率分析时，将系列内的1969年、1973年、1998年的洪水及系列外的省水文手册提供的1909年、1932年及1954年的洪水作特大洪水处理。

则有：

特大洪水频率：

其中：

M—特大洪水排列序号（M=一、二、……六）

N—自最远的考证年份迄今的年数，N=99年（1901—1999年共99年）

一般洪水频率：

其中：

m—一般洪水在系列内排列序号（m＝4、5、6、……）

n—实测系列年数，n＝43年（1957～1999共43年）

计算结果见表2.4.2.1

先锋站历年最大洪峰流量频率计算表表2.4.2.1

年

份

先锋站最大洪峰流量（m3/s）

排

序

经验频率

（%）

年

份

先锋站最大洪峰流量（m3/s）

排

序

经验频率

（%）

57

1020

28

63.6

80

1020

29

65.9

58

1180

19

43.2

81

1290

17

38.6

59

1270

18

40.9

82

709

39

88.6

60

950

33

75

83

2420

4

9.1

61

1160

20

45.5

84

1140

23

52.27

62

1420

15

34.1

85

1060

27

61.4

63

1060

26

59.1

86

968

32

72.7

64

983

30

68.2

87

641

40

90.9

65

430

43

97.7

88

1070

25

56.8

66

895

36

81.8

89

934

34

77.3

67

1900

5

11.4

90

751

38

86.4

68

514

42

95.5

91

1600

11

25

69

2970

五

5

92

914

35

79.5

70

1610

9

20.5

93

1850

7

15.9

71

1480

13

29.5

94

1500

12

27.3

72

1350

16

36.4

95