水电站改造报告.docx
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水电站改造报告
1综合说明
1.1工程概况
四粮河属海河流域南运河水系，由东源河和西源河两河在老虎岩汇流而成。
四粮河支流东源发源于普峪县四鹫乡沾岭山，流经普峪、进入洛宁，经洛宁的拐儿、芹泉，在上交漳村上的老虎岩与西源河汇流，流域面积为1580km，全河长107.5km，高差797m；西源河发源于洛浩县的八赋岭，流经洛浩，进入洛宁，经县城、栗城在老虎岩处与东源汇流，流域面积为1569km，河长112.8km，高差918.5m。
四粮河干流经洛宁的泽浩和红杜的下清乐进入河北留县，汇入卫河。
流域内地表水资源相对较为丰富，水质良好，具有发展小水电的独特优势，建成了独具特色的水电、火电联网运行的电网，极大的改善了全县的供电能力，提高了供电可靠性，大大改善了全县人民的生活条件，也促进了工农业生产的快速发展。
洛宁县位于河南省预中东南部，太行山主脉中段西侧，面积2028km2，辖10个乡（镇）207个行政村。
2010年，总人口16.1万人，其中城镇人口5.9万人，城镇化率36%；耕地面积25万亩，粮食播种面积18.75万亩，粮食总产4.35万t；地区生产总值25.1亿元，其中第一产业2.1亿元、第二产业12.9亿元、第三产业10.1亿元，人均地区生产总值1.56万元。
洛宁县农业发展以山区宜种耐寒作物莜麦、荞麦、马铃薯以及水稻、麦、红薯等特色农产品为主，并发展农产品深度加工；已探明的矿藏有煤、铁、铬铁、矿、钛铁矿、锰铁矿、铝矾土矿、石英、云母等20余种，其中煤的地质储量为49亿t，铁矿储量为8555万t，发展并形成以煤炭、冶金、建材为龙头，包括电力、化工、机械制造、印刷等13个行业的工业结构体系，主要工业产品发展到20余种。
全县公路四通八达，形成以“大”字型国省道为骨架、7条县公路、15条乡公路辐射全县的公路网络，阳留铁路纵贯洛宁境内。
安顺会水电站位于四粮河干流洛宁县城东南约40km的泽浩镇安顺会村，站址位于深山峡谷，人烟稀少，交通不便，属特贫山区。
现已修建的阳留铁路，由站址附近通过，使本区交通状况有所改观，坝址附近的道路、电力、通讯等已基本配套，给工程修建创造了有利条件。
安顺会水电站建于1973年，于1977年2月1日一号机组建成投产，同年6月2日二号机组投产，三号机组于1980年5月投产发电。
设计水头21.5米，设计流量7.8m3/s，设计装机1250KW,实际装机容量为3×320km，年发电量460万度，三十余年来为缓解洛宁电网供电紧张，电网调峰等起了重要作用，改善了电网的供电质量，取得了一定的社会和经济效益，也为当地工农业生产和发展做出了贡献。
本电站枢纽工程有拦河坝、引水隧洞、压力前池、压力管道、厂房等部分组成
安顺会水电站至今运行已有三十多年,由于受当年技术条件和资金限制,装机容量偏小，施工质量较差,加上运行时间长久,水电站陈旧老化,机组检修频繁、效率低下,工程多处达不到设计标准，并存在着一定的安全隐患,水资源得不到有效利用,经济效益和社会效益明显降低,亟待解决.
为了充分利用有限的水力资源、发挥水电站的效益,保障生产安全,促进节能减排,提高科技水平和能效,使技术改造科学化、规范化，特提出该电站增效扩容改造要求。
根据农村水电增效扩容改造工程的要求，我们整理了河流、水文、气象、地质资料,以及电站原设计、运行和接入系统资料,开展了必要的现场调查和勘测，通过对水电站的研究和会审,按照国家有关农村水电增效扩容改造技术规程、规范及参考已建电站维修和技术改造经验，根据农村水电增效扩容改造工程的要求,编制完成了《洛宁县安顺会水电站增效扩容改造工程初步设计报告书》。
1.2水文
安顺会水电站工程坝址处年径流根据刘家庄水文站天然径流按面积比计算而得,安顺会以上流域面积3380Km2,刘家庄水文站控制流域面积3800Km2,其面积之比值系数为3380/3800=0.8895。
根据《河南省第一次水资源评价成果》，刘家庄水文站1956—2000年天然径流为2.60亿m3，计算出安顺会水电站工程坝址处天然径流为2.31亿m3。
安顺会水电站和刘家庄水文站同在四粮河,下垫面条件相似，面积相差不大，安顺会水电站工程坝址处的设计洪水由刘家庄水文站洪水资料通过面积比折算进行分析
1.3工程地质
本区地处太行山中南段，地势西北高、东南低，属构造剥蚀中山地貌，地形起伏大，山势陡峭，河谷发育,山脉、水系明显受地质构造和岩性的控制。
区内发育和出露的地层有太古界赞皇群，元古界长城系下统，古生界寒武系和奥陶系，新生界上第三系及第四系。
区内还分布有燕山期辉绿岩侵入体。
大地构造部位处于吕梁太行断块、太行山块隆与娘子关坪头坳缘翘起带接壤处，西部为长治断陷盆地。
主要发育北北乐、北东向地质构造。
本区的地震动峰值加速度值为0.05G，地震动反应谱特征周期为0.45S，地震基本烈度为Ⅵ度。
本区主要接受大气降水补给。
厂房位于四粮河右岸，岸坡基岩裸露，下部陡立，上部稍缓。
坡脚地带为四粮右岸河漫滩，地形较平坦。
厂房站址区出露地层主要为第四系全新统洪冲积物（Q4pal），其岩性为洪冲积混合土卵石或卵石混合土，堆积物厚度15.0—20.2m。
压力前池布置于四粮河右岸、松麻公路右侧的基岩岸坡上，岸坡为长城系常州沟组（CHc）长石石英砂岩，硅质胶结，粒状结构，块状构造，岩性坚硬。
针对工程存在的地质问题,电站已在原设计施工中均采取了相应的工程措施,消除了工程隐患。
本次工程增效扩容改造工程原地质条件完全满足施工要求。
1.4工程任务和规模
随着当地社会经济的不断发展，该地区用电需求量将不断增加，兴建生态水电站，可缓解用电矛盾，降低供电成本，保护生态环境的有效途径。
工程建成后，对于巩固洛宁县退耕还林成果、减少环境污染、保持环境生态具有重要意义。
为了提高农村水电能效，降低配套电网网损，增加清洁可再生电能供应，促进节能减排，消除水电站安全隐患，保障公共安全，开展农村水电增效扩容的工作工作是非常必要的。
安顺会水电站的主要工程任务是发电，为当地电网提供电量，缓解用电矛盾有着重要作用。
安顺会水电站设计保证率选用85%,保证流量为2.2m3/s,设计水头为21.5m,保证出力为382Kw。
水电站发电机机组装机容量为3×400Kw，设计引水流量为7.8m3/s。
根据安顺会水电站代表年径流资料，计算得出电站多年平均发电量为1664万Kw.h，年利用小时数为5200h。
1.5工程布置及主要建筑物
安顺会水电站工程等级为Ｖ等，主要建筑物拦河大坝、引水建筑物、和次要建筑物电站厂房及临时建筑物均按5级建筑物设计。
本电站枢纽工程有拦河坝、引水隧洞、压力前池、压力管道、厂房等部分组成。
本次改造工程需对水电站进行扩容,主要水工建筑物改造为机电设备机电设备机墩改造工程和主、副厂房屋面工程、装饰工程和门窗工程。
1.6机电及金属结构
对水电站水能复核后,电站设计引水流量不变,本电站设计水头21.5m，对水轮发电机组重新选型。
根据反击水轮机适用水头范围，结合原有厂房条件和单机容量，机组拟选用HLA551c-WJ-65型混流式立式水轮机,配套发电机型号为SFW400-10/990。
本次改造水利机械设备包括：
水轮机、发电机、调速器及进水阀等设备拆除和更新。
本电站以一条10千伏输电线路送往电力系统,与粟城变电站的10千伏间隔连接,输电线路长约10公里。
电气主接线系统采用扩大单元接线形式，0.4KV侧采用单母线接线方式。
主变压器选用高清洁低耗能的S11系列产品，不设站用变压器；本次改造对现有高压开关柜选用封闭式KYN-40.5型金属铠装移动式高压开关柜；低压配电屏选用通过3C认证的GCS型抽出式开关柜；操作电源采用智能型免维护直流电源，双充，配置微机绝缘检测装置，电压为DC220V。
为保证电站运行安全、可靠，提高电站运行管理的自动化水平，电站按“无人值班、少人值守”设计，采用全计算机监控。
监控系统采用全分布开放式网络控制系统，设监控主机兼操作员工作站和通讯服务器。
金属结构改造对象电站冲沙闸和压力前池的所有拦污栅和闸门,主要工程措施为:
（1）闸门部分构件更新和维护
更新止水和连接螺栓;对滚轮进行维护,必要时要更新;对启闭设施进行维护。
（2）金属结构防腐
拦污栅和闸门防腐前应清理表面杂质和锈渣,然后进行除锈,对于因腐蚀而形成的孔缝应焊填并表面磨平。
根据水电站所处的地理位置及气象条件，主厂房不专门设采暖设施。
电站正常运行时，尽量利用发电机热风进行采暖，即把发电机热风排至主厂房供采暖用。
当冬季温度不足或机组停机检修时用电暖器补充取暖。
由于副厂房设备发热量有限，不能满足采暖要求，应结合其厂区供热方式采暖。
副厂房采暖方式按附属房间的性质，选择电暖气的补充供暖方式。
电站主、副厂房采用自然通风的通风方式。
1.7消防
消防工作以“以防为主、防消结合”为原则，提出“以水灭火为主，化学灭火为辅及其他方式灭火相结合”的消防总体设计方案。
主、副厂房、设备室和其它建筑物的基本构件耐火等级为二级。
根据建筑物的功能及现状的不同，相应地配置干粉灭火器、砂箱和砂袋等消防器械。
本电站消防用水取自压力管道，备用水源为厂外生活用水。
本电站不设置火灾自动监测和报警系统。
1.8施工组织设计
1.8.1 施工条件
施工电源可由大网直接供给，也可从电站自发电源引线，电能质量有保证。
施工道路为已建站内道路，施工运输比较方便。
电站现有场地可就近修建仓库棚房,场内道路可满足施工要求，不需另行占地。
机电设备安装利用厂房内现有检修、起吊设备。
施工水源可利用站内现有水源或四粮河取水，施工水源方便可靠。
工程所需石块和砂可就地取材。
当地气象条件适宜,建筑、设备安装工程均可全年施工。
1.8.2 建筑安装工程
建筑和安装工程可同步进行，总工期为2年。
实行全面铺开、各专业同步施工的方法，以缩短工期。
该工程需有一定施工技术和资质的施工队进行施工,施工时必须避开汛期，专人进行施工监理，全面负责工程质量。
浆砌石工程采用人工砌筑，施工采用砂浆搅拌机拌制，胶轮车运输砂浆，人工搬运块石砌筑。
混凝土工程需要先对原基础混凝土基础拆除，等新的设备安装完成后，再浇筑新的基础混凝土基础。
混凝土采用风钻钻孔，人工凿除。
拆除料运输采用1m3装载机装，8t自卸汽车运至弃渣场。
1.8.4 施工组织
工程施工应实行项目法人制，成立电站改造建设领导组，统一领导，分工负责。
施工和监理单位通过公开招投标方式取得，严格执行项目招投标制度。
加强施工管理，努力降低建设成本，确保工程按质、按量、按时完成。
1.9环境保护设计
施工期间施工机械废水和施工人员产生的生活污水，在采取处理措施后可以避免水质污染。
施工机械排放的尾气、扬尘对空气质量影响轻微，不会改变空气质量的级别。
工程沿线基本都是河滩地，环境污染较小。
工程中弃土渣堆放于弃渣场，对弃渣场进行防护后影响较小。
施工中不可避免地带来一些环境影响，通过加强环境保护措施，可使这些影响降到最小，随着施工结束，影响也将随之消失。
安顺会水电站村水电站工程位于洛宁县，根据《河南省地表水域水环境管理区域方案》的要求，所处河段现状为灌溉和工业用水。
本工程为水电站改造工程，工程在运行期不会对环境产生污染，施工期的污染是轻度的、局部的、短暂的，随着施工活动的结束而结束。
1.10水土保持设计
1.10.1水土保持责任范围
本次工程为增效扩容改造工程,以机电设备改造为主，建筑工程改造为辅。
水土保持范围主要有厂房区、弃渣场等。
水土流失预测和防治重点是施工期间。
1.10.2水土流失防治措施
将工程措施和植物措施相结合，形成完整的防护体系,有效地控制水土流失防治责任范围内的水土流失。
弃渣场水土保持措施:
在弃渣场临河面采用干砌块石护坡,顶部覆土,植被恢复。
厂房防治区水土保持措施：
对施工临时建设拆除后的场地，进行废物清理和土地平整，种植水土保持林草，恢复植被。
1.11工程管理设计
本电站管理机构为水电站管理处，负责电站重大事情的决策和电站的具体运行管理工作。
本次增效扩容改造工程需成立项目部，负责施工期间的管理。
为了使电站安全高效运行，必须对改造工程进行科学化管理。
小水电工程的健康发展，发、供、用电管理是关键。
要狠抓这三个环节的建设和管理，降低发、供电成本，在科学管理中提高自身的管理水平，使电站获得更大的经济效益和社会效益。
安顺会水电站日常管理中应贯彻“经营养护，随时维修，养重于修，修重于抢”的原则。
制定各类设备、各种建筑物的操作规程、管理制度、抢险预案，以确保工程安全、可靠运行。
建筑物运行管理主要内容包括水工建筑物和机电设备设施管理和汛期安全防洪问题。
建筑物各部分设施应定期检查,对所有设置的监测系统应根据规范要求进行认真细致的记录和计算,对水工建筑物上下游各个部位加强日常观察，注意可能出现的不正常现象。
1.11.3工程管理范围和保护范围
工程区管理范围为从建筑物外轮廓线向外不少于30m。
库区保护范围的地界线，按库区淹没补偿的范围界定。
坝区的地界线，按坝址上、下游100m，坝顶高程以上50m的范围为坝区的保护区。
厂区的地界线，按厂房和升压站周边100m以内，进厂公路、管理房其周边30m以内为保护区。
1.12节能设计
本电站改造工程的节能措施，主要从工程设计、施工组织和工程管理三方面分析:
（一）工程设计方面
本工程的改造内容主要是更换陈旧淘汰、设备性能差、效率低的机电设备。
因此在机电设备选择设计中，按照节能优先、选型准确的原则,选择了效率高、能耗低、技术和工艺先进并符合国家产业政策规定的设备，在确保工程安全、可靠的情况下，防止设备选型裕度过大。
在正常运行工况下，保证设备在高效区运行。
变压器、开关设备和其它辅助设备选型均按节能和排放达标的产品，设计选用的机电设备均符合国家节能产业政策推荐设备。
在各类建筑的建筑材料选用中，均选用符合国家节能要求厂家生产的建筑材料。
（二）施工组织设计方面
合理选用施工方案和施工工艺，在工程建设中采用高效节能的施工方法和机械。
用于施工的机械设备选择能耗低、符合国家节能要求的产品。
合理确定并统筹规划了为工程施工服务的各种临时设施，使相应的能源利用效率指标最优。
施工用电主要采用了电网供电，提高了电能利用效率。
合理地利用了部分弃渣，使弃渣总运输量小。
施工总进度编排上，尽量合理安排施工工期，做到均衡施工，降低施工强度，以减小施工临时设施的规模，从而降低能耗。
（三）工程运行管理方面
根据本工程调度运用方式、生产设备组成及其性能特点等，确定工程的节能、降耗运用措施和原则，降低能源消耗，合理有效地利用能源。
1.13投资概算
1）河南省水利厅预水规计[2003]716号文“关于发布《河南省水利水电工程设计概（估）算编制规定》的通知”；河南省水利厅预水规计[2009]891号文“关于对《河南省水利水电工程设计概（估）算编制规定》补充调整的通知”；
2）定额：
建筑工程执行[2002]《水利建筑工程概算定额》和[2005]《水利工程概预算补充定额》。
3）施工机械台班费
施工机械台时费执行[2002]《水利工程施工机械台时费定额》。
4）主要机电设备费按市场询价计。
工程总投资296.3万元。
其中：
建筑工程12.8万元,机电设备及安装工程244.93万元,金属结构及安装工程3.67万元,独立费用26.28万元,预备费8.63万元。
1.14经济评价
本次国民经济评价采用经济效益费用比（B/C）、经济净现值（ENPV）、经济内部收益率（EIRR）三个指标进行分析。
项目投资经济费用效益流量见表12-1。
计算结果为：
经济内部收益率EIRR＝13.08％＞Is＝8％
经济净现值EVPN＝1395.86万元＞0
经济效益费用比B/C＝1.38
该工程的经济内部收益率大于社会折现率8％，经济净现值大于零，经济效益费用比大于1.0，所以该项目在经济上是合理的。
本项目投资所得税前财务内部收益率10.25％,所得税后财务内部收益率7.27％。
财务内部收益率大于财务基准收益率6%，所以项目在财务上是可行的。
2水文
2.1流域概况
四粮东源、四粮西源支流众多，四粮东源的主要支流有梁余河、张翼河、松烟河、下庄沟河、拐儿西沟河；四粮西源的主要支流有沙峪河、下交河、柳林河、枯河、桐峪河、东崖底河、源庄河、西井河。
西源上有一中型水库石匣水库，控制，流域面积754km2，总库容5099.46万m3。
四粮河流域地貌可分为四种类型，分别为石山区、土石山区、黄土陵区的河床冲积区，分别占流域总面积的45.6%、30.8%、11.9%、11.7%。
流域内地形是西北部高、东南部低。
洛宁县属大陆性季风气候，季节的变化十分明显，多年平均降雨量574.3mm，多年平均蒸发量1584mm，全县年平均气温7.5℃，因地形高低不同，差异很大，西北部年平均气温只有7℃，而南部年平均气温可达9℃。
据县气象站记载，冬季极端最低气温为零下33℃，夏季极端最高气温36℃，并且昼夜温度较大。
无霜期一般145天左右，冬春季风向西北为主，夏秋雨季东南风占有一定比重。
普通年头，春旱较多，夏季常有暴雨洪灾，间有冰雹成害，早春晚秋又常常发生霜冻。
2.2径流
四粮河干流上距安顺会水电站工程坝址较近的水文主要有刘家庄与匡门口水文站，两站均设在河北省境内。
刘家庄水文站于1959年4月由河北水文总站设立，1967年1月1日撤销，1974年1月1日恢复观测至今，控制流域面积3800km2。
1983年6月在刘家庄水文站上游6.0%处建有漳北渠和漳西渠。
匡门口水文站于1952年6月由水利部工程总局在西达设立汛期水文站，同年10月移归河北省水利厅领导，并改为常处水文站，1954年断面被洪水冲坏，1955年1月迁至沿头村，1956年断面又被冲坏，1957年6月迁至匡门口观测。
1968年改为汛期水文站，1971年1月恢复为常年水文站，控制流域面积5060km2。
支流上有蔡家庄水文站，蔡家庄水文站位于四粮东源，1958年5月设立，控制流域面积460km2。
安顺会水电站工程坝址处年径流根据刘家庄水文站天然径流按面积比计算而得,安顺会以上流域面积3380Km2,刘家庄水文站控制流域面积3800Km2,其面积之比值系数为3380/3800=0.8895。
根据《河南省第一次水资源评价成果》，刘家庄水文站1956—2000年天然径流为2.60亿m3，计算出安顺会水电站工程坝址处天然径流为2.31亿m3,见表2—1。
安顺会水电站天然年径流特征值表
表2—1单位:
亿m3
站名
均值
Cv
Cs/Cv
P（%）
25
50
75
85
95
刘家庄
水文站
2.6
0.9
3.0
3.18
1.73
1.08
0.94
0.88
安顺会
水电站
2.31
0.9
3.0
2.83
1.54
0.96
0.84
0.78
2.3洪水
历史洪水调查是在收集以往所做工作基础上进行的，历史洪水主要有1963年和1966年两场大水，经分析将1963年洪水重现期确定一个范围为100—200年。
1966年洪水是自有实测洪水资料以来仅次于1963年有大水，作特大洪水处理，排在特大洪水的第一位处理；将1956年也作为特大值处理，作为特大洪水的第二位处理。
刘家庄水文站实测洪水系列有1959—2000年不连续系列，其中1952—1958年、1967—1974年缺测，缺测的年份由刘家庄水文站和匡门口水文站1959—1991年同期洪峰流量相关线进行插补，刘家庄站洪水系列经插补延长后系列为1952—2000年共49年的洪水系列。
根据峰、量关系对历史洪水和缺测年份的洪量进行插补延长。
洪水系列P－III型进行适线，设计成果见表2－2。
刘家庄水文站洪水设计成果表
表2—2单位:
m3/s,万m3
项目
统计参数
频率P（%）
均值
Cv
Cs/Cv
0.05
0.1
1
2
5
10
洪峰流量
550
1.98
2.2
11515
9969
5406
4143
2586
1551
24h洪量
2500
1.97
2.2
51456
44608
24367
18703
11759
7129
3日洪量
3900
1.96
2.2
79885
69256
37839
29048
18270
11085
5日洪量
4900
1.95
2.2
99881
86595
47324
36335
22863
13881
安顺会水电站工程坝址处控制流域面积3380km2,刘家庄水文站控制流域面积3800km2，一者同属于四粮河干流，下垫面条件相似，面积相差不大，安顺会水电站工程坝址处的设计洪水由刘家庄水文站洪水资料通过面积比折算进行分析，根据经验指数0.55次方考虑，洪量按面积比指数0.75次方考虑，计洪峰、洪量关系，计算成果见表2—3。
安顺会水电站洪水频率分析成果表
表2—3单位:
m3/s,万m3
项目
统计参数
频率P（%）
均值
Cv
Cs/Cv
0.05
0.1
1
2
5
10
洪峰流量
550
1.98
2.2
10797
9347
5069
3885
2425
1454
24h洪量
2500
1.97
2.2
47130
40858
22318
17131
10770
6530
3日洪量
3900
1.96
2.2
73169
63433
34658
26606
16734
10153
5日洪量
4900
1.95
2.2
91483
79314
43345
33280
20941
12714
2.4泥沙
本站坝址处多年平均悬移质输沙量186.68万吨，多年平均悬移质输沙率57.8kg/s，年最大悬移质输沙量3596万吨（1963年），年最小悬移质输沙率0.094万吨（1999年），多年平均含沙量8.25kg/m3。
3工程地质
3.1区域地质
本区地处太行山中南段，地势西北高、东南低。
山顶高程最高为2125M，一般为1260—1860M，相对高差约500M，属构造剥蚀中山地貌，地形起伏大，山势陡峭，河谷发育。
区内地质在其发展演化过程中，形成了四级河流阶地。
山脉、水系明显受地质构造和岩性的控制。
区内发育和出露的地层有太古界赞皇群，元古界长城系下统，古生界寒武系和奥陶系，新生界上第三系及第四系。
区内还分布有燕山期辉绿岩侵入体。
大地构造部位处于吕梁太行断块、太行山块隆与娘子关坪头坳缘翘起带接壤处，西部为长治断陷盆地。
主要发育北北乐、北东向地质构造。
依据《中国地震峰值加速度区划图》（GB18306—2001）图A1、《中国地震动反应谱特征周期区划图》（GB18306—2001）图B1、《建筑抗震设计规范》（GB50011—2001）及附图，本区的地震动峰值加速度值为0.05G，地震动反应谱特征周期为0.45S，地震基本烈度为Ⅵ度。
本区主要接受大气降水补给，地下水的排泄与地表水的排泄方向基本一致，由西、北西向东、南东方向径流流排泄。
根据含水介质的不同可分成变质岩裂隙水、碳酸盐岩溶裂隙水、石英砂岩裂隙水和松散央类孔隙水。
3.2工程区地质
厂房位于四粮河右岸，岸坡基岩裸露，下部陡立，上部稍缓。
坡脚地带为四粮右岸河漫滩，地形较平坦。
厂房站址区出露地层主要为第四系全新统洪冲积物（Q4pal），其岩性为洪冲积混合土卵石或卵石混合土，堆积物厚度15.0—20.2m。
出露基岩为长城系
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