最新江西德兴市沙坞电站工程可研报告.docx

1、最新江西德兴市沙坞电站工程可研报告第一章 概况第二章 水利、水能第三章 水工建筑物第四章 临时工程第五章 机电部分第六章 工程管理第七章 施工组织设计第八章 工程概算第九章 经济评价注：1、本次设计主要参考依据小型水电站(江西省水利水电勘测设计院，天津大学水利系编)；2、高程为假设高程。第一章 概况一、工程概况德兴市沙坞电站是一座引水径流式发电站，电站总装机480千瓦，座落在龙头山大安山林场境内，属洎水河上游南支龙头河最上游一级电站。电站主河发源于德兴市与玉山县交界的怀玉山山脉的银古坳，坝址以上控制的集雨面积为12平方公里。洎水河是乐安河上游的一条主要支流，也是德兴市境内的第二大河，地理位置：

2、东径1172911800，北纬28112900，流域总面积564平方公里，其中德兴市境内501平方公里。流域内，从河段上看，河流上游河谷狭窄，山高陡峭，流域内植被较为完整，植被种类以松、杉、杂木、毛竹为主。上游森林茂密，植被良好，水土流失程度小。本流域属亚热带东南季风气候区，气候温和，光照充足，四季分明，多雨湿润，是江西省多雨区之一，具有较典型的山区小气候特征。年平均气温17.2度，年平均相对湿度82%，年平均降雨1936.2毫米，但年际变化较大，暴雨强度大，多年平均最大一月暴雨值为111.2毫米，最大值为224.3毫米（1967年），一次暴雨持续时间一般为12天，持续时间在34天以上的机会很

3、少。多年平均径流量21.94立米/秒，年径流总量6.92亿立方，年径流深1226.5毫米，且径流的年际变化大，年内分配很不均匀，46月来水量占全年来水量的51.1%。流域内地貌为构造剥蚀地貌和侵蚀堆积地貌两种，上游东南部地层岩性为燕山早期花岗岩和新生界第四第。二、工程枢纽布置经勘测，并经多方案比较，遵照乐安河流域洎水规划报告的水力开发方案，最后确定沙坞电站工程枢纽总体布置为：利用I坝，通过220米渠道将龙头河左侧小支流上的水引至龙头河主流上，再在龙头河主流上做坝，在坝的右岸，利用3221米渠道将水引至沙坞处进行发电，工程主要水工建筑物有：大坝两座，长各为9米和15米，渠道一条，长3221米，压

4、力钢管一条，长270米，厂房一座114.4平方米；工程主要机电设备为水轮发电机两套，各为160千瓦和320千瓦，工程输电线路，10千伏电压等级5公里。三、工程建设的必要性和可行性该工程投资主体系股份合作投资，工程符合流域规划，既无淹没纠纷，又不影响农业灌溉和人畜用人，系一级引水径流式发电站。工程水力资源的开发，可以进一步开发洎水河的水力资源。从财务评价和其它各项指标看，经济指标较优，且建成后全部电量输送至电网，丰水期电网不会限制电量上网，因此，从市场研究、技术分析和经济评价三方面看，建设该工程是完全必要而且可行的。四、工程特性表序号及名称单位数量备注一、水文1、坝以上控制集雨面积2、代表性流量

5、设计保证流量设计引用流量KM2m3/sm3/s120.470.499二、枢纽特征水位1、大坝正常水位坝坝2、厂房处河床正常水位洪水位MMMM201.46200.8041.5045.80调查取得，相当于P=1%三、发电效益装机容量年均发电量年利用小时KW万KWhh480232.848501160，1320四、主要建筑物及设备1、大坝坝型式地基特性坝顶高程坝底高程最大坝长最大坝高坝型式地基特性坝顶高程坝底高程最大坝长最大坝高MMMMMMMM重力式浆砌石坝岩石基础201.46198.9692.5重力式浆砌石坝岩石基础200.80196.801542、进水闸进水闸型式地基特性闸顶高程闸底高程闸孔数闸门

6、尺寸进水闸型式地基特性闸顶高程闸底高程闸孔数闸门尺寸开敞式岩石基础203.06198.9611.11.6开敞式岩石基础202.60196.8011.51.2（bh），木质叠梁闸门（bh），钢闸门3、引水渠道进水口渠底高程渠道断面形式长度断面尺寸坡降最大过流量正常走水深MMMMMMm3/sm3/sMM201.06200.00矩形22032210.50.60.81.03/10000.1760.8350.40.8号渠底号渠底号渠号渠（bh），号渠（bh），号渠、号渠号渠号渠号渠号渠4、前池正常高水位最高水位最低水位底板高程前池尺寸MMMMM191.137191.637190.637189.9722.

7、89.5（bL）5、厂房型式厂房尺寸厂房地面高程M地面式13.58.085.546.20（Lbh）6、主要金属结构设备压力管道a主管 长公称外径壁厚b叉管 长公称外径壁厚长公称外径壁厚启闭机型式台数mmmmmmmmmmmmmmm台2706307156307154267螺杆工17、主要机电设备水轮机a型号出力设计水头设计流量b型号出力设计水头设计流量发电机a型号b型号变压器型号输电线路导线型号KWMM3/SKWMM3/SCJ22W55/17A1891400.194CJ22W70/193501400.305SFW1608SFW32010S7400S7200LGJ3510/0.4KV10/0.4KV

8、五、经济指标1、总投资2、经济指标财务评价财务内部收益率财务净现值其它辅助指标单位电能投资单位千瓦投资静态投资回收期万元元/度元/千瓦年232.2112.3%18.440.99848385.92第二章 水利、水能第一节 水利计算一、设计保证率的确定根据江西省上饶地区水电勘测设计院编制的乐安河流域洎水规划报告（88年），本着该电站建成后能联网运行，有加工用电等季节性负荷，并同时考虑丰水期水能的充分利用，根据小型水电站的设计保证率的取值规定，选定该电站的设计保证率为50%。二、设计年径流的分析计算由于该站以上的流域内无实测资料，在水电站的下游63公里处的银山有一水文站，且有33年的径流资料，银山站

9、与该站同在一条河流上，自然条件相似，且已知银山站控制的集雨面积为469km2，采用水文比拟法，可求得设计站的年平均流量，并通过年平均流量经验频率的计算，绘制年平均流量经验频率曲线，从而求得在设计保证率P=50%时，Qp=0.47m3/s三、设计代表年的选择从年平均流量经验频率曲线上查得：1、枯水年：水电站的设计保证率为75%（74年），Qp=0.31m3/s；2、中水年：取P中=50%（80年），Qp=0.47m3/s;3、丰水年：取P丰=25%（70年），Qp=1.08m3/s。第二节 水能计算一、保证出力以中水年日平均出力保证率曲线代表多年日平均出力保证率曲线，绘制成出力保证率曲线后，根据

10、水电站设计保证率，可查得相应的保证出力值为68千瓦。二、多年平均发电量以中水年年发电量代表多年平均发电量，可得该电站多年平均发电量为232.8万度。三、装机容量根据保证出力值，确定最大工作容量，根据该站运行特点，确定季节容量，最后，综合考虑各种因素，确定该站的装机容量为480KW。四、年利用小时根据装机容量和年发电量，可求得年利用小时数为4850小时。第三节 设计洪水一、设计洪水由于本电站是引水式电站，大坝进水口利用低坝拦截河中来水，大坝只需比河床高1.0米，且坝上游无任何淹没；另外，厂房处地势开阔，只要厂房在校核洪水位以上即可，综合以上两方面的前提条件，不需做设计洪峰流量计算。二、洪水调查考

11、虑厂房做在河边，既不受淹，又要尽量降低位置，充分利用水头，经调查98年百年一遇的洪水位为45.80米。第三章 水工建筑物第一节 大坝和进水闸该电站的引用流量一部分取自龙头河主流，一部分取自主流左侧支流。经勘测，需做水坝内座。号坝坝长9米，坝顶高程定为201.46m，渠道进水口底板定为201.06m。号坝坝长15米，坝顶高程定为200.8m，渠道进水口底板定为200.00m。一、大坝（一）号坝1、号坝断面拟定大坝采用浆砌石重力坝，坝体采用75#浆砌石块，迎水面采用30cm厚150#砼进行防冲刷保护，底层用50cm厚砼与岩基连接，号坝的具体尺寸，见号坝横断面图。2、号坝坝体材料用量每米长坝体所需材

12、料重为：75#浆砌石：2.43m3150#砼：2.72m3（二）号坝1、号坝断面的拟定号坝位于主流上，因此，大坝型式采用浆砌石重力坝，坝体采用75#浆砌石，迎水面采用30cm厚的150#砼做防渗面板，溢流面采用30cm厚的150#砼进行防冲刷保护，底层采用50cm厚150#砼与岩基连接。具体尺寸见号坝横断面图。2、号坝坝体材料用量每米长坝体所需的材料量为75#浆砌石：5.43m3150#砼：3.87m3二、进水闸（一）号进水闸1、进水闸的布置及设计采用开敞式进水口，进水闸与坝轴线成45角布置在水坝的右岩，闸址与岩石连接。进水闸底板高程为201.06米，闸边墙顶高程为203.06m，闸边墙长3.

13、0m，闸门板采用简易的木闸门。具体尺寸为号进水闸布置图。2、进水闸材料用量：（1）松木闸门板壹套：厚8cm，长110cm，高160cm。（2）边墙150#钢筋混凝土：12.3m3（3）闸底板75#浆砌石（50cm厚）：1.5m3（4）闸底板150#砼（10cm厚）和闸室前截水墙150#砼（20cm厚）共计1.0m3。（二）号进水闸1、进水闸的布置采用开敞式进水口，与大坝同轴线布置在大坝的右岸，闸址与岩石连接，闸底板高程为200.00m，闸边墙高程定为202.60m，闸边墙为5.0m，具体尺寸见号进水闸立面布置图。2、进水闸设备及材料用量（1）启闭机：采用螺杆式启闭机一台，启闭力为2号，闸门采用

14、平板钢闸门，平面尺寸（bh）为：1.51.2米。（2）工作桥、边墙150#钢筋混凝土：38m3（3）闸底板75#砼（10cm厚）和闸室前截水墙150#砼（20cm厚）：1.8m3第二节 渠道、渠道建筑、前池和压力管道一、渠道（一）号坝引水渠1、号坝引水渠的引用流量号坝以上控制的集雨面积为1.5km2，号坝的引水渠主要引用枯水期号坝拦截的枯水期的流量，根据第二章中确定的装机和选择的机型，机组的最大引用流量为0.499m3/s，考虑加大渠道断面有利于调节流量，并考虑渠道的沿程渗漏和蒸发损失的流量，最后确定渠道的最大引用流量为0.835m3/s，因此，根据号坝控制的集雨面积和号控制的集雨面积各为1.

15、5KM2和12KM2，确定号坝引水渠的引用流量为0.15m3/s。2、引水渠的断面设计引水渠长220米，渠道采用沿山腰布置，开挖后用150#砼进行浇筑，渠道纵坡采用3/1000，横断面为矩形断面。由附录表3，渠道边坡采用砼浇筑后，糙率n=0.017，查表10-6，i=，则流量率K=m3/s设底宽b=0.5m，用试算法求水深h，假设h=0.4m，则：渠道过水断面W=bh=0.50.4=0.2（m2）湿周：x=b2h=0.5+20.4=1.3（m）水力半径：R=（m）查附录表-2，当n=0.017，R=0.154m时，C=41.00验算流速率：K=WC=0.176m3/sQ=0.15m3/s，满足

16、要求。验算流速是否在允许范围内V=m/s查附录，表-1，对于砼，不冲流速在8m3/s以内，查表10-3，不淤流速为0.42m3/s，计算流速值在允许的范围内，满足要求。因此，渠道的断面在加上0.2m超高的情况下，宽高为：0.50.6米。具体尺寸见I号引水渠断面图。3、引水渠工程量及衬砌材料用量每米长土方开挖量为：2.66m3每米长所用150#砼为：0.19m3每米长所用75#浆砌石为：0.35m3（二）号坝引水渠1、号坝引水渠的引用流量从前面计算分析得知，机组的引用流量为0.499m3/s，则引水渠的引用流量为0.499m3/s。2、引水渠的断面设计引水渠长3221米，其中明渠2881米，隧洞

17、340米，渠道沿山腰布置，开挖后山坡土方段用75#浆砌石衬砌后，再用150#砼进行浇筑，岩石段开挖后直接用150#砼进行浇筑，隧洞段开挖成方圆形后，按边墙衬砌，洞顶按不需衬砌进行设计。渠道纵坡采用3/1000横断面为矩形断面。由附录表-3，查得糙率n=0.017，查表10-6，i=，则流量率K=（m3/s）设底宽b=0.8米，用试算法求水深h，假设h=0.8，则：渠道过水断面W=bh=0.80.8=0.64（m2）渠道湿周：x=b+2h=0.8+0.82=2.4（m）水力半径：R=（m）查附录表-2，当n=0.017，R=0.27m时，C=45.85验算流速率：K=WC=0.835m3/sQ=

18、0.499m3/s，满足要求。验算流速是否在允许范围内V=m/s查附录，表-1，对于砼，不冲流速在8m3/s以内，查表10-3，不淤流速为0.42m3/s，计算流速值在允许的范围内，满足要求。因此在渠道的断面加上0.2m超高的情况下，宽高为：0.81.0米，具体尺寸见号引水渠断图。3、引水渠工程量及衬砌材料用量岩石段每米长岩石开挖量：1.996m3每米长150#砼用量：0.3m3山坡土方段每米长土方开挖量：4.885m3每米长150#砼用量：0.3m3隧洞段每米长土方开挖量：1.80m3每米长150#砼用量：0.3m3二、渠道建筑物渠道环山绕行，山坡上常有雨水流入，因此，在沿渠地形合适处，如有

19、冲沟的地方，修建侧向溢流堰或放水闸，并同时将放水闸和排沙闸门结合起来，在排沙闸门处，渠底须凹下50cm。根据勘查，需在6处地方修建侧向溢流堰，4处修建排沙闸门。三、前池1、前池的布置根据地形、地质条件及运用要求（包括排沙、泄水等）等方面的综合考虑，前池应布置在天然地基上，前池的总体布置由于受地形限制，为缩短压力水管的长度，将其进水室和引水渠道布置成直角。见前池总体布置图。2、前池控制水位和各部分尺寸的确定前池控制水位渠道末端底板高程：200.00-3.2213=190.337m渠道末端正常高水位：190.337+0.80=191.137m前池正常高水位：191.137m进水室的正常水位：191

20、.137-0.30=190.837m进水室的最低水位：190.837-0.2=190.637m前室的最高水位：191.137+0.5=191.637m各部分的尺寸a.进水室进水室宽度假设压力水管的管径为0.6m，进水室净宽一般为压力管径的1.51.8倍，即有1.1米宽就可以，但考虑适当加大前池的宽度，有利于调节流量，最后确定进水室宽度为2.8米。进水宽长度：按小型水电站25米选择，选定该站进水室长度为4.0米，进水室底板高程：D进度=Z进最低式中：Z进最低进水室量低水位。V流速，取0.8米/秒D管径，取0.6m进口处压力水管轴线与水平夹角，水管与压力墙垂直，则cos=1则D进底=190.637

21、m前池压力墙和挡水墙的顶部高程D池顶=Z最高+安全超高则：D池顶=191.637+0.4=192.037mb.前室前室的宽度：取与进水室的宽度一样，为2.8m前室的长度：一般为前室宽度的2.53.0倍，则为：1.13=3.3米，取4.5米。c.溢流堰溢流堰前沿长度B=式中：Q溢最大下泄流量，为水轮机的最大流量0.826m3M流量系数，采用实用剖面堰，取1.7HO堰顶水头，取0.3m则B=2.96m，取B=5米。3、前池挡水墙设计挡水墙尺寸拟定具体尺寸详见前池挡水墙横断面图。前池挡水墙基础开挖至岩石后，挡水墙迎水面采用20cm厚150#砼作防渗面板，底部采用20cm厚150#砼作垫层，墙身采用7

22、5#浆砌块石进行衬砌。挡水墙稳定计算a.抗滑稳定计算自重W1=1.80.52.2=1.98吨W2=0.62.772.2=3.66吨W3=1/21.22.772.2=3.66吨土压力P土=吨水压力P水=吨扬压力P扬=吨地基为火成岩，f取0.7则，K抗滑=略小于1.05。由于此处忽略了墙后的被动土压力，因此，认为可以满足抗滑稳定的要求。b.抗倾稳定计算稳定力矩：1980.9=1.8吨米3.661.5=5.49吨米3.660.8=2.93吨米小计：10.22吨米倾覆力矩：0.440.4=0.18吨米4.120.96=3.96吨米2.581.2=3.1吨米小计：7.24吨米则，K抗倾=K=1.3满足抗

23、倾稳定的要求。挡水墙所需材料用量每米长挡水墙所需的材料：150#砼：0.5m375#浆砌块石：3.73m3四、压力管道1、压力管道的类型及布置方式根据该电站的技术参数，决定选用钢管作压力管道，压力钢管采用联合供水，并按正向进水的方式，为两台水机供水。2、压力管道经济直径选择和管壁厚度确定经济直径选择D=式中：Q压力水管的最大设计流量（m3/s）H水电站的毛水头，为144.137m则：D=（m）取D=0.6m同理，叉管的经济直径为0.6m和0.4m管壁厚度确定式中：H设设计水头（m）D钢管内径钢材允许应力，取975kg/cm2接缝的坚固系数，取0.9则：毫米取=0.5毫米，加2毫米锈蚀厚度，钢管

24、管壁厚度为7毫米。同理，叉管的管壁厚度也取7毫米。3、压力管道的支承方式压力管道采用露天式钢管，用镇墩和支墩进行支承。镇墩设五个，分别设在进口转弯、出口转弯各1个和中间处3个，采用150#砼重力式结构的镇墩。支墩每隔14米安排一个，共计12个，底坐采用75#浆砌块石，支墩的支承面包围管径的部分用150#砼。4、压力钢管及支承结构所需材料钢管：根据定型产品，选公称外径630mm，公称厚度7mm的钢管270米，重量29.174吨。公称外径630mm，公称壁厚7mm后叉管15米，重量1.621吨。公称外径426mm，公称壁厚7mm的叉管15米，重量1.093吨。三项小计31.888吨。镇墩砼150#

25、砼每个按底面1.51.2米，高2.2米算，5个镇墩共计20m3。支墩75#浆砌块石，每个按底面1.21.0米，高2.2米算，12个支墩共计32m3。第三节 发电厂房一、厂区总体布置电站厂区主要有厂房、引水管道、尾水架管、主变压器和对外交通线路、管理房等，详见工程枢纽平面布置图。二、厂房布置由于机组采用的混流式水轮机，而且水轮机和发电机是直联的，由厂家提供的水轮发电的安装布置图可知，机组轴线与厂房纵轴垂直布置，与进水管轴线平行。把配电盘布置在两机组之间，在厂房尾水管出口一侧。三、厂房主要尺寸的确定1、厂房长度根据厂家提供的水轮机安装布置图，考虑大门至机组间的空地留作修理间，取4.0米，则厂房长度

26、为13.5米。2、厂房宽度由安装布置图可知，厂房宽度定为8.08米，因此厂房的面积为114.4m2。第四章 临时工程一、交通工程该电站有100米对外公路需修建，需回填400m3砂卵石，且需新建仝平板桥一座，长28米。二、管理房根据电站建成后，生产的需要，拟建单展管理房一幢，面积80m2。三、临时工棚根据建设时贮存材料的要求，需搭建临时工棚180m2。第五章 机电部分第一节 发电设备一、主机选择1、原始资料，电站设计水头144.137m，净水头138m，引用流量0.499m3/s，装机容量480kw，平均发电量232.8万度。2、机组台数确定：由电站所在地理位置及地区条件，电站无调节性等特点，为

27、考虑运行灵活性和水轮机能在最佳工况下运行，拟配两台机组为宜，且选择一台小机组，一台大机组。3、机型选择查机型谱，确定机型。壹台CJ22W55/17A型水轮机，H=140m，Q=0.194m3/s，N=189KW，配发电机SFW1608，调速器CJT1000，阀门Z941H1.6。壹台CJ22W70/19型水轮机，H=140m，Q=0.305m3/s，N=350KW，配发电机SFW32010，调速器CJT1000，阀门Z941H1.6。二、防雷保护防雷保护范围1、对于升压站主变压器选用FS10阀型避雷器保护。2、对于发电机低互侧，选用FS0.38阀型避雷器保护（控制屏上已有）。3、对于厂房，采用

28、避雷针保护，厂房顶采用两根有效高度为7米，间距为10米的避雷针进行保护。第二节 输变电设备一、变压器选择根据装机容量，功率因数cos=0.8，选择200KVA变压器壹台，电压比为10/0.4千伏，选择400KVA变压器壹台，电压比为10/0.4千伏。二、输电线路1、基本资料：该电站与系统并网运行，输送功率为480千瓦，距该电站5公里处有10千伏的电网。2、输电线路导线截面的选择按经济电流密度选择导线截面导线截面S=式中：P线路的持续有功功率（KW）j经济电流密度（A/mm2），查小型水电站（电气一次回路部分）表13，j=1.65Ve额定电压（KV）cos功率因数则S=mm2故选用标准的导线线面为LGJ35钢芯铝胶线。按允许电压损失校验导线截面，按允许电压损失为10%，查表14得到允许的负荷矩为8.34兆瓦公里，大于实际负荷矩0.485=2.4兆瓦公里。查表15，算得实际的电压损失为：1.20.485=2.88%。按机械强度检验导线截面。查表16，通过居民区