河湾梯级电站月牙崖水电站工程初步设计报告

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1、目 录1 综合说明11.1概述11.2 水文、气象11.3工程地质51.4工程任务和规模91.5 工程布置及主要建筑物101.6 水机、金结、采暖通风及消防141.7 电气151.8 工程管理161.9 施工组织设计161.10 环境保护、水土保持及安全181.11 工程招标建议201.12 概算201.13 经济评价202 水文、气象272.1 流域概况272.2 年径流292.3 洪水332.4 泥沙373 工程地质393.1区域地质概况393.2 工程地质条件与评价443.3 天然建筑材料及施工用水473.4 结论484 工程任务和规模504.1 河流规划504.2电力发展规划及工程建设

2、的必要性514.3 水利、水能计算554.4 电站运行方式及能量指标585 工程布置及主要建筑物605.1工程等别及标准605.2工程选址及工程总布置615.3 主要建筑物设计656 水机、金结、采暖通风及消防766.1水力机械766.2 金属结构846.2.3 压力钢管856.3 采暖与通风856.5 消防877 电气897.1 接入系统设想897.2 电气主接线897.3 厂用电接线907.4 主要电气设备907.5 自动控制927.6 通信927.7 防雷保护与接地928 工程管理948.1 管理机构及人员编制948.2 行政管理及生活区建筑面积948.3 主要管理设施959 施工组织设

3、计979.1 施工条件979.2天然建筑材料999.3施工导流1009.4 主体工程施工1009.5施工交通及施工总布置1029.6 施工总进度10310 环境保护与水土保持10510.1环境保护10510.2 水土保持11211 劳动安全与卫生11811.1 依据和设计原则11811.2 劳动安全11811.3 工业卫生12111.4 安全卫生设施12312 工程招标12412.1 招标围的确定12412.2 招标组织形式12412.3 招标形式12412.4标段划分12413 工程投资概算12713.1编制说明12713.2概算附表13214 经济评价15914.1 概述15912.2 财

4、务评价15912.3 国民经济评价16412.4 综合评价165165 / 2361 综合说明1.1概述肃南县月牙崖水电站地处省肃南裕固族自治县境石羊河水系东大河中上游,属东河湾梯级电站中的第一座电站,电站总装机3600KW,距离永昌县城约40km。根据防洪标准和水利水电工程等级划分及洪水标准的规定,工程为小型等工程,工程建筑物均按5级设计。月牙崖水电站建成后,通过头坝变电所并入永昌电网运行,对永昌县和肃南裕固族自治县地方经济的发展,增加地方财政收入,确保地方工农业与各乡镇企业用电将起重要作用。根据东河湾梯级水电站工程可行性研究报告,从皇城水库电站至大干沟水电站之间河段分四级进行开发,依次为月

5、牙崖水电站、东河湾一级水电站、东河湾二级水电站和东河湾三级水电站。随着西部大开发的进程,永昌县工农业生产及人民生活对电力资源的供需矛盾日趋加剧,为了进快解决能源短缺的问题,受月牙崖水电开发XX公司委托,我院在东河湾梯级水电站工程可行性研究报告的基础上,于20XX5月编制完成了东河湾梯级电站月牙崖水电站工程初步设计报告。20XX10月17日,金昌市发改委组织专家对初设报告进行了审查,审查基本同意初设报告,但对部分问题提出修改意见,我院根据修改意见对初设报告进行了补充完善。1.2 水文、气象1.2.1 流域概况 东大河流域位于祁连山北麓,是石羊河水系的第二大支流,南以祁连山的冷龙岭为界并与大通河相

6、依,东以西营河为邻,西与西大河相连,北部是石羊河干流。在北纬37363810和东径1012110324之间,流域地势由西南向东北倾斜,可分为三个自然地貌单元：祁连山区和走廊中部山区,祁连山地势高,海拔高约在3000m以上,年降雨量在300mm以上；流域有皇城、洋翔盆地,皇城盆地地势高面积大,年降雨量在400mm以上,是良好的牧场。洋翔盆地位于东大河峡谷中,面积较小,盆地已开垦为农业区；年降雨量在200mm以下,以灌溉农田为主。 东大河干流上游直河、斜河交汇口以下至东大河旧渠首段河道,河道总长30km,总落差414m,水能理论蕴藏量42MW。为充分利用东大河的水资源和水力资源,已在东大河干流皇城

7、滩盆地出口处修建有皇城水库,其水库的主要作用是蓄丰补枯,与下游金川峡水库联合调度,以保证下游金昌市工农业用水和东大河干流上水电站的运行要求。所以经水库调蓄后的下泄流量比较稳定,对下游东大河的水力资源开发创造了良好的条件。1.2.2 气象 东大河地处祁连山区,河流地形高差悬殊,深山区海拔高程25004000m以上,属寒冷半湿润气候到高寒湿润气候,年平均气温1.20.2,最热月七月平均气温14.313.1,最冷月一月平均气温-13.1-14.3,年降水量300600mm,年日照时数2200h。浅山区海拔高程20002500m,属寒冷干旱气候和寒冷半干旱气候,年平均气温4.61.2,最热月平均气温1

8、7.413.1,最冷月平均气温-10.1-13.1,年降水量150300mm,年蒸发量12601050mm,年日照时数22002880h,无霜期136103d。1.2.3 径流东大河径流主要靠降水和冰雪融水补给,产流于山区,耗水于平原。月牙崖水电站引水枢纽位于皇城水库坝后,区间无支流汇入,因此,电站年径流的确定直接采用皇城水库径流分析成果。根据皇城水库调节年度1954年7月20XX6月n=51年径流系列资料,经统计分析参数如下：Q09.00m3/s Cv0.18 Cs=2Cv电站引水枢纽处不同频率年径流成果见表11,设计年径流分配成果见表12。月牙崖水电站设计年径流成果表表1-1 F 统计参数

9、QpQ0 CvCs/CvP=15%P=25%P=50%P=75%P=85%10309.000.18210.810.18.917.927.32月牙崖水电站设计年径流分配表 表1-2项目月份年平均七月八月九月十月十一月十二月一月二月三月四月五月六月典型年20.316.813.913.55.754.225.635.452.635.4618.118.810.9月牙崖电站P=15%丰水年流量20.216.713.813.45.74.195.595.412.615.4218.018.710.8典型年19.51311.113.48.506.814.503.1902.6810.116.39.09月牙崖电站P=

10、50%平水年流量19.112.710.913.18.36.74.43.102.69.916.08.91典型年17.48.007.788.611.46.293.003.004.521.545.089.157.15月牙崖电站P=85%枯水年流量17.88.197.968.8011.76.443.073.074.631.585.209.377.321.2.4 洪水月牙崖水电站紧接皇城水库坝后电站,引水枢纽紧接坝后电站尾水渠,电站厂房位于皇城滩水库下游约3km处,其控制集水面积为1160km2。月牙崖电站引水渠首洪水为皇城水库下泄洪水,电站厂房处洪水为皇城水库下泄洪水加同频率区间洪水,成果见表1-3,

11、分期洪水成果见表1-4。月牙崖水电站各设计频率洪峰流量表 表1-3断面位置Fkm2P 2%3.33%5%10%20%皇城水库入库1030401332280194123皇城水库出库1030382332280194123区间洪水1303530251811电站引水渠首1030382332280194123电站厂房1160417362305212134月牙崖水电站分期洪水成果表表1-4施工分期P%10%20%汛期79月年最大212134枯水期105月7552.235月7552.2106月10477.336月10678.7月牙崖水电站引水渠布置在河道右岸,引水渠桩号0+840处有一无名冲沟。冲沟平时无水

12、,汛期沟道洪水影响渠道安全运行。无名冲沟洪水主要由暴雨组成,所以采用小流域暴雨洪水计算的方法瞬时单位线法进行推求,分析成果见表15。月牙崖水电站沿线沟道洪水特征值表表15序号沟道名称集水面积主流长度河道比降设计洪水m3/sQ5%1无名沟3.84.698.25.81.3工程地质1.3.1 地形地貌工程区位于永昌南山凸起带的中部山区,属地形,海拔23002700m。东大河于此间深切古夷平面而成大比降1/601/90的峡谷,河谷断面多呈U型,部分呈V型。河谷两岸发育不对称的河漫滩及侵蚀堆积阶地,其中级阶地发育较完整,级阶地仅在厂房区附近保留较完整。1.3.2 地层岩性根据地质测绘,区广泛分布第四系不

13、同成因的松散堆积层,下伏基岩为加里东晚期的花岗岩岩体。1.3.3地质构造工程区位处祁、吕、贺山字型构造西翼反射弧中永昌南山古凸起带的中部,南依北祁连山脉的冷龙岭,北为马营永昌新凹陷盆地。岩浆活动和构造运动复杂且频繁,周边广泛分布有加里东各期的侵入岩体及各时代地层,以1/20万区域地质图上看出此间分布多个褶皱构造及区域性断裂,并在燕山运动晚期形成工程区的顺河断层F1。F1断层属压性断裂,东北端始于泱翔乡,西南端终于皇城电站。据1:400万中国地震动峰值加速度区划图2001,工程区地震动峰值加速度为0.20g相当于地震基本裂度度,地震动反应谱特征周期0.40s。1.3.4水文地质区地下水主要源于冰

14、雪融水和大气降水,皇城水库及电站泄水也是控制地下水源的重要因素。根据埋藏条件,地下水可分为第四系松散堆积层中的孔隙性潜水和基岩裂隙中的裂隙性潜水。前者含水层主要为河床及级阶地砂卵砾石层,直接受河水及两岸山体中基岩裂隙水补给。两岸山体及谷底基岩中存在基岩裂隙水,主要赋存在各种结构面中,依靠大气降水和高山裂隙水补给,受断裂构造控制。根据水样分析试验,水质类型为HCO3-或HCO3-、SO4=盐Ca#、Mg#型水,矿化度0.190.32g/l,属低矿化度淡水,对普通硅酸盐水泥不具侵蚀性。1.3.5 岩石物理力学特性根据试验数据,结合其它工程类比,岩石物理力学特性见表1-6。各类围岩主要物理、力学参数

15、建议值表1-6岩石名称围岩类别抗剪断强度峰值弹性模量变形模量泊松比单轴饱和抗压强度单位抗力系数坚固系数C103MPa103MPaMPaMpa/mf粗粒花岗岩48501.21.5121610150.230.256075004-535400.40.75610580.260.284060200025003-426350.20.43511.60.300.353050100015001-21.3.6 引水枢纽工程地质条件引水枢纽座落在皇城水库电站尾水末端的河床砂砾卵石层之上,砂砾卵石层2530m皇城滩水库资料,天然湿密度2.14t/m3,天然干密度2.11t/m3,结构中密。地基承载力特征值200250

16、Kpa,建议临时开挖边坡1：1,永久边坡1：1.25。该层砂砾卵石层赋存有孔隙性潜水,地下水位埋深13m,渗透系数200m/d。闸、坝基础可座落在砂砾卵层之上,其承载力可满足要求,但基础开挖时应注意基坑排水问题。1.3.7 引水渠洞工程地质条件与评价0+0000+800明渠填方段工程地质条件与评价该段为填方段,地基为河谷右侧高漫滩的砂砾卵石层,厚度2530m,天然湿密度2.14t/m3,天然干密度2.11t/m3,地基承载力特征值200250Kpa,在填方之前应清除表层的草皮及植物根系,填筑料应选择级配良好的砂砾卵石,分层碾压夯实,夯填要求干密度2.15t/m3,含泥量5%。0+8001+34

17、3明渠挖方段工程地质条件与评价该段渠道座落在坡积块碎石土之上。块碎石呈土黄色,其中土含量65%,块碎石含量35%,属中等强湿陷性土,压缩系数分别在0.340.38和0.71.03,为中等压缩性土,具垂直节理,遇水崩解。块碎石土结构稍密,厚度0.530m,具有很强的渗透破坏性,渗透破坏是主要的工程地质问题,须采取有力措施处理,另外冻胀破坏与湿陷破坏也应同时防治。该坡积物边坡整体是稳定的,其地基承载力特征值为140150Kpa,建议开挖边坡临时边坡1:1,永久边坡1:1.25,开挖深度10m的渠段需要增设二级平台马道,所有人工边坡均须护砌,以防暴雨冲刷破坏及堵塞渠道。 隧洞段工程地质条件与评价1+

18、3432+226线路穿越基岩山体,需开凿隧洞,基岩山体的岩性为加里东晚期侵入岩花岗片麻岩,灰白色、粗粒显晶结构,块状构造。岩石致密坚硬,但受构造影响,局部节理裂隙密集带岩体较为破碎。新鲜岩体判定为类围岩,风化岩体及节理裂隙密集带判定为类围岩包括隧洞进、出口40m。1.3.8 压力管道及厂房工程地质条件与评价压力管道段及厂房场地十分狭窄,地层岩性为厚层坡积块碎石土,灰黄色,土含水量量65%,块碎石含量35%,土为中粉质壤土,碎石直径220mm,块石直径20200mm,大者1.52m,据钻孔重型触探试验测试,块碎石承载力特征值200Kpa,但地基土极不均匀,建议厂房基础下设置12m厚的砂卵砾石垫层

19、并夯实,施工开挖时基坑将有较大的涌水量,应加强排水、隔水措施、另外厂房基础将处在地下水位以下,设计时应考虑地下水的浮托力。地下水水质良好,对钢筋砼均无侵蚀性。1.3.9天然建筑材料引水渠线0+0000+800填方渠所需砂砾卵石可在渠段左方河床开采,但必须清除表层基皮及植物根系,剔除漂石及弧石。引水渠沿线出露的花岗片麻岩体,面积广大,质地坚硬,特别是开挖隧洞的弃渣,岩质新鲜,可成为良好的块石料。另外,东大河及高漫滩上广泛分布的砂砾石卵石层中含有较多漂石及弧石,也是良好的砌石材料,开采便利运输条件好。工程区无合适的砂、砾骨料场,只能选在皇城东大河桥上下4公里围采取。经取样试验结果表明：除含泥量超标

20、需冲洗外,其余指标均可满足规要求,而且料场就近有水冲洗方便,平均运距15km,渠道防冻胀破坏垫层料也可从该料场筛取。1.4工程任务和规模1.4.1 工程建设的必要性月牙崖水电站是一座引水式小水电站,位于永昌县城南部的东大河干流上,是整个东大河九座梯级开发电站的第二级电站。电站建成后,并入永昌电网运行,对改善当地用电紧缺现状,开发新的资源,发展永昌县经济,缓解供电矛盾,保证地方工农业与各乡镇企业用电起到重要作用。现永昌县用电主要依靠大电网解决,输电距离远,损耗较大,供电质量差。该水电站的兴建将减轻该地区电网和大电网的供电压力,对促进地区经济的发展、加快西部大开发步伐、改善永昌县的投资环境具有一定

21、的作用。工程区交通便利,永久占地大部分占地为荒地和草地,以及少量林地,施工期短、见效快,工程建成后,不仅可以为地方提供一定的就业机会,还可上缴一定的税收,增加财政收入,促进地方经济发展。综上所述,兴建月牙崖水电站,不仅可以为工农业的生产发展提供能源保证,实现电气化县,并且能充分利用当地便利的水能资源,因此,该工程的建设是十分必要的。1.4.2 工程主要指标月牙崖水电站设计引用流量为18.3m3/s,设计水头23.15m,装机容量3600KW。参照国水轮机系列样本,经方案比较选用HLA551-LJ-104型水轮机三台,配套SF120016/2150型发电机及YWT1000型微机调速器各三台。电站

22、多年平均发电量1571万kWh,装机年利用小时数为4364 h。1.5 工程布置及主要建筑物1.5.1工程等别及标准月牙崖水电站装机容量3600kw,属小型等工程,主要及次要建筑物均按5级设计。引水枢纽按10年一遇洪水设计,30年一遇洪水校核,厂房按30年一遇洪水设计,50年一遇洪水校核。1.5.2工程选址及工程总布置东河湾梯级电站中东河湾一级电站已投入运行,东河湾二级电站正在建设,月牙崖水电站和东河湾三级水电站未开发。东河湾三级电站在泱翔盆地,占耕地多,电站开发对附近农牧民生产生活影响大,月牙崖电站虽然地形条件较差,但电站开发所受社会干扰少,先开发月牙崖水电站较为有利。月牙崖水电站上接皇城水

23、库坝后电站尾水渠,下至东河湾一级水电站引水枢纽库区,开发河段毛水头25.9m。电站布置在河道右岸,从前到后依次为引水枢纽、引水明渠、前池、引水隧洞、压力管道及发电厂房。引水枢纽布置在皇城滩水库下游河道,类似于多首制引水,由溢流坝、引渠及进泄水闸组成,溢流坝布置在河道左侧水库泄水洞冲刷坑后,从左到右依次为溢流坝、冲沙闸和引水闸,进泄水闸布置在皇城水库电站尾水渠末端,引渠长85m,位于溢流坝与进泄水闸之间。引水明渠布置在东大河右岸,长1261.2m。前池布置在引水明渠末端、引水隧洞进口,前池长61.5m,从前到后依次为渐变段、溢流段、拦污栅室及弯道渐变段,溢流堰布置在前池左侧,溢出的水流通过120

24、m长的泄水渠泄入东大河。前池后紧接无压引水隧洞,隧洞长822.2m,城门洞形断面。隧洞后接压力管道,压力管道采用一管三机的布置形式。发电厂房布置在东河湾一级电站引水枢纽坝体上游500m处永皇公路旁,发电尾水通过穿永皇公路涵洞进入东河湾一级电站引水枢纽库尾。1.5.3 主要建筑物设计1.5.3.1引水枢纽引水枢纽布置在皇城滩水库坝后,类似于多首制引水,由溢流坝、引渠及进泄水闸三部分组成。月牙崖水电站设计引用流量18.3m3/s,其中14.7m3/s来自水库电站尾水,不足部分来自水库泄水洞。溢流坝布置在河道左侧水库泄水洞冲刷坑后,从左到右依次布置溢流坝、冲沙闸和引水闸。坝前正常挡水位2498.8m

25、,设计洪水位2500.8m,校核洪水位2501.5m。引水闸布置于枢纽左边,2孔,钢筋砼结构,冲沙闸布置在引水闸左侧,1孔,钢筋砼结构。溢流坝布置于引水枢纽左侧,为WES堰,堰长30m。堰顶高程2499.1m,采用C15抛石砼浇注,溢流堰后设13.5m长消力池,消力池后接20m长护坦,护坦后设防冲槽。引渠长85m,位于溢流坝与进泄水闸之间东大河高漫滩上,采用梯形断面,C20砼衬砌,底宽2.5m,边坡系数1.25,纵坡1/1500,衬砌厚度10cm。进泄水闸布置在皇城水库电站尾水渠末端,采用侧面进水、正面泄水的布置形式。进泄水闸均设计为两孔,闸室采用钢筋砼结构。1.5.3.2 引水渠引水渠布置在

26、河道右岸,长1261.2m,设计流量18.3m3/s,引水渠布置的原则是在尽量少占林地的基础上沿等高线布置,实现投资省、对环境影响尽可能小的目的。引水渠设计流量18.3m3/s,设计纵坡1/2000,考虑前池溢流堰溢流时涌水影响,渠顶水平,设计高程2498.962m,渠底设计高程2495.9072495.267m,渠深3.0553.695m。桩号0+021.1680+940和1+0351+282.4设计为梯形断面,C20现浇砼衬砌,衬砌厚度底部12cm,边坡1210cm。桩号0+021.1680+810渠道为填方渠,布置在砂砾卵石层上,填方材质为砂砾石。桩号0+8100+940和1+0351+

27、282.4段为挖方渠,座落在坡积块碎石土之上,基础具湿陷性及冻胀性,为防止渠道衬砌体发生冻胀破坏,衬砌体下铺砂砾石垫层作为抗冻胀措施,垫层厚度XX侧渠坡8050cm,渠底100cm,靠山侧渠坡10070cm。靠山侧渠堤上设排水渠,并铺设土工膜,防止雨水进入垫层引起基础湿陷。引水渠桩号0+9501+025座落在坡积块碎石土之上,地形不具备布置梯形渠,该段渠道设计成矩形断面,钢筋砼结构,XX侧不修渠堤。矩形渠宽4.5m,渠底及边墙厚0.25m,顶部每2m设一拉杆。0+9400+950和1+0251+035为砌石扭面段。1.5.3.3 前池 压力管道进口无布置前池地形条件,本次设计将前池布置在引水渠

28、末端、隧洞进口。前池长61.5m,从前到后依次为渐变段、溢流段、拦污栅室及弯道渐变段,具备溢流、拦污、排沙功能。1.5.3.4 引水隧洞前池后接无压引水隧洞,隧洞地质条件良好,基岩为花岗岩,岩石致密坚硬,岩石致密坚硬,除个别地段为类围岩外,绝大部分为类围岩,可不衬砌,为减小糙率,底部用20cm厚C20砼找平。引水隧洞根据地质条件,选用方便施工的城门洞形断面,隧洞设计流量18.3m3/s,设计纵坡经比较选用1/1000。引水隧洞水力学上按自动调节渠道设计,即洞顶水平,高程2499.508m,洞底纵坡1/1000,高程2494.452493.668m。隧洞进出口40m及节理裂隙密集带为类围岩,全断

29、面C20钢筋砼衬砌,衬砌厚度底板20cm,边墙及顶拱25cm,单层配筋,衬砌段开挖过程中对洞顶局部不稳定岩块采用悬吊式砂浆锚杆加固,钢筋砼衬砌段顶部回填灌浆,灌浆压力0.4MPa。1.5.3.5 压力管道压力管道选用钢管,采用一管三机布置方案,支管在平面上呈梳齿形。钢管总长98.1m,其中总管一根长43.2m,直管三根总长54.9m,总管管径3.2m,支管管径1.8m,钢管壁厚12mm,每2m设加劲环一道。压力钢管采用明管暗敷式,除支管镇墩外,总管外包40cm砼。1.5.3.6 发电厂房主厂房面对永皇公路布置,由主机室和安装间两部分组成,主机室长28.47m,宽11.1m,安装水轮发电机组三套

30、,水轮机安装高程2473.5m,发电机层底板高程2478.9m。安装间布置在主机室左侧,底板高程同发电机层底板高程,长9.37m,宽度同主机室。副厂房布置在主机室上游,长28.47m,宽7.8m,分上下两层布置,上层底板同发电机层底板相平。主厂房底板及以下结构采用现浇钢筋砼结构,屋面大梁采用预制薄腹大梁,屋面板采用预制槽形屋面板,吊车梁排架柱及上下圈梁均采用现浇钢筋砼结构。副厂房上层为砖混结构,下层为现浇钢筋砼结构。厂房基础地层岩性为厚层坡积块碎石土,极不均匀,基础下垫2m厚砂砾石垫层。1.6 水机、金结、采暖通风及消防1.6.1水力机械月牙崖水电站设计引水流量18.3m3/s,额定水头23.

31、15m,装机容量3600kw,参照国水轮机系列样本,经方案比较选用三台HLA551LJ104型水轮机,配套SF120016/2150型发电机及YWT1000型微机调速器各一台。厂选用16t电动双梁慢速桥式起重机一台。为方便检修和作为调速系统的后备保护,设水轮机进水阀。进水阀选用1600D941X6蝶阀公称直径1.6米,额定压力0.6Mpa。1.6.2 金属结构本电站在引水枢纽及前池上共设置闸门7扇、拦污栅2扇,配置启闭设施7台,铺设压力钢管总管1根,支管3根。金属结构特性见表1-7。1.6.3 采暖、通风及消防本电站地处暖温带湿润气候区,主厂房不设置全面的采暖系统,尽量利用发电机的热风,并在局

32、部设置采暖装置如电热器等采暖,以保证工作地点设备的温度要求。主厂房、副厂房和安装间均采用自然通风方式为主,但中控室、计算机室等副厂房可采用小型柜式空调机,以达到温湿度要求。主厂房发电机消防主要采用水消防方式,在发电机和安装间共设置二套消火栓箱,保证两条充实水柱同时到达厂任一火警部位,并配置移动式灭火器。其余部位配置一定数量的化学灭火器。金属结构特性表表1-7名称型式数量孔口尺寸设计水头重量启闭机闸门预埋件引水枢纽引水闸潜孔式平板钢闸门22.0*1.530.5*20.2*25t手电两用螺杆式启闭机2台引水枢纽冲沙闸潜孔式平板钢闸门12.5*2.03.80.90.37.5t手电两用螺杆式启闭机1台

33、引水枢纽进水闸露顶式平板钢闸门22.5*2.820.8*20.2*27.5t手电两用螺杆式启闭机2台引水枢纽泄水闸露顶式平板钢闸门22.5*1.820.7*20.2*25t手电两用螺杆式启闭机2台前池泄水冲沙闸潜孔式平板钢闸门11.0*1.27.20.30.1510t手电两用螺杆式启闭机1台前池拦污栅23.7*4.351.8*20.3*2不专门配置压力钢管901.7 电气1.7.1 接入系统设想根据永昌县电力局提供的资料及东河湾梯级水电站的有关资料,本次设计考虑月牙崖水电站以一回35KV出线,接于大干沟水电站35KV母线,汇流后接至头坝变电所并入永昌电网。1.7.2 电气主接线电气主接线采用三

34、机一变扩大单元式接线方式,安装一台SZ9-5000型升压变压器,在发电机保护控制屏部装置6.3KV母线,并设置一面6.3KV出线屏主变进线屏,与主变低压侧连接,主变高压侧装设一台35KV开关及隔离刀闸,连接在35KV母线上,35KV母线出线侧安装相关设备送至35KV系统。由于厂区狭窄,本电站不设35KV室外升压站,在副厂房布置35KV高压室,除主变放在室外,其余35KV设备均放在室。1.7.3 主要电气设备水轮发电机3台,型号：SF120016/2150,配静止可控硅微机励磁装置。主变压器1台,型号：SZ9-5000/38.53*2.5%/6.3。厂用变压器2台,型号：S9-160/6.35%

35、/0.4和S9-160/38.55%/0.4各1台。6.3KV高压开关柜9面,型号：XGN2-10。35KV高压开关柜3面,型号：JYN135 。 1.7.4 自动控制本电站采用计算机监控系统方式。主要功能有：正常运行时,水轮发电机组的开、停机；有、无功功率的调节；机组事故的自动处理；断路器、灭磁开关的自动操作；以及电站运行必需的反映设备运行状态的模拟量和开关量的信息反馈均由计算机监控系统进行处理。1.8 工程管理月牙崖水电站隶属月牙崖水电开发XX公司。电站建成后,自行管理,独立运行。电站运行实行集中监控,按少人值守原则进行运行人员的编制,机组的大型检修及水工建筑物的维修均实行社会化服务。电站

36、生产、运行、检修及管理人员的配置按国电公司国电人资2000499号水力发电厂劳动人员标准规定,电站总人数以20人计。1.9 施工组织设计1.9.1施工条件月牙崖水电站位于肃南东大河皇城水库下游,在皇城水库电站和东河湾一级电站之间。工程区属市肃南县皇城乡管辖,永皇公路从工程区通过,距永昌县40km,对外交通较为方便。工程所需的天然建筑材料可就近开采,储量满足设计要求。本工程所需的钢材、木材可由永昌供应,水泥由河西堡水泥厂供应。东大河河水水量丰富,水质良好,可作为本工程施工用水源。工程区有皇城水库电站至东河湾一级水电站10KV输电线路通过,可 T接作为本工程施工用电源。1.9.2 施工导流本工程属

37、小型工程,在皇城水库坝后,水库蓄水对施工极为有利,除坝后电站尾水渠末端进泄水闸需修建导流渠外,其余工程均可利用非汛期及河道停水期施工1.9.3主体工程施工电站建筑工程总工程量23.55万m3,其中土方开挖13.07万m3,土方回填6.85万m3,岩石开挖2.20万m3,砌石0.25万m3,砼及钢筋砼1.18万m3。共需水泥2619t,钢筋、钢材243t,木材81m3,共需劳动工日7.81万个。枢纽及引水明渠砂砾石由1m3挖掘机开挖,装810t自卸汽车运输；夯填采用自卸汽车运输,推土机铺摊,振动碾压实；现浇砼由0.4m3拌和机拌料,架子车运输砼入仓,机械振捣；砌石均由人工砌筑。引水隧洞岩石洞挖采

38、用手风钻钻孔、爆破,人工装1t机动翻斗车运输出渣,隧洞穿过断层段时需注意支护,洞砼采用1t机动翻斗车运输,底板砼直接入仓,边顶拱采用砼泵入仓,机械浇筑,回填灌浆采用灌浆泵灌浆,灰浆搅拌机制浆。1.9.4 风、水、电施工供风采用固定与移动供风方式相结合,拟在隧洞各进出口、分别布置一座空压站,采用20m3空压机供风。施工水源采用东大河河水,在枢纽区、电站厂区、辅助企业区、引水隧洞各进出口分别设抽水泵站向施工点供水。工程区有10kv输电线路通过,施工期间可直接T接使用,并备两台30kw柴油发电机组,满足施工用电需要。1.9.5 施工总进度该电站总工期安排为二年,包括施工准备期、主体工程施工期和工程完

39、建期。其中准备工期3个月,主体工程施工期18个月,工程完建期3个月。准备工期由第一年3月开始至5月底结束,历时3个月,主体工程施工期由第一年5月开始至第二年10月结束,历时18个月,尾工工期自第二年10月开始至12月结束,历时3个月。1.10 环境保护、水土保持及安全1.10.1环境保护结合工程施工和运行特点,本工程环境保护措施包括水环境保护措施、大气和声环境保护措施、生态环境保护措施、水土保持措施等。工程施工期各辅助生产场区均有一定的加工、设备冲洗废水排放,采取在各施工场地修建临时沉淀池,进行沉淀处理。沉淀处理后的废水集中蓄存,回用作混凝土拌合、道路喷洒用水,禁止排放。工程开挖废弃碴石拟运往

40、工程设计中规划的碴场集中处置,部分用于修筑河道防洪堤。并及时做好弃碴后的土地整治与植被恢复等生态恢复与建设工程,将水电站建设引发的水土流失及生态环境影响降至最小程度。工程改扩建、新修建施工道路以及运输车辆行驶所产生的道路扬尘拟采取洒水方式进行降尘,以改善道路沿线区域的环境空气质量,减轻污染程度,并缩小扬尘污染围。洒水时间及次数根据具体情况操作1.10.2水土保持厂房和副厂房的布置上,充分考虑了厂房上游侧山体的稳定性,在厂房后边坡上清除了上部危石,确保边坡永久稳定。厂基开挖设有排水措施,尾水排放渠道加强了衬护措施,可有效防止土建工程中人为水土流失。主体设计中块石料选用石方明挖的弃料,骨料也用弃料

41、加工而成,减少了弃渣量的排放。隧洞口的护面,防护了洞身围岩开挖后的岩石分化、剥蚀掉块。弃渣堆放采用汽车运输和推土机平整,使渣体得到碾压,有效防止了水土流失。枢纽及场区均设有截排水沟,有效防止了洪水对主体建筑和地面的冲刷。主体工程根据弃渣堆放量、设置堆放弃渣场。主体工程根据取料情况设置料场。对料场分别根据实际地形和需要进行边坡治理、土地整治。渣场布设干砌块石栏渣坝,渣体推平碾压。土地整治工程：对施工场地等临时用地在施工结束后进行坑凹回填,恢复原状或作为绿化用地。1.10.3 工程安全电站安全设计参照DL506119水利水电工程劳动安全与工业卫生设计规执行。该工程投产后要符合劳动安全卫生的要求,保

42、障劳动者在劳动过程中的安全与健康,贯彻安全第一、预防为主的设计原则。1.11 工程招标建议月牙崖水电站建筑工程施工进行招标,部分工程也可自营；机电设备及安装工程全部进行招标；金属结构设备及安装工程全部进行招标。招标组织形式采用项目法人自行组织招标。建筑工程采用公开招标形式,机电设备制造工程、机电设备安装工程、金属结构设备及安装工程采用邀请招标的方式。根据工程施工特性,工程划分为八标段进行施工。1.12 概算建筑工程采用甘水规字199641号文颁发的省水利水电建筑工程概算定额,机电及金属结构设备安装工程采用水利部水建199363号文颁发中小型水利水电设备安装工程概算定额。本工程概算总投资2430

43、.41万元,建设期贷款利息92.36万元,工程静态总投资2388.05万元,其中建筑工程1039.44万元,机电设备及安装工程802.16万元,金属结构设备及安装工程82.96万元,临时工程121.30万元,其它费用180.85万元,基本预备费111.34万元。资金筹措方式: 60%贷款,40%由项目业主自筹投资解决。1.13经济评价1.13.1 财务评价月牙崖水电站总装机容量为3600kW,多年平均总发电量为1571万kWh。电站工程静态总投资为2338.05万元,相应单位千瓦投资为6495元/kW,单位电能投资为1.488元/kWh,单位电量发电成本0.0904元/kWh,单位电量经营成本

44、为0.036元/kWh。月牙崖水电站经营期上网电价为0.227元/ kWh,包括建设期贷款偿还期17年。全部投资财务部收益率为13.4%,财务净现值为282.25万元,大于零；投资回收期从建设期初算起为17年；投资利润率和投资利税率分别为4.8%及6.1%。综上分析说明,本项目在财务上是可行的。1.13.2 国民经济评价按影子电价0.30元/ kWh计算,本水电站国民经济部收益率为20.2%,高于社会折现率12%；经济净现值为1138.8万元,大于零；经济效益费用比为1.494,大于1。综上分析说明,本项目在经济上是合理可行的。1.13.3 综合评价月牙崖水电站为引水式小型水电站,财务评价指标

45、及国民经济评价指标较优,并具有较强的抗风险能力,项目经济评价可行。月牙崖水电站是永昌县实现电气化县的重要电源点,项目建成后,每年可向永昌县及肃南皇城提供1571万kWh的电量,将极大缓解项目区供用电矛盾,保证井灌用电和地方工农业与乡镇企业用电要求。本项目的建设将促进地方基础设施建设和第三产业的发展,增加社会就业机会,提高人民生产生活水平,促进该地区社会经济发展。综上所述,本项目在财务上是可行的,经济上是合理的,社会效益和经济效益显著,建议尽快开工建设。月牙崖水电站工程特性表表1序号名 称单位数 量备 注一水文1沙沟寺水文站控制流域面积km21545皇城水库控制流域面积km21030电站引水枢纽

46、控制流域面积km210302利用水文系列年限年513电站洪水流量引水枢纽设计洪水m3/s194引水枢纽校核洪水m3/s332电站厂房设计洪水m3/s362电站厂房校核洪水m3/s4174电站设计引水流量m3/s18.3二工程地质特性1引水枢纽地基承载力特征值Kpa2002502厂房地基承载力特征值Kpa2003引水隧洞围岩类别风化岩体及节理裂隙密集带包括隧洞进、出口40m新鲜岩体4地震动峰值加速度g0.2地震动反应谱特征周期S0.4三动能经济1水头最大净水头m23.5最小净水头m23.15设计水头m23.152流量设计发电引用流量m3/s18.33装机容量Kw36004设计年发电量万kwh15

47、715装机年利用小时数小时4364月牙崖水电站工程特性表表2序号名 称单位数 量备 注四主要建筑物特性1引水枢纽工程溢流坝WES堰型坝顶高程m2499.1坝长m30正常挡水位m2498.8设计洪水位m2500.8校核洪水位m2501.5引水闸潜孔式孔口数量孔2闸底高程m2497.8闸顶高程m2502.0孔口尺寸m*m2*1.5宽*高设计水头m3.0冲沙闸潜孔式孔口数量孔1闸底高程m2497.0闸顶高程m2502.0孔口尺寸m*m2*1.5宽*高设计水头m3.8进水闸露顶式孔口数量孔2闸底高程m2496.487闸顶高程m2499.287孔口尺寸m*m2.5*2.8宽*高闸前正常水位m2498.4

48、87进水闸露顶式孔口数量孔2闸底高程m2496.487闸顶高程m2499.287孔口尺寸m*m2.0*2.8宽*高闸前正常水位m2498.487月牙崖水电站工程特性表表3序号名 称单位数 量备 注2引水系统引水明渠长度m1261.2断面形式梯形、矩形衬砌形式全断面砼衬砌梯形渠砼衬砌厚度cm1012矩形渠钢筋砼衬砌厚度cm25梯形渠防冻胀砂砾石垫层厚度cm8050XX侧渠坡cm100渠底cm10070靠山侧渠坡渠系建筑物座4前池前池断面最大尺寸m*m*m61.5*8*5.35长*宽*深溢流堰长m30溢流堰顶高程m2497.812甩负荷时最高涌波水位m2498.362无压引水隧洞长度m882.2断

49、面形式城门洞型衬砌形式类围岩不衬砌,类围岩全断面钢筋砼衬砌类围岩钢筋砼衬砌厚度cm2025底板20cm,顶拱边墙25cm压力钢管明管暗敷式布置形式一管三机总管尺寸一根长43.2m,直径3.2m,壁厚12mm支管尺寸三根总长54.9m,直径1.8m,壁厚12mm月牙崖水电站工程特性表表4序号名 称单位数 量备 注3发电厂房主厂房尺寸m*m37.89*11.1长*宽主厂房建筑面积m2420副厂房尺寸m*m28.47*7.8长*宽副厂房建筑面积m2222水轮机安装高程m2473.5水轮机层底板高程m2474.9发电机层地面高程m2478.9桥式起重机轨顶高程m2484.9五机组及电气设备水轮发电机组

50、套3水轮机台3HLA551-LJ-104发电机台3SF1200-16/2150调速器台3YWT-1000主阀台31600D941X-6桥式起重机起重量吨16电动双梁慢速桥式起重机主变台1SZ9-5000/38.532.5%/6.3厂用变台1S9-160/6.35%/0.4厂用变台1S9-160/38.55%/0.46.3KV高压开关柜面9XGN2-1035KV高压开关柜面4JYN1-35六施工特性1主要工程量土方开挖万m313.07岩石开挖万m32.20土方回填万m36.85砌石万m30.25砼及钢筋砼万m31.18金属结构T101钢筋制安T242月牙崖水电站工程特性表表5序号名 称单 位数

51、量备 注2主要材料用量水泥T2619钢筋、钢材T243不包括金结木材m3813劳动工日万个7.814工期年2七经济效益指标1工程投资与收益工程总概算万元2338.05不包括建设期利息92.36万元国民经济年收益万元441影子电价0.30元/kwh企业财务年收益万元336电价0.227元/kwh2单位经济指标单位千瓦投资元/kw6495单位电能投资元/kwh1.488单位电量发电成本元/kwh0.0904单位电量经营成本元/kwh0.0363国民经济评价指标经济部收益率20.2经济净现值万元1138.8Is=12%效益费用比1.4944财务评价指标全部投资财务部收益率13.4电价0.227元/k

52、wh借款偿还期年17包括建设期2年静态投资回收期年11.6包括建设期2年,税后投资利润率4.8投资利税率6.1资本金利润率13.6财务净现值万元282.25税后2 水文、气象2.1 流域概况2.1.1 流域自然地理概况东大河是河区石羊河水系第二大支流,发源于祁连山脉东段冷龙岭北麓,流域分水岭最高处为冷龙岭主峰,海拔高程5254 m。东大河流域南以祁连山的冷龙岭为界,东以西营河为邻,西与西大河相连,北部是石羊河干流,地理位置在北纬37363810和东经1012110324之间。流域地势由西南向东北倾斜。流域的上游分为东西两岔,分别为直河和斜河,当两岔河流流至皇城乡大湖滩附近汇合后称为东大河。两岔

53、源头终年积雪,分布有现代冰川,是石羊河流域冰川的主要分布区。河流上游地区还分布有小片的沼泽和湖泊。东大河上游直河、斜河汇合后向东北方向流去,1985年修建的皇城滩水库即在直河、斜河汇合口以下6.5km的皇城滩盆地下缘骆驼脖子处。由汇合口到水库处河流流经一片开阔地,过了骆驼脖子以后,河流进入约23km长的峡谷地段,直至出山口以下流入平原走廊区,尔后汇入石羊河。沙沟寺水文站位于峡谷中部,控制流域面积1545km2,1954年建站,1971年1月下迁2.5km, 控制流域面积1614km2,观测至1987年撤销。拟建的月牙崖水电站引水渠道进水闸接皇城水库电站的尾水渠出口,位于沙沟寺水文站上游10.2

54、8km处,控制流域面积1160km2,电站厂房位于枢纽下游1.76km处,控制流域面积1168km2。东大河皇城滩以上流域植被比较好,降水量丰富,是河川径流的主要来源区, 皇城滩以下峡谷地段, 降水量减少,植被甚差；出了峡谷山口后,建有东大河渠首,系向下游金川峡水库及农田灌溉之枢纽工程。河流进入河西走廊的永昌盆地,水量大部分引灌及渗入洪积扇转化为地下水,在扇形地带以泉水形式溢出地表,形成众多的泉水河道,复归入石羊河。2.1.2 流域气象概况东大河地处祁连山区,河流地形高差悬殊,深山区海拔高程25004000m以上,属寒冷半湿润气候到高寒湿润气候,年平均气温1.20.2,最热月七月平均气温14.

55、313.1,最冷月一月平均气温-13.1-14.3,年降水量300600mm,年日照时数2200h。浅山区海拔高程20002500m,属寒冷干旱气候和寒冷半干旱气候,年平均气温4.61.2,最热月平均气温17.413.1,最冷月平均气温-10.1-13.1,年降水量150300mm,年蒸发量12601050mm,年日照时数22002880h,无霜期136103天。平原区海拔高程在2000m以下,属温寒干旱气候,地面气侯特征以永昌气象站实测资料为代表：多年平均气温为4.8,一月-10.0,七月17.5,绝对最高气温32.5,绝对最低气温-26.7；多年平均降水量185.1mm,主要集中在59月,占全年降水量的83.7%；多年平均蒸发量2000.6mm,49月蒸发量占全年蒸发量的72.7%；多年平均相对湿度52%；春季多风,多年平均风速3.2m/s,最大风速26m/s,风向多为西风