小型水电站项目建设初步设计报告

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1 综合说明

1.1 概况

1. 1. 1 工程地理位置

xxxxxx水电站（以下简称xx电站）工程位于xx的xx支流上，属于括苍山脉，距县城约11km。区内山高坡陡，水流湍急，溪床狭窄坡降大，植被覆盖良好，林木茂密。水能资源蕴藏丰富，是开发水电资源的理想场所。

xx电站坝址以上集雨面积2.24km2，河道长2km，平均坡降7.4%，引水集雨面积4.49km2，合计可利用集雨面积为6.73km2。电站厂房位于广度乡三亩田村对岸，厂址以上集雨面积为27.25km2，主流长7.71km，河道平均坡降5.6%。水库总库容23.6万m3，正常库容19.9万m3，电站装机2×500KW。

1. 1. 2 勘测设计过程

2005年9月，xxxxxx水电站业主委托我所进行该工程的初步设计报告编制工作。经过前期的资料准备及随后实地踏勘，并于10月组织测量人员经过近一个月的紧张外业工作，于11月交付测量成果。随后组织技术人员全面开展设计工作，于2xx年9月完成了《xx县xxxx电站工程初步设计报告》。

1. 1. 3 设计依据

本报告的编制依据主要有：

1. 仙计投[2005]75号《关于xx县xxxxxx水电站项目建议书的批复》；

2 . xx县xxxx电站工程勘测设计委托书；

3 . 《小型水电站初步设计报告编制规程》（SL/T179-96）；

4 . 《小型水力发电站设计规范》GBJ71-84；

5 . 国标《防洪标准》（GB50201-94）；

6 . 各专业设计规程规范；

7 . 工程测量成果；

8 . 87版万分之一地形图；

1.2 自然条件

1. 2. 1 自然概况

本工程位于xx的xx和中央坑支流上，地域上属广度乡管辖。流域内谷口以上山高坡陡，山峰连绵不断，水系发育，河床狭窄，两岸树木植被覆盖良好。

1. 2. 2 气象条件

本流域属亚热带季风气候区，四季分明，气候温和，雨量充沛。多年平均气温17.2℃，平均无霜期200天，多年平均降雨量1569mm，多年平均迳流深970mm。年内雨量分配不均，全年降雨主要集中在4~9月份，占全年总降雨量的72%，10~3月份为枯水期，降雨量约占全年的28％。

1. 2. 3 水文

由于本流域无实测的迳流资料，但可选择本水系xx流域上游的曹店水文站作为参证站，后甲和西甲雨量站作为本流域的代表性雨量站，利用两站的降雨~迳流相关法，确定设计流域电站的丰、平、枯代表性典型年。

迳流分析成果如下：丰水年为1975年，年平均流量为0.29m3/s，年迳流深为1354mm；平水年为1980年，年平均流量为0.20m3/s，年迳流深为921mm；枯水年为1979年，年平均流量为0.14m3/s，年迳流深为636mm，其多年平均流量为0.21m3/s。

1. 2. 4 洪水

根据国家《防洪标准》（GB50201-94）确定本工程为五等工程，主要建筑物大坝、隧洞、压力管道、电站厂房及升压站等工程为5级建筑物，其他次要或临时建筑物为等外级建筑物，故大坝按二十年一遇洪水标准设计，一百年一遇校核。电站厂房按二十年一遇洪水标准设计，五十年一遇校核。

经计算，原水库坝址断面设计洪峰流量为48.8m3/s，校核洪峰流量为64.5m3/s。电站厂址断面设计洪峰流量为286.2m3/s，校核洪峰流量为419.5m3/s。

1. 2. 5 工程地质

（一）区域地质

本区以断裂构造为主，褶皱构造不发育，区内断裂主要受泰顺～黄岩、温州～镇海大断裂西侧，北东向、北西向断裂发育。

测区内出露基岩以侏罗系上统（J3）的火山碎屑岩为主，其次为第四系(Q)的松散堆积层和侵入岩。

电站枢纽位于括苍山脉北麓，主要建筑物两岸山高坡陡，地形起伏很大，河道迂回曲折，均为“V”字型狭谷，大部分河段基岩裸露。整个区域内山林植被覆盖良好。

根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001），工程区地震动峰值加速度为＜0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。

（二）工程地质条件

（1）坝址

本工程坝高较小，建议坝基置于弱风化或微风化岩石上。开挖深度(铅直)

两岸2～4m，河床段(铅直)2～3m。坝址河床段岩面裸露且向下游倾斜，应考虑水流对坝下岩体的冲刷影响。坝址两岸地形对称较差，拱座下游侧应留有足够的岩石厚度。

（2）隧洞洞身

覆盖层厚度一般0. 5~1.5米，局部基岩裸露，绝大部分草木丛生。没有区域地质构造通过，小规模的断裂构造是否存在，须待开挖后才能结论。

（3）洞进出口处

进出口段工程地质条件一般，建议进出口段开挖边坡：覆盖层1：1；强风化岩石1：0.75；弱风化岩石1：0.3～1：0.5。

（4）压力管道

压力管道处地形起伏，局部有覆盖层和强风化层，建议镇墩基础置于弱风化岩石上，砼/弱风化岩石抗剪断强度f′=0.7～0.8，c′=0.6～0.7MPa。

（5）厂房

基岩为侏罗系上统大爽组(J3d)晶屑玻屑凝灰岩，估计强风化厚度2～3m；第四系全新统冲洪积层分布于河床，砂砾层厚约2～5m。第四系全新统坡积层（dlQ4）分布于山坡，厚度约1～3m。未见区域断层通过。

(三)天然建筑材料

坝址、隧洞区无砂砾等天然材料，需外购。厂房区天然建筑材料分布于下游河道，可适量开采。外购粗、细骨料应注意质量要求。

综上所述，本工程地质条件总体较好，压力管道及发电厂房和发电洞成洞的地质条件成立。

1.3 工程任务与规模

1. 3. 1 工程任务

本工程以发电为主、结合灌溉、防洪等功能的水电工程。

1. 3. 2 工程规模

大坝推荐建造正常库容为19.9万m3的埋石砼双曲拱坝，电站装机容量推荐选择2×500kw的低压出线方案，引水隧洞断面推荐选用1.5×1.8m2的城门洞型，压力钢管管径选用φ600mm，水库死库容推荐选用1.8万m3，死水位为587.8m。根据选定的坝址、厂址及电站的工程规模，进行上机计算，得出本电站的有关经济指标如下：电站设计水头为364.3m，发电流量0.37m3/s，装机系数为1.76，总发电量315.1万度，其中峰电261万度，谷电54.1万度，水利用率为67%，装机利用小时数为3151小时。

1.4 工程总体布置及主要建筑物

1. 4. 1 工程总布置

为充分开发利用水资源，避免水资源的浪费，根据工程的地理位置和水力资源状况，经方案比较后确定的推荐方案为：电站水库拟建在xx上游支流xx，坝址位于下潭坑村下游1.3km处。通过3241km隧洞将另一支流中央坑3.59km2集雨面积引入水库，另外有三条支流0.9km2集雨面积直接引入发电洞。然后经发电隧洞和压力钢管引水至三亩田村处厂房发电，尾水注回xx 一级电站上游。

1. 4. 2 水库大坝

在初拟方案阶段，拱坝采用单圆心等厚双曲形拱，最大坝高26.8ｍ，溢

流段坝顶高程601.5ｍ，坝顶最小厚度1.5ｍ，坝底厚度5.5ｍ，拱冠厚高比为0.205；坝顶轴线弧长83.0ｍ。坝顶布置自由溢流式表孔溢洪道，溢洪道净总长15ｍ，堰后采用挑流式鼻坎进行消能，该堰最大单宽泄量4.03 m3/s。本设计将该方案作为初始方案输入计算机进行优化计算。初始方案基本坝体工程量为3546m3。

1. 4 . 3 隧洞

采用发电输水隧洞与压力管道的有压输水方式，发电输水建筑物布置在右岸。

（1）进水口

xx水库控制集雨面积2.24km2，因此枯水期水库上游的天然来水量很小，且大坝已设一Φ500的排水底孔，其高程低于进水口底板高程。因此本报告推荐进水口不设工作闸门，只设一道拦污栅，利用枯水期对发电引水隧洞进行检修，水库上游的来水由大坝排水底孔排入下游。

（2）发电隧洞

发电引水隧洞进口布置在水库左岸左坝肩上游侧约53m，隧洞总长3777.6m。

按从进口到出口顺序排列，以施工支洞为分界点，共分为四段洞：洞长分别为1205.3m、591.8m、1069.4m、911.1m，出洞口洞底高程500.0m。由于受地形条件限制，在4#洞设一段斜洞，具体平面位置须根据隧洞开挖后的地质情况和两相向开挖工作面的实际施工进度，本报告暂定在4#洞距出洞口495m作为斜洞起点。斜洞倾角42°，长123.61m。

电站设计流量为0.37m3/s，因此隧洞按施工最小断面宽×高为1.5m×

1.8m设计。

隧洞断面采用城门洞型。顶拱采用半径0.9m的圆弧，中心角为112.9°，弦高0.40m，直墙段高1.40m，隧洞断面积为2.52m2。

（3）引水隧洞

本工程引水隧洞总长为3241m，设2个引水支洞和1个引水竖井，将中央坑上游和3条支流的天然来水引入水库。

按从进口到出口顺序排列，以施工支洞为分界点，共分为一段明渠和三段洞：明渠段长60m，采用矩形断面，三面砼衬砌，厚12cm。断面宽×高=0.8×1.0m。

1#引水洞长1097.6m，进口洞底高程为606.1m，末点洞底高程603.45m；2#洞长764.0m，末点洞底高程601.0m，其中在距洞首222m处，设一15m 长引水竖井；3#洞长1379.4m，出洞口底高程596.4m。

隧洞断面采用城门洞型。顶拱采用半径为0.9m的圆弧，中心角为112.9°,弦高0.40m，直墙段高1.40m，隧洞断面积为2.52m2。

（4）压力管道

压力钢管总长665.2m，共设6只镇墩，支墩102只。1#镇墩中心高程为500.9m，2#镇墩为451.40m，3#镇墩为446.85m，4#镇墩为391.96m，5#镇墩为284.5m。6#镇墩为钢管进厂房前的最后一只镇墩。在镇墩内设2只卜形叉管，支管管径为30cm。支墩间距均为6.0m。

钢管全线采用Q345C钢板加工而成，经计算，3#镇墩以上管壁厚度为6mm，3#镇墩至4#镇墩管壁厚度为8mm，4#镇墩至5#镇墩管壁厚度为10mm，5#镇墩以下为12mm。共需Q345C钢板93.0吨。

1. 4. 4 厂房及升压站

xxxx电站厂房位于广度乡三亩田村对岸，厂房地面高程为229.7m，设主厂房、控制室两部分，建筑平面尺寸长×宽为18.0×8.0 m，控制室位于主厂房西侧。升压站位于控制室西灿头外，长×宽为13.0×12.5 m。

1．5 水力机械、金属结构及电气工程

厂房内布置二台冲击式水轮机CJ22-W-70/1×5.5B，配套发电机组型号为SFW500—6/850，机组安装高程为230.6m。调速器为电手动操作器，阀门为Z941H-40，DN300。

本工程金属结构包括大坝放水阀、隧进口洞拦污栅、压力钢管等共需Q235C钢板98.4吨。

电站采用单元接线，设计选用二台S9-630/11型主变，经10kv输电线路接入xx变。

1．6 施工组织设计

1. 6. 1 施工条件

xx电站枢纽工程位于xx县广度乡xx上游。目前xx至广度已通县道公路，广度已有机耕路直通至水库附近，需修建2.8Km长施工道路至坝址。电站厂房位于三亩田村对岸，有机耕路通过。工程主要建筑材料块石、木材、毛竹等可在坝区就近解决，砂、石子、水泥需外运解决。水源就地利用河床溪水。

工程施工用电利用原电站的厂用变压器接至较近各施工点，其它则从主变压器架设10kv线路，在施工点设30KV A变压器，以工程解决施工用电。

1. 6. 2 主体工程施工和总进度

本工程施工包括大坝、引水隧洞、发电输水隧洞、压力管道和厂房等，控制性工程为引水隧洞。工程施工要求严格按设计图纸和施工规范组织施工，保证工程质量。

本工程施工总工期为十八个月。

1．7水库淹没及工程永久性占地

xx电站位于xx县广度乡xx上游，属高山区。区内植被覆盖较好，以柴薪林为主。施工区范围属广度乡中央坑村管辖，区内无居民、耕地、果园，也无文物古迹。略有少量的经济林，无珍稀树木。

根据工程管理规定确定的管理范围，工程永久性占地共需10亩。依照有关土地管理政策，依靠当地政府和村民的协助支持，需予以征用。

1．8工程概算及财务评价

1. 8. 1 工程概算

按本省现行的水利水电工程概预算定额、编制细则及有关规定进行编制，人工工日单价为17.0元/日，施工用电价按当地工业电价0.7元/度，风价0.13元/m3计算。本工程拦水堰坝按四类工程，厂房、机电设备按四类工程，压力钢管制作安装按二类工程取费。经计算，工程概算总投资为1314.4万元，静态投资为1304.5万元。

1. 8. 2 财务评价

按《建设项目经济评价方法与参数》（第三版）和部颁SL16—95《小水电建设项目经济评价规程》的要求，经计算其主要财务评价指标为：财务内部收益率FIRR = 7.2% >7%，财务净现值FNPV =25.24万元，财务净现值率FNPVR =2.09%，静态投资回收期6.44年，工程借贷部份还贷年限为10.83年。

从以上各项财务指标可看出，本工程财务效益尚可。

1．9结论

本工程从技术和经济上进行综合论述后，认为技术上可行，财务效益均可，且由于本项目自有资金较充裕，投资利润率6.15%，资本金年收益7%，都大于业主的资金收益底线，且工程建成后，能增加就业岗位，并有一定的社会经济效益，因此建议尽早审批立项建设。

工程特性表