黑水河水电站综合说明

1综合说明1.1绪言黑水河水电站位于定西地区岷县黑水河乡境内的洮河干流上，根据1991年甘肃省水利水电勘测设计院完成的《洮河干流西宁庄～九甸峡河段水能开发补充规划报告》，在西宁庄～马莲滩河段中规划有六级梯级电站，分别为：小族坪、坎铺塔、刘家浪、黑水河、冰桥湾和古城。黑水河电站是该段中的第四级电站，地理位置详见平面位置示意图。1997年初，我院受岷县电力局委托对岷县黑水河电站进行了可行性研究工作，并完成了《岷县黑水河水电站可行性研究报告》、《岷县黑水河水电站可行性研究补充报告》。根据报告及有关成果，主要结论意见如下：(1)黑水河电站属洮河中游西宁庄～马莲滩段内的第四级电站，开发方式推荐河床式方案。(2)电站坝址初选在三十里铺村牙坞沟口上游350m处，正常蓄水位2353.5m，总装机1.5万KW。(3)工程区地质条件良好，库坝区无重大地质问题，基岩岩性主要为板岩及灰板岩，满足基础强度要求，当地建筑材料丰富，数量及质量满足工程要求。(4)工程修建仅有少量土地淹(浸)没，不涉及人口迁移，对环境无不利影响。(5)工程静态总投资13778.41万元，静态单位千瓦投资9186元/KW，计入价差予备费后总投资15500万元。(6)工程施工期为30个月。(7)工程国民经济评价各项指标较好，财务评价指标均在规范规定范围之内，从敏感性分析看具有一定的抗风险能力。因此，本电站在经济上是合理的。1998年2月20日甘肃省工程咨询中心对可研补充报告进行了评估论证，3月正式以甘咨项［1998］016号文“岷县黑水河水电站工程可行性研究评估报告”上报省计委，评估的主要结论为：1、岷县利用当地丰富水能资源开发建设小水电项目，符合国家优先发展能源工业的产业政策，也符合我省洮河干流水能开发规划，其建设对改变岷县缺电状况，促进工农业生产和经济发展将起重要作用，项目的建设是必要的。2、采用河床式开发能充分利用水能资源，装机1.5万KW规模基本适宜，工程总布置和设计方案基本可行。3、本工程建成后，以自发自用为主，大电网调节为辅，因此，对县电网统一规划，并积极落实用电负荷与上网电价。4、设计部门在初步设计阶段要认真研究解决评估中提出的工程设计问题，优化设计方案。5、建设单位必须抓紧落实建设资金的来源。并尽快办理土地征用等有关手续，做好各项前期工作。1998年6月我院与岷县电力局签订了初步设计合同，随后进行了现场勘测工作，根据咨询中心的以上意见，针对坝轴线优选、水库区重点可能渗漏地段、古河道的渗流稳定性及天然建材等问题，进行了工程地质勘察，完成了《岷县黑水河水电站初步设计阶段工程地质勘察报告》。2001年8月我院根据初设阶段勘察成果，完成了初步设计初稿，初稿完成后省电力局龙源、明珠集团公司先后与岷县政府洽淡开发事宜，认为黑水河电站开发方式适宜、建设条件优越，是一个良好的电源建设点，唯有装机规模偏小。为此龙源公司委托我院对初稿进行了进一步的优化。2002年11月15日我院完成了“岷县黑水河水电站优化论证意见”，随后12月12日省电力局内部召开了“岷县黑水河电站工程审查会”对初步设计初稿和优化论证意见进行了审查，肯定了优化后的正常蓄水位、装机规模、机组选型等；并提出取消厂房底孔排沙道、对厂房左右岸方案加以论证等建议。会后我院根据以上意见和建议进行了认真的修改和补充工作，完成了第二次修改稿。2003年5月31日明珠集团公司召开了“岷县黑水河水电站工程”予审查会议，邀请华研咨询公司专家再次对第二次修改稿进行了预审，会议就厂房左右岸布置的导流方案、电气主接线、快速门的设置等问题提出了意见和建议，会后我院及时进行了修改和说明，在前述工作的基础上完成了《岷县黑水河水电站初步设计报告》。1.2水文、气象洮河是黄河上游的一级支流，发源于甘、青两省交界的西倾山东麓，由西向东流径岷县折向北流，至永靖县境内汇入黄河刘家峡水库，全长673.1km，流域面积25527km2，干流平均比降2.8‰。工程所处位置是洮河干流中游的西宁庄～九甸峡河段。该河段西宁庄至岷县县城附近河道呈东南流向，长约40km，岷县县城以下河道折向西北方向，至陈旗长约50km。在长90km的河段内，形成洮河大河弯。该河段总落差约208m，水能资源丰富。黑水河电站为河床式无调节电站，电站枢纽距已建刘家浪电站6.34km，枢纽以上控制流域面积13848km2，占总流域面积54%，多年平均流量103m3/s，天然径流总量约32.5亿m3，多年平均悬移质输沙量218万t，多年平均含沙量0.67kg/m3,侵蚀模数157t/km2。推移质按悬沙的5%考虑，推移质输沙量为10.9万t，多年平均总输沙量228.9万t。不同频率年平均流量成果见表1.2—1，不同频率洪峰流量成果见表1.2—2。黑水河电站不同频率年平均径流量表1.2—1多年平均流量（m3/s）CvCs/Cv不同频率设计值15%25%50%75%85%1030.32.513512199.280.672.0不同频率洪峰流量表1.2—2F(km2)均值（m3/s）不同频率0.5%1%2%3.33%5%10%13848586223019501680148013201060流域内为高原大陆性气候，由于地形变化较大，上、中游高寒阴湿，下游属温带半干旱气候，电站区平均海拔高程2350m左右，冬季寒冷，夏季凉爽，多年平均气温5.7℃，平均最高气温13.2℃，平均最低气温0℃，极端最高气温31.5℃，极端最低气温－26.3℃，年降雨量588.2mm，年蒸发量1192.2mm，年日照时数2239.5h，平均相对湿度69%，最大风速24m/s，最大冻土深75cm。1.3库坝区工程地质条件1.3.1区域地质工程区属构造剥蚀中山区河谷地貌，河谷底部宽阔平坦，洮河呈曲折的深切“U”型峡谷，宽60～180m，切深15～26m，河谷两岸Ⅱ级阶地在区内最为发育，构成了河谷内平坦的川台地。在工程区内洮河两岸的Ⅱ级基底阶地之下，有基座切割较深的古河道隐伏，库区唯一可能产生渗漏的通道，是埋藏于坝址右岸三十里铺村Ⅱ级阶地中贯通着库坝上下游的古河道。工程区出露的岩层为三迭系中统第二岩性组，浅变质石英砂岩、板岩及中薄层灰岩，各岩性呈夹层或互层组合，层理清晰，与工程有关的有Tb—12、Tb—22和Tb—32三个岩性组，第四系松散堆积物主要有全新统(Q4)现代河床及Ⅰ、Ⅱ级阶地冲积砂壤土、漂卵砾石层等。工程区处西秦岭复杂褶皱带，洮河复式向斜中段北翼次级褶皱，三岔—三十里铺复式背斜纵贯整个工程区，两翼次褶曲和断裂构造发育，地震活动较为频繁，据2001版1：400《中国地震烈度区划图》，黑水河地区属7度地震区。1.3.2库区工程地质电站库区由两岸Ⅰ、Ⅱ级阶地基座围成，呈宽60～180m的峡谷型水库。纵贯整个库坝区的古河道与水库占据的现代河道峡谷交叉切割，受其影响，水库在古河道贯通的坝上下游的右岸Ⅱ级阶地段出现渗漏等工程地质问题，并在Ⅰ级阶地的甘寨村东、郭哈村西一带有一定的浸没影响。近坝右岸三十里铺村Ⅱ级阶地下，古河道内的地下水因受三十里铺沟地表水及地下水潜流的补给，向古河道进出口两端排泄，在古河道中段形成一个明显的地下水分水岭，受地下水年变幅的控制，估算最大渗漏量908.8m3/d。在丰水季节，由于受地下水分水岭顶托，沿古河道渗漏量极小，水库蓄水后古河道水位有所上升，但仍在阶地漂卵石层，不会对右岸的村庄产生浸没及渗透破坏。库区左岸浸没82.7亩，古河道露头端塌岸损失仅22.1亩，故对古河道适当进行护岸及防渗处理。1.3.3坝区工程地质条件坝址位于三十里铺村北侧洮河干流峡谷中，坝线在三十里铺沟口上游100m处。左岸发育Ⅰ、Ⅱ级基座阶地，右岸发育Ⅱ级基座阶地，Ⅱ级阶地在两岸对称发育，阶面宽广，高出河床16～21m。坝线左右坝肩置于两岸阶地基座中，岩面高程2353～2356m，基岩岩性为Tb—12板岩与灰岩的夹层或互层，属一次级背斜构造，其核部从河床泄冲闸坝基中通过，与河道走向基本一致。两翼岩层走向与坝线近于直交，有f13、F45小断层通过坝中，破碎带宽0.1～0.8m，对建坝影响不大。坝基岩体透水性中等—较严重，Ⅲ级岩体约占坝基76%，Ⅳ级岩体占24%，地基承载力［Ｒ］＝0.4～1.2MPa，砼与岩体的摩擦系数f=0.5～0.6，工程地质清晰，无重大工程地质问题。由于坝基岩体质量相对差异较大，需对坝基岩体做固结灌浆处理。1.3.4天然建筑材料工程区天然建筑材料储量和质量可满足需求，开采运输条件便利。围堰防渗土料最大运距3km，储量39.21万m3。砼粗细骨料最大运距5km，砂储量6.68万m3，砾石储量21.3万m3。块石料最大运距8km，储量0.805万m3。1.3.5工程测量本工程高程系统沿用可研阶段建立的刘家浪高程系统，水准线从可研阶段布设的IVBM03起闭，沿厂坝区布设四等闭合水准线路一条，该系统与56年黄海高程系的差值＋3.803m。工程平面控制为二级闭合导线，其高程以红外测距的三角高程测定，坐标系为1954年北京坐标系。1.4工程任务与规模岷县为我省定西地区的高寒阴湿县，全县辖23个乡，总人口43.5万人。据1999年统计全县工农业总产值为4.85亿元，其中工业总产值2.15亿元，农业总产值2.7亿元，乡镇企业总产值2.53亿元，人均国民收入1113元，农民人均收入1200元。户通电率91.2%。根据岷县“十五”规划，到2005年乡以上工业总产值、乡镇企业总产值、农民人均收入均翻一番，分别达到2.5亿元、6.7亿元和2200元。届时，全县综合用电负荷将达到5.57万KW，年需电量将达到2.39亿KW.h。岷县现有110KV变电所一座，主变容量20000KVA；35KV变电所七座，主变容量26230KVA，已基本形成了以地方小水电为基础，依托大网，以城关35KV变电所为中心的岷县小电网。县内电源主要依靠刘家浪电厂(装机容量4×2MW)。按1997年统计资料，全年发电量3800万KW·h，目前在建的古城电站总装机容量25.5MW，多年平均发电量12620万kw.h。根据当地地形、地质条件，在充分利用水能资源的前提下，经水能、经济分析比较，确定黑水河电站为河床式开发，电站主要以发电为主，总装机容量21.5MW，保证出力(P＝85%)4821KW，多年平均发电量为9080万KW·h，装机年利用小时数4223h。1.5工程布置及主要建筑物本电站以发电为主，确定为河床式开发方式。主要由挡水泄水建筑物(泄冲闸、溢流坝)、电站厂房、左右岸副坝及开关站和生活区等设施组成。本工程属Ⅳ等工程，规模为小(1)型。主要建筑物属4级，次要建筑物属5级。防洪标准为：设计洪水重现期三十年一遇，相应洪峰流量1480m3/s；校核洪水重现期二百年一遇，相应洪峰流量2230m3/s。坝址位于三十里铺沟口上游约100m处的洮河干流上。根据地形、地质条件布置枢纽坝顶总长209.96m，自河道左岸向右岸布置有左岸副坝段长60m；厂房段长68.96m；泄洪段长61.0m；右岸副坝段长20m。泄洪段采用闸坝集中布置型式，设3孔泄冲闸和3孔溢流坝。3孔泄冲闸为潜孔式闸，闸孔尺寸为7.5×5m(宽×高)，弧形闸门，下游采用底流式消能。3孔溢流坝为实体砼重力结构，剖面为WES堰型，堰顶设有平板式工作闸门和检修闸门，闸孔尺寸7.6×5.5m(宽×高)，下游采用底流式消能。厂房段布置于河道左侧，厂内装有4台轴流定浆水轮发电机组，从左向右为安装间和主机间两部分，从上游向下游为主厂房和副厂房，主机间长53.06m，安装间长15.90m，主机间为两机一段。主厂房内安装一台75／20t电动双梁桥式起重机，跨度Lk＝12.5m。副厂房内分设有中央控制室、高低压开关室、电工室、通信室、仪器仪表室及空压机室等，辅助性生产设施布置于厂外。厂房上游为进水流道，进口尺寸7.7×8.5m(宽×高)，共四孔，每孔均设有主、副拦污栅及检修门(共槽)和事故工作门，电站尾水底板以1：4反坡与河道顺接，下游设厂坝分流导墙。右岸副坝及左岸靠厂房段的35m副坝均为砼重力式挡水结构，坝内设有门库。左岸其