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平塘县花冲水电站技改工程初步设计报告1平塘县花冲水电站技改工程初步设计报告黔南州水利水电勘测设计研究院二〇〇九年五月平塘县花冲水电站技改工程初步设计报告21综合说明1.1工程概况1.1.1自然概况花冲电站位于平塘县通州镇丹平村。通州镇位于县境中部偏西，地理位置为东经106°58′30″，北纬25°46′20″，海拔高度1060m。平塘县属中亚热带季风湿润气候区，纬度低，海拔高，故有亚热带高原山地季风湿润气候的特征，冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛，雨热同季，湿度大，日照少，立体气候明显。多年平均气温17℃，最冷月平均气温6.8℃，最高7月平均25.4℃，极端最低-7.7℃（1963年1月14日），极端最高38.1℃（1961年7月2日）。无霜期273～342天，平均312天，多年平均降雨量1215.4mm，汛期（5～9月）占全年降雨65%以上，平均湿度80%，日照1316.9小时。1.1.2社会经济概况平塘县辖区包括10个乡，9个镇，6个居民委员会，121个村民委员会，县人民政府驻平湖镇。2005年末全县总人口30.61万人，其中少数民族人口18.31万，非农业人口1.63万人。县城是全县政治、经济、文化中心及交通商贸集散地。2004年全县国内生产总值6.26亿元（现价），其中：第一产业2.89亿元，第二产业1.34亿元，第三产业2.03亿元。通州镇国土面积320.22km2，其中：山地面积279km2，丘陵面积36.01km2，坝地面积5.21km2。耕地面积27445.05亩。现有22个行政村，1个居民委员会，167个村民小组，325个自然村寨。农业人口30312平塘县花冲水电站技改工程初步设计报告3人，全镇人均纯收入1212.78元。1.1.3工程建设及现状概况花冲电站工程始建于1976年，由和平水库供水发电，竣工于1979年，花冲电站利用1504m引水渠道（其中隧洞132m）从和平水库取水，原设计水头93m，装机容量为2×100kW冲击式水轮发电机，由于当时水轮发电机组质量较差，以及机组选型等原型，并于1984年更换为两台斜击式水轮发电机组，再次由于当时设计和水轮发电机组制造原因，使该电站装机容量较小，机组效率较低，且水轮机漏水严重，并与1997年停止发电，为更好的充分利用水能资源，以电代柴，提高当地老百姓的生活水平，拉动内需，促进我国经济的发展，我院受平塘县水利局委托完成花冲电站的技改工作。花冲电站通过和平水库右岸放水涵洞放水，放水涵洞宽1m，高1.1m，放水涵洞底板高程为935.5m，放水涵洞放水利用双向转动闸门控制（闸门已坏，在和平水库除险中已要求更换），放水涵洞后接引水渠道，引水渠道长1504m（起中有三处隧洞），引水渠道坡降为1.0%，宽1.5m，高1.8m，因年数已久，该渠道淤积、垮塌、渗漏较严重，需清淤泥、加固、防渗处理。本次设计主要根据和平水库改造后，在满足灌溉用水情况下利用多余的水发电，确定装机规模，复核放水闸门、渠道过水能力，并对渠道进行清淤，加固、防渗等相关处理。复核压力前池的容积及稳定性、复核老厂房的稳定性、新安装压力钢管和机组等相关的机电设备。平塘县花冲水电站技改工程初步设计报告41.2水文气象平塘县属中亚热带季风湿润气候区，纬度低，海拔高，故有亚热带高原山地季风湿润气候的特征，冬无严寒，夏无酷暑，雨量充沛，雨热同季，湿度大，日照少，立体气候明显。多年平均气温17℃，最冷月平均气温6.8℃，最高7月平均25.4℃，极端最低-7.7℃（1963年1月14日），极端最高38.1℃（1961年7月2日）。无霜期273～342天，平均312天，多年平均降雨量1215.4mm，汛期（5～9月）占全年降雨65%以上，平均湿度80%，日照1316.9小时。花冲电站位于平塘县通州镇丹平村境内，该电站利用已建的和平水库引水进行发电，和平水库流域属典型的山区雨源型河流，地表径流主要来源于降水，因此径流特性和降水特性基本一致，夏半年丰，冬半年枯，4～9月的径流量约占全年来水总量的81%，是全年的丰水期。统计平湖水文站1968～2007年共40年的水文资料，按水文年统计，多年平均流量为28.6m3/s。实测系列中，最大年均日流量为52.1m3/s（1979年），最小年均日流量为13.5m3/s（1989年），两者分别是多年平均流量的1.80倍和0.47倍，丰枯比3.86。1.3地质1.3.1地形地貌平塘县位于贵州高原向广西丘陵过渡的斜坡地带，地势自北向南缓缓降低，山峰海拔1000～1200m，河谷切割深度可达300～900m，属于中低山地貌。山脉及河谷的发育方向与构造线高度吻合，背斜成山，向斜成谷。受构造严格控制，山谷走向多呈南北向及北东向排列。碳酸盐平塘县花冲水电站技改工程初步设计报告5岩广泛分布区，地貌类型以咯斯特地貌为主，单元地貌中岩溶峰丛槽谷、峰丛洼地、峰林谷地多见。岩溶形态中溶洞、溶沟、溶槽及天生桥在区域内随处可见；河流明暗交替，伏流众多。碎屑岩分布区则以侵蚀地貌为主，间夹岩溶地貌。单元地貌以台状山、脊状中低山、中山较为多见，亦作南北向及北东向排列。1.3.2坝区工程及渠道地层岩性及构造（1）坝址处至新寨垭口段：长817m，沿线渠基主要为耕植土及黄色粘土组成，厚0.5～5m，黄色粘土较密实，多呈硬塑状；下伏基岩为下石炭统大唐组旧司段中厚层石英砂岩夹炭质页岩。为斜向边坡，自然边坡稳定。工程地质评价：渠道所经之地，无大的不良地质现象，成渠条件较好。渠基可置于硬塑装黄色粘土层，局部可置于强风化基岩；建议承载力标准值：黄色粘土Fk=160～180kPa，强风化基岩Fk=800~1200kpa。建议人工开挖边坡：覆盖层1:1，强风化基岩1:0.5。（2）新寨垭口处隧洞：隧洞全长153m，洞高0.7m，洞宽0.6m；入口处高程934.23m，出口处高程934.21m；最大埋深11.6m。边坡稳定。覆盖层厚1～4m，为黄色粘土，较密实；隧洞所经岩层为下石炭统大唐组旧司段中厚层石英砂岩夹炭质页岩，层状结构。隧洞出入口处为强风化基岩，建议人工开挖边坡:强风化基岩1:0.5，围岩划分：Ⅴ类围岩，γ=2.1g/cm3，K0=1MPa/cm，φ=30°，C=0.1MPa，E=0.5GPa，μ=0.35，βe=0.2；洞身段呈弱风化状态，建议：Ⅲ～Ⅳ类围岩，γ=2.5g/cm3，K0=8MPa/cm，φ=37°，C=0.7MPa，E=7GPa，μ=0.28，βe=0.3。（3）隧洞出口至前池段：长530m，沿线渠基主要为黄色粘土和下平塘县花冲水电站技改工程初步设计报告6石炭统大塘组上司段、下石炭统大唐组旧司段组成。产状160°∠10°，基岩多出露，覆盖层厚0～1m。地形坡度较大，边坡稳定，局部存在零星崩塌。渠线通过地段无大的断裂和不稳定地质体存在；局部存在零星崩塌，但对渠道的整体稳定性影响不大；基础稳定，边坡稳定。渠基可置于强风化基岩上，建议承载力标准值：强风化基岩Fk=800~1200kpa。建议人工开挖边坡：覆盖层1:1，强风化基岩1:0.5。1.3.3前池、压力管道及厂房工程地质条件前池处地层为下石炭统大唐组旧司段，中厚层石英砂岩夹炭质页岩。岩层产状：160°∠10°，节理裂隙发育；为缓倾角斜向坡，边坡稳定。压力管道所在山体岩层产状、岩性与前池处相同，为缓倾角斜向坡，一般较稳定；在本次勘查中，前池至厂房压力管道周围山体未见滑移或崩塌，仅见少量零星落石。自然边坡稳定。前池及压力钢管处出露地层岩性相同，建议承载力标准值：石英砂岩与页岩组合的承载力Fk=800～1200kpa，抗剪摩擦系数f=0.50～0.52，抗剪断摩擦系数f´=0.60～0.65，凝聚力C´＝300KPa。厂房所在处覆盖层厚4m，主要为耕植土及黄色粘土组成，黄色粘土较密实，多呈硬塑状；下伏地层为石炭统大唐组旧司段，岩层产状：160°∠10°，强风化下限深4m；建议承载力标准值：黄色粘土Fk=160～180kPa，强风化基岩Fk=800～1200kpa。平塘县花冲水电站技改工程初步设计报告71.3.4天然建筑材料位于水库右岸公路旁，距大坝500m，交通便利。料场覆盖层薄，为下石炭统大塘组旧司段（C1d1）浅灰色中厚层灰岩，总厚约50m，根据工程类比，岩石湿抗压强度为35～45Mpa，密度2.72g/cm3，能满足规范要求。该料场岩石质硬，较纯，开采方便，可作为毛石开采料场，储量及质量均能满足工程所需天然建筑材料的需要。1.4工程任务和规模1.4.1地区社会经济概况平塘县辖区包括10个乡，9个镇，6个居民委员会，121个村民委员会，县人民政府驻平湖镇。2005年末全县总人口30.61万人，其中少数民族人口18.31万，非农业人口1.63万人。县城是全县政治、经济、文化中心及交通商贸集散地。2004年全县国内生产总值6.26亿元（现价），其中：第一产业2.89亿元，第二产业1.34亿元，第三产业2.03亿元。通州镇国土面积320.22km2，其中：山地面积279km2，丘陵面积36.01km2，坝地面积5.21km2。耕地面积27445.05亩。现有22个行政村，1个居民委员会，167个村民小组，325个自然村寨。农业人口30312人，全镇人均纯收入1212.78元。1.4.2工程任务花冲电站技改工程的主要任务是发电，以柴代电，提高老百姓生活水平质量，充分利用当地水利资源，促进当地经济发展。平塘县花冲水电站技改工程初步设计报告81.5工程布置及主要建筑物1.5.1工程等别及建筑物级别根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），我院对该工程规模的复核，花冲电站技改工程总装机500kW，拦河坝最大坝高19m。花冲水电站装机容量500kW，根据《水电枢纽工程等级划分及安全标准（DL5180-2003）》的规定，本枢纽工程等别为五等工程，工程规模为小（2）型，各主要建筑物（挡水建筑物、泄水建筑物及引水发电建筑物）为5级建筑物，次要建筑物为5级建筑物。花冲电站发电引用的水源为和平水库蓄水，和平水库拦河坝为浆砌石重力坝，非溢流坝顶高程为950.9m，坝底高程为931.90，坝高为19.0m,坝长为119m，坝顶宽3m，最大坝底宽为24.385m，下游坡度为1:0.8。正常蓄水位为944.7m，设计洪水位为946.47m，校核洪水位为947.29m。溢流坝溢洪方式采用坝顶自由溢流，溢流堰顶高程为944.7，溢流坝宽19m。1.5.2坝型、坝线、渠线的选择及工程总体布置工程为引水式电站，从和平水库引水。花冲水电站由引水拦河坝、引水渠、压力前池、压力管道、电站厂房及升压站等建筑物组成。主厂房为正向进水，净长16.5m，净宽6.4m。升压站紧接主厂房后侧，地面高程839.80m，面积5m×3m（长×宽）。平塘县花冲水电站技改工程初步设计报告91.6水力机械、电工、金属结构及采暖通风1.6.1水力机械根据电站装机容量、水头范围以及电站在系统中的地位和运行方式，选用2台斜击式水轮发电机组。水轮机型号为XJA-46/1×11，配套发电机型号为SFW250-8/850。主厂房选用一台5t葫芦用于起吊设备。机组安装高程为840.90m，机组间距为4.60m。主厂房长12m，宽6.4m，高5m，发电机层高程为839.80m。安装场置于左端，长4m，宽6.4m，其高程为839.80m。1.6.2电工工程建成后全部电能将送入平塘电网。电站设10kV输电线路1条，从电站10kV出线送至通州35kV变电站10kV侧并入电网，采用LGJ-50导线，输电容量500kW，输电距离约6km。花冲水电站技改后总容装机容量为500kW，在系统中所占容量较小，在电网中主要承担基荷，电站无调相运行要求。通过比较选定电气主接线采用以下方案：电站发电机电压侧采用单母线接线设计，发电机出口电压400kV，电站设升压主变1台，型号为S11-630/10，升高电压侧采用变压器一线路组接线。1.6.3金属结构本工程共设制闸阀一台，闸门三套，拦污栅一扇。其中大坝放水口设置一台双向转动闸门（在和平水库加固