绿桦水电站设计任务书

1、for personal use only in study and research; not for commercial use黑龙江大学水利电力学院毕业设计任务书题目：绿桦水电站设计姓 名:刘欢学号:学082865指导教师:王奎2011 年 12 月 26 日1 设计资料1.1 基本情况1.1.1 工程地理位置绿桦水电站位于黑龙江省绿桦市境内的公别拉河中游，据绿桦村5km,厂房位于青春河入口 1km处。坝址位于绿桦村上游33km处，距哈拉台河入口以上1km,控制流域面积21668km2。1.1.2 流域情况公别拉河为黑龙江中游右侧的一条支流，发源于小兴安岭山脉大黑山峰东麓，由西向东汇入

2、黑龙江。河流全长147km,流域面积2700km2,河道平均坡降3% ,总落差460m。全流域均在黑龙江市内。源地最高山峰867m,河口仅 120m。其地理坐标是东经126 30，127 30北纬 49 40/ 50 10,。本流域两峰支流分布较均匀，多数短而湍急，水行呈网枝状。上游森林密布，植被良好，山谷狭窄；义气罕河口至团山子段，山谷逐渐开阔，河道弯曲，两峰多湿地，有少量耕地。从团山子河到绿桦水文站是本河流的中段，是一个30km 的大甩弯，河谷深切狭窄，河道平均坡降5%0,水流湍急。绿桦水文站以下，为本河流的下游，河谷开阔平坦，有大片农田。1.1.3 绿桦地区经济概况绿桦地区位于黑龙江省北

3、部边境地区， 全区辖三市 （绿桦、 北安河五大连池） 四县 （孙吴、逊克、德都和嫩江）总面积68276km2,其中林地6210万亩，耕地1883万亩，可垦荒 地 220 万亩。境内森林资源丰富，林木蓄积量大；商品粮率高；矿产和水力资源丰富。境内有黑龙江和嫩江两大水系的大小河流612条；已查清：水能资源75万kw,年发电量可达 18 亿度。境内的矿产资源有：金、煤、玛瑙石、石灰石、珍珠岩等20 多种。1993年全区工农业总产值28.2亿元中，工业占31.5%，农业占68.5%；在地方工农业总产值 70037万元中，工业占37%，农业占 63%。规划到 1995年和 2000年全区国民经济总产值将

4、分别达到 32.6和 46.8亿元。1.2 用电规划绿桦地区属北安电网供电范围，该网于 1983 年 11 月与东北主网联接。北安电网内各发电厂总装机容量为 71550kw， （其中北安火电厂装机容量65500 千 kw ） ， 1983 年发电量为3.478亿度，最大负荷利用小时数为2629h。网内电源点的额定容量仅能按6万kw的负荷供电，而实测的最高负荷为 12.1 万 kw ，发电能力缺少一半，且无水电调峰电源，由火电调峰很不经济。为适宜本地区国民经济发展的需要，应该优先安排水电调峰电源。北安火电厂为北安电网的主要电厂，1983年发电标准煤耗率为591g彼，单位产品成本 72.18元/千

5、度，产品总成本2389.2万元，而工业总产值2351.0万元。系高耗亏损单位，故将逐步改为备用和辅助电源。北安电网电力供应将逐步移向富拉尔基二厂，送电距离480km,形成南电远距北送的不合理局面，从长远看，北安网内调峰电源更需进快解决。为适应全地区工农业总产值每年以 7.5%的速率递增，相应的年用电量增长率预计为8.6%， 1993年的供电量为 10.54亿度。推算电力系统总负荷时，输电线路损失和厂用电率采用 12%最大负荷利用小时数为6000h,夏季静态下降系数采用0.7。北安电网设计典型负荷曲线，见表1 1 至 1 4。表 1 1 北安电网春季（ 2 月 4 月）典型日负荷值时间（h）12

6、345678供电负荷（m03kw）65.564.565.565.570.772.894.693.6时间（h）910111213141516供电负荷（m03kw）73.868.669.768.668.671.873.892.6时间（h）1718192021222324供电负荷（m03kw）96.710410498.890.584.272.872.8表12北安电网夏季（5月一7月）典型日负荷值时间（h）12345678供电负荷（m03kw）61.16061.161.1666888.387.3时间（h）910111213141516供电负荷（m03kw）68.96465646466.968.986.

7、3时间（h）1718192021222324供电负荷（m03kw）90.297979284.478.66868表13北安电网秋季（8月10月）典型日负荷值时间（h）12345678供电负荷（m03kw）62.46162.462.467.369.39089.1时间（h）910111213141516供电负荷（m03kw）70.365.366.365.365.368.370.388.1时间h）1718192021222324供电负荷（m03kw）92.1999994.186.180.26969表14北安电网冬季（11月1月）典型日负荷值时间（h）12345678供电负荷（m03kw）6362636

8、368709190时间（h）910111213141516供电负荷（m03kw）7166676666697189时间（h）1718192021222324供电负荷（m03kw）9310010095878170701.3气象资料本流域属寒温带气候，夏季多雨，冬季寒冷而漫长，冬季温差很大，多年平均气温-0.3c,夏季最高气温36.5c,冬季最低气温-44.5co流域多年平均降水量550mm左右， 年内降水主要集中在59月份，占年降水量的87%以上。河流冰冻期从10月末到次年4月下旬，平均160天左右，最大冰冻厚达1.80m,最大 冻土深度可达2.2m。多年平均无霖期124d,霜期最早日期为9月6日

9、，最晚终止日期为5 月26日。流域内冬季多西北风，夏季多西南风和东南风，多年平均风速为3.9m/s,最大风速为26.7m/s,汛期最大风速为18m/so主要气象要素特征值见表1-5,其中降雨量为绿桦站资料，气温及风速为黑河站资料表1-5公别拉河流域气象月份 项目、一二三四五六七八九十广十二全年降雨量(mm)平均3.53.47.925.056.591.8141.1120.668.620.18.06.8551.6取大9.711.425.263.6164166.3252.4311.2142.4643.124.816.8686.1最小0.100.71.610.628.624.339.522.10.10

10、1.2383.1气温(c)平均-23.9-19.7-9.12.711.217.720.418.011.31.6-12.1-22.1-0.3最高-6.43.21026.235.737.736.532.729.925.213.2-3.737.7最低-44.5-40.9-33.3-19.4-6.21.26.14.6-6.4-19.2-32.1-39.4-44.5风速(m/s)平均4.14.04.75.14.43.72.93.13.94.13.93.63.9取大1714242426.71812162018141626.7风向nwnwnwssessesswsweneswswnwwnwnwnwssw1.4

11、径流资料绿桦水电站厂房下游4km处有绿桦水文站，该站自1956年8月至1983年，共有27年实测水文资料。据此资料用面积比方法移至坝址后进行参数计算，多年平均流量9.92m3/s,多年平均径流总量3.13亿m3,多年平均径流深188mm。年径流参数计算成果 见表1-6。蒸发量资料移用绿桦气象站资料，用水量平衡法计算。多年平均水库水面蒸发增损值为467.5mm,分配见表1-7。坝址处年月平均流量见表1-8。表1-6绿桦水电站坝址年径流成果表流量：n3/s系歹u控制面积多年平 均流量cvcv/cs线形设计值p ( %)起讫年份n10152050758590195619832716689.920.5

12、02.0p-w16.614.913.79.136.355.164.35表1-7绿桦水电站水库蒸发增损月分配表项目月份一二二四五六七八九十十二全年蒸发月增损值(mm)3.35.619.651.991.285.569.255.643.030.98.92.8467月分配0.71.24.211.119.518.314.811.99.26.61.96.6100表1-8绿桦水电站坝址处年月流量f=1668km2单位：m3/s7 年、一二三四五六七八九十十二平均值19566.3531.619.04.770.4810.35700014.59.177.3813.423.535.714.85.130.3516.4

13、580.0760.0089014.037.318.114.246.542.519.83.180.2613.4590.02000.7033.803.173.5217.446.857.419.57.480.489.17600.0240019.212.939.08.426.9214.787.242.170.449.88610.0890020.99.265.128.3432.030.49.701.870.4510.9620.068006.456.263.1023.621.353.811.92.750.30312.0630.01600.05116.116.212.522.150.314.97.532.6

14、90.4185.33640.0860.06108.0810.624.79.264.103.902.860.510.0243.44650002.917.492.784.318.587.755.551.420.18711.8660.01200.00513.715.817.550.123.39.975.953.050.743.4670.0510020.826.537.225.522.316.18.343.130.2945.27续表1-8绿桦水电站坝址处年月流量f=1668km2单位：m3/s7 年、一二三四五六七八九十十二平均值19680.0330.0010.2511.69.7914.18.999.

15、175.292.811.150.08616.46900028.912.68.6823.874.935.88.401.910.2766.42700004.4712.63.738.128.2625.812.80.770.027.217100014.628.820.13.397.306.953.801.200.10714.7720005.507.9528.235.015.825.232.63.680.6710.6730.38300.0225.6581.423.410.65.854.733.300.810.2763.31740005.144.149.615.233.685.984.231.240.16

16、86.117500012.813.410.911.710.76.385.891.320.1168.07760002.819.88.9925.425.68.633.930.7210.0825.1477000.0044.5110.26.4416.814.84.632.800.6680.12311.0780.01100.00410.823.516.449.413.310.85.171.680.1947.81790.0040016.86.8920.511.57.8021.96.941.100.47611.0800.062005.796.0941.327.910.530.28.131.830.42313

17、.0810.082003.5439.324.435.534.810.84.761.350.2737.70820.01900.00310.830.23.991.1117.08.906.182.590.54718.0830.1720.0480.05437.053.227.620.574.946.111.23.541.01840.2200.0670.082总数1.4280.18591.176341.09484.77439.24，521.56 5)66.31 576.81 255.11 63.719 1).273267.76平均0.0510.0070.04212.618.016.319.320.020

18、.69.112.280.3179.92(%)0.040.010.0410.615.1413.716.2417.017.337.661.920.311001.5 洪水资料流域内大洪水多发于夏季 7、8月份，系由暴雨形成。根据历史洪水调查，公别拉河 自1896年以来，近90a间共发生三次较大的洪水为 1896、1922、1953年。其中1953年为 最大一次，洪峰流量为1330m3/s。洪峰、洪量均采用历史洪水1953、1922年和19561983年连续系列组成的不连续系 列进行频率计算/频率曲线采用pr型，用绘线读点补距法计算频率曲线的统计参数，经 适线比较采用cs=2.5cv,经单站及地区和例

19、行检查和分析后，最终确定参数。洪峰采用面 积比的2/3次方，洪量采用面积比的0.8次方移到坝址。洪峰、洪量计算成果见表1-9。分期洪水根据施工设计的要求，以绿桦水文站 19561983年实测洪水资料进行频率计 算，分别给出各分期洪峰流量各种频率设计值，并用面积比的 2/3次方推到各工程地点， 成果见表1-10。设计洪水过程线根据电站工程设计和下游防洪的要求，选择峰高最大，峰型集中及资 料较完整，精度较高的实测 1966、1978年洪水过程线作为典型，采用峰量同频率控制放 大（qm、w1、ws控制）成果见表1-11、表1-12。坝址及厂房出口水位流量关系曲线见表1-13及表1-13表1-9绿桦水

20、电站设计洪水成果表单位：q m3/s , w- 106m3地点项目系列均值cvcs/cv设计值p(%)nna0.050.10.20.51251020厂房qm62683431.26280024902190179015001220855595362f=1w162315.11.042.513312010789.276.363.346.734.623.02 kmw2628337.40.902.527324722218816313810580.455.7坝址qm259023002030166013901130791551335f=1668w112110997.581.369.557.742.531.52

21、1.02 kmw224922520217114812697.573.250.7表1-10绿桦水电站坝址分期洪峰流量表洪峰流量：m/s频率p (%)洪峰流量(分期)3.35102050四月3.2427720314087.3五、六月48139326517175.8七、九月94479155133511.0十 月85.173.655.037.117.4hl 月26.222.116.210.55.86表1-11绿桦电站1966年坝址设计洪水过程线单位：m3/s1966年典型过程线设计值p (%)月日时0.050.10.20.5125107181916055650445439034129726120622

22、214744675608522456417329267124083575668258551246535727543001040946852731640517474287736311009928917476425364003011059325902300203016601390113079155113513155014001250105290675656542516431130011801060887762637475358194161260114010208577366144593452240112101100984825709592442333201372112010209137666585

23、494103094358108097887973763352939529773101050957860712617526382287102821010909821688602523369277132699368487646605785083562671623882875067659051845234425719219792690622544477416334248222006966305684984373813072372111946756115514834246702992284177616558503432378329273219716457051746640035030425421110

24、1535324824353733262842382051314751246341735831427323020016139483438395439296258218289表1-12 绿桦电站1978年坝址设计洪水过程线单位：m3/s1978年典型过程线设计值p (%)月日时0.050.10.20.5125107710450956865777652560468349263139002590230020301660139011307915511681517301570141011801010847632476197251540139012501050903753563423226351350122

25、011009197916604933718155011701060950796685571427321447099890481268158548836526474078647837035895074233162481035685177169358350342231524713315838759683576499421314246162808257476735704954203132451925081273566356349141931224422220799723652557487418311243912007857126415504824173102434176769697628540473

26、4103092427157753682615529464403308242101527376676015184553963072411314572165258750744639030624016142705637574496437384305240191366886225604854273783042392213266960654647441737230423810112665259153246340736530323741186325765184523963573022367112615561504439386350301235表1-13绿桦水电站坝址水位 流量关系曲线水位（m）312.03

27、13.0314.0315.0316.0317.0318.0318.5318.6318.7318.8318.9流里(m /s)051265150290500640680710755813水位（m）319.0319.1319.2319.3319.4319.5319.6319.7319.8319.9320.0320.1流里(m /s)8609401010107911801280140015001580167017501850表1-14绿桦水电站厂房出口水位 流量关系曲线水位（m）167.8167.9168.0168.1168.2168.3168.4168.5169.0流里(m /s)2.926.71

28、1.518.226.535.146.068.0128.0水位（m）169.5170.0170.5171.0171.5172.0172.5173.0173.5流里(m /s)2133174456007709481140134015401.6 地形地质资料库区：水库区地貌特征为低山峡谷地形，库区基岩为海西期花岗岩。两岸河谷狭窄，植被覆盖良好。库水位342.0m时，水库回水长度约20km。库区内有少量可耕的农田，没 有居民点，库区内尚未发现有价值的矿藏，库区周边无低于该水位的邻谷和较大的断裂构 造，因此水库永久性渗漏和侵没问题是不存在的。坝址：区地貌特征为低谷山区，海拔高程 312.00350.00

29、mo河流蜿蜒迂回由北向南西 流经坝址，为不对称的“ u”字型河谷。平水期和水位为 315.77m,水深1.002.00m,最 深3.77m,水面宽55.00m。左岸为凹岸，山体相对比高约 30m,谷坡为1: 1.7;右岸为凸 岸，并有一级阶地，相对比高 35m,右岸山体低矮，相对比高15m,谷坡1: 2.5,山体 后侧，马鞍形娅口，宽约 200m,地面高程为329.00334.00mo坝址区出露地层为海四期花岗岩，并有后期石英安山岩脉和方解石岩脉等穿插。花岗 岩全风化下限23m,是砂粒状，强风化下限 37m,成碎块状，强度较低；若风化下限 1018m,岩石较坚硬，但裂隙张开，新鲜岩石坚硬完整。

30、第四系冲洪积层分布于河床及河 谷中，厚度2.56.7m,以砂砾石为主，砂砾石的浮容重为 10.2kn/m3,水下内摩擦角28 渗透系数3.2 x0-4m/so阶地上部为砂壤土，下部为砂卵砾石。山坡上分布残坡积壤土夹碎 石，厚度12m。穿过坝轴线有三条断层，其中 f1断层，位于河床，走向 ne400与坝轴线近于直交， 倾向se,倾角7085 ,破石带宽26m,其中岩石碎裂，手捏即碎；f2、f3断层均位于 右岸副坝处，破碎带宽2.52.6m,由破碎岩夹泥组成，胶结不佳，走向分别为 ne300和 ne350 40 ,倾向均为se,倾角分别为72和65。水文地质条件简单，河谷两岸基岩中含有裂隙潜水，一

31、般埋藏深度11 12m。岩石透水性较弱，在基岩面以下015m岩石单位吸水率一般为0.02 0.05kg/min；岩面下15 30m 单位吸水率为0.01 0.02kg/min。河谷两岸第四系松散堆积物中， 含有孔隙潜水，其水位略 高于河水位，受大气降水补给，河床f1断层破碎带渗透稳定条件较差，应采取防渗处理措 施。坝基岩石物理力学性质见表1-15。表1-15 坝基岩石物理力学性质表(均值)岩石名称比重天然容重(kn/m 3)紧密度(%)吸水率(%)抗压强度(mpa)软化系数孔隙率(%)花岗岩2.7227.698.20.301750.941.58基岩与混凝土的摩擦系数f=0.65溢洪道：坝址右岸

32、娅口可布置溢洪道，残坡积层为壤土夹碎石，厚度 1.32.0m。出露 基岩为花岗岩，岩质坚硬，风化不深，强风化下降 5m左右，弱风化下限818m,裂隙不 甚发育。f4断层走向ne,倾角55 ,破碎带宽度4m,分布在溢洪道下游。引水系统：洞线所经地段地面高程为 345 380m,处在青春河与公别拉河分水岭下， 局部地形较低洼。进水口洞顶以上掩体淡薄，厚度约 14m,其中弱风化岩厚仅 3m,而且 岩体裂隙发育，岩体被切割成棱形体，岩石大部分是全风化状态，不完整，进口顶岩体不 稳定，建议将洞口部位岩体按全部塌落计算，岩体临时开挖边坡建议为1:1,全风化覆盖层开挖边坡不陡于1:1.5,隧洞洞身大部分地里

33、埋深30 50m,处于弱风化花岗岩中，岩石 较坚硬完整，地质条件较好。大杨树沟处厂 40 50m地段，地形低洼，隧洞埋深仅 30m, 且有三条断层通过，强风化达 40m,围岩破碎不稳定，地质条件差，施工中有产生坍塌和 冒顶的可能，应及时支护，加强永久衬砌。f7、f13较大断层通过地段围岩稳定条件差，亦 应加强支护处理。调压室，下室埋深 40多米，围岩为为风化砂岩，岩石较坚硬完整，地 质条件好。隧洞岩体压力系数及岩石抗力系数见表 1-16。表1-16隧洞岩体压力系数及岩石抗力系数表岩石名称岩石状态岩体压力系数单位岩石抗力系数(n/cm 3)无岩隧洞的岩石抗力系数(n/cm 3)sysx花岗岩较坚

34、硬完整、弱风化强风0.1150001200松软岩石化破碎且后层破碎带0.50.2400080厂房：位于绿桦水文站上游 4km的青春河口上游1km公别拉河左岸漫滩阶地上。地面高程169170m,覆盖层厚度4.9m,由砂卵砾石组成，基岩高程167m,出露基岩为侏罗 系砂砾岩，岩质坚硬，岩层走向 ne75 ,彳k向se,倾角50 60 ,岩石风化不深，强 风化下限11m,岩石强度能够满足基础要求。开挖边坡建议：强风化岩为 1:1,弱风化岩 为 2:1。地震：本地区为60地震区。库容特性：见表1-17表1-17绿桦水电站库容特性表水位(m)3123143163183203223243263273283

35、29330331332面积(10 源)0.000.160.340.600.901.201.662.222.52.783.303.804.505.00库容(106n3)0.0000.0020.0070.01 60.0310.0520.0810.1200.1440.1700.200.0.2360.2780.326水位(m)333334335336337338339340341342343344345346面积5.606.407.368.409.6811.0012.4014.0015.6017.8020.0021.4822.5423.40(10 6品)库容（106而0.3790.4390.5080.

36、5870.6770.7800.8971.0291.1771.3441.5331.7401.9602.1901.7天然建筑材料物砂砾石骨料：料场位于绿桦村公别拉河两岸，距厂房 5km,距坝址13km。勘探面 积左岸为500xl50m2,右岸为400xl00m2,大部分试坑无效层为零，少数试坑无效层厚 0.41.6m,有效厚度水上2.5m,计算勘探储量28m04m3。砾石成分以火成岩为主。中等蚀 国度，岩质坚硬，质量良好。砂为中粗砂为主，成份以长石、石英为主，质量指标均满足 技术要求。块石料：料场分布在坝下游左岸石匠沟口左侧山体处，距坝 0.8kmo山体比高30m, 勘探面积1000x100m2,无效层厚6m,有效层厚8m,计算储量80 x104m3。块石为海西期 花岗岩，中粗粒结构块状构造，岩石坚硬完整，质量可以满足要求，砂石料：料场在小团山子处，位于坝址左岸上游，距坝址 2.2km,勘探面积0.9km2, 无效层厚0.3m,有效层厚1.22.0m,计算储量118x104m3。理力学指标见表1-181-19。土料：料场位于坝址下游两岸，距坝址约 1.5km。左岸料场为土壤，右岸料场为砂壤 土。勘探面积为0.6及0.4km2,无效层厚0.3m,有效层平均厚度1.8m。计算储量：左岸料 场108x104m3,右岸料场70