宝鸡市陈仓区朱家滩水电站建设项目可行性研究报告

宝鸡市陈仓区朱家滩水电站可行性研究报告校核：曹卿曹建清虎新星马鹏霞慕爱军边画鸽 1 11.2水文 21.3工程地质 3 3 4 5 61.8环境保护 81.9水保方案 8 9 9 22 3工程地质 3.3引水枢纽工程地质条件 3.4引水隧洞工程地质条件 3.5前池、升压站、厂房工程地质条件 3.6天然建筑材料 35 4工程任务和规模 374.1当地经济发展概况 4.2工程建设的必要性 4.3工程建设的任务 384.4工程建设的规模 4.5装机容量 5工程布置及建筑物 5.2工程总布置 5.3主要建筑物 6水力机械、电气、金属结构 6.1机组选型 6.2接入电力系统方式 6.4金属结构 7施工组织设计 877.1施工条件 877.2施工导流 7.3料场的选择与开采 7.4主体工程施工 7.5施工交通运输 917.6施工总布置 7.7施工总进度 7.8主要技术供应 938环境影响 958.1环境现状 8.2环境影响预测与评价 8.3环境治理措施 8.4环境影响评价结论 9水土保持方案 9.1可能造成的水土流失危害预测 9.2水土保持方案编制原则和目标 9.3防治责任范围 9.4水土流失防治分区及水土保持措施总体布局 9.5水土保持投资估算 10工程管理 10.1管理机构 10.2管理设施 11工程估算 12经济评价 12.2基础数据 12.3财务评价 12.4国民经济评价 12.5评价结论 附：1.宝鸡市陈仓区朱家滩水电站可行性研究估算书2.宝鸡市陈仓区朱家滩水电站可行性研究图集工程特性表表1—1序号项目名称单位数量一水文特性1河流名称渭河黄河一级支流2主河道长度坝址以上3平均比降‰4流域面积全流域林家村水文站坝址以上流域5利用的水文系列年限年6多年平均径流量7多年平均流量8枢纽设计洪峰流量8枢组校核洪峰流量9厂区设计洪峰流量厂区校核洪峰流量5多年平均悬移质输沙量万t多年平均推移质沙量万t多年平均含沙量二气象1气温多年平均气温℃极端最高气温℃极端最低气温℃2多年平均降雨量3多年平均陆地蒸发量4多年平均水面蒸发量5平均风速三工程地质特性1引水枢纽地层冲沉积砂卵石、花岗岩2洞线3厂区冲沉积砂卵石4地震基本烈度度工程特性表表1—2序号项目名称单位数量四电站动力特性1电站型式径流式2设计水头m3电站最小水头m4设计引水流量总引水流量94.15保证流量6保证出力7装机容量8多年平均发电量万kwh9年利用小时数h五主要建筑物及设备1拦水大坝地基特性砂卵石坝型重力式溢流坝WES型m坝顶长度m最大坝高m河床以上单宽流量(p=10%)单宽流量(p=2%)消能方式面流消能2冲砂闸孔数孔4冲砂闸尺寸m最大泄量左岸3孔2进水闸尺寸m设计流量4隧洞长度Ⅲ断面尺寸m宽×高=6.8×8.45前池工程特性表表1—3序号项目名称单位数量深度m断面尺寸(宽×长)m6厂房主厂房尺寸(宽×长)m结构型式全框架基础岩性花岗岩7尾水m设计尾水位m最低尾水位m尾水宽m8尾水长m尾水平板钢闸门扇3宽×高=3.9×3.3六主要机电设备水轮机型号装机设计水头m设计流量效率%发电机型号容量额定电压调速器吊车型号桥式起重机吨位t跨度m主要压器容量厂变压器容量2台工程特性表表1—4序号项目名称单位数量七工程投资工程总投资万元静态投资万元单位发电成本元/kwh八主要工程量1石土方开挖砌石砼2厂房面积主厂房面积付厂房面积3主要材料量t水泥万t块石石子砂4总投工万个九经济评价1单位kw投资2年发电量万kwh3国民经济收益率%财务内部收益率%静态回收年限年贷款偿还年限年经济净现值万元财务净现值万元效率费用比1综合说明渭河是黄河最大的一级支流，源于甘肃省渭源县的乌鼠山，途经甘肃的陇西、甘谷、天水、自风阁岭进入陕西境内，流经甘肃、宁夏、陕西三省26个县(市),全长818km,总流域面积6.24万km²。于陕西潼关港口东汇入黄河，是黄河的最大一级支流，也是陕西关中的母亲河。陕西境内渭河干流长502km,流域面积3.32万km²,分别占渭河全长和总流域面积的61.4%和53.2%。它是关中地区最主要的地表水资源河流。渭河流经甘肃、宁夏、陕西三省(区),甘肃省境内流域面积占林家村以上总面积的87.59%,宁夏占11.07%,陕西境内占1.3%。宝鸡峡林家村引水枢纽以上陕西境内渭河干流长70km,平均比降3.5‰,地处深山峡谷，河道蜿蜒曲折，蕴藏着丰富的水能资源，朱家滩是该段渭河干流上的梯级开发中的水电站之一，电站坝址以上控制流域面积是29874.80km²。电站工程南靠310国道，北邻陇海铁路对外交通便利、快捷。110kv输电线路和10kv供电线路均通过或到达电站区域，电站并网和施工用电方便。河道中工程建设所需的石子、砂子储量丰富，可以就近采用，而邻近的山体均为花岗岩，亦可就地开采使用。因此，地材价格低，可降低工程造价。有线电话已到达工程所在地附近，通讯工程造价低。由于陇海复线和310国道施工时建有大量临设，稍加修整即可使用，也可降低临设费用。总之，该水电站的开发建设，经营管理所需的基本条件已经具备。随着改革开放的深入发展，经过20多年的建设，当地经济也得到了长足的发展，但与东部、南部省市相比，与全国平均水平相比仍有较大的差距。在中央西部大开发战略决策感召下，宝鸡市各县(区)、乡各级政府，决心开发当地资源， 宝鸡市陈仓区朱家滩水电站可行性研究报告把资源优势转化为经济优势，确定新的经济增长点，带领群众实现奔小康目标。而朱家滩水电站工程就是陈仓区、宝鸡市政府确受宝鸡隆地水力发电有限公司委托，我院组织专业人员，对朱家滩水电站项1.2水文朱家滩枢纽布置在坪头镇上游3.2km的渭河主干流上，在小水河汇入口下游站，控制流域面积30661km²,该区间流域面积786.2km²,占林家村水文站以上流域面积的2.56%。林家村水文站建于1934年，至今已有68年的径流、洪水、泥沙系列资料(1934～2001年)。我们可以林进行水文分析。采用水利年(10～9月)对林家村水文站进行径流分析，经径流还原后，用皮坝址处，朱家滩水电站径流成果详见表1-1。年径流成果表站名统计参数各种频率年径流量(亿m²)T林家村朱家滩根据林家村(1944～2001)58年系列洪水资料，加1933年历史调m³/S,进行频率分析采用皮-Ⅲ型频率曲线目估适线，得出林家村水文站不同频率洪峰流量成果表表1-2站名各种频率年径流量(亿m)林家村朱家滩林家村水文站每年平均悬移质输沙量为1.5771亿t,推移质输沙量为0.02871.3工程地质坝址处河道为砂卵石覆盖层，基岩理深17～26.7m,其岩性为花岗岩；两坝肩为花岗岩山体，坝基磨擦系数为0.45～0.5。该段河谷部宽150~300m,常水河靠右岸发育，宽38~45m,河床高程679~683m,河漫滩表面高程682.31~686.59m,河床漫滩堆积的卵石层厚度13.0~22.1m。左坝肩山坡岩石体裸露，坡面倾角40~50度。右坝山坡高呈687.0m以下岩体裸露，岸坡陡立，以上为黄土斜坡，坡面角度20度左右，无不良物理地质现象。工程区抗震设防烈度为7度，基本地震加速度为0.2g。建筑场地类别为Ⅱ类。1.4工程任务和规模充分开发利用水能资源，带动当地经济发展；电站所发电量输入国家电网，在增加当地电力电量的同时，电站也取得一定的经济效益。朱家滩是座低坝引水式电站，有日调蓄能力。电站拦水坝顶高程687.5m,尾水位674.74m,设计水头12.16m。按长系列分析确定的典型年逐日计算出力和发电量，最终确定装机容量9600kw,多年平均发电量3859万kwh,年利用小时数为3850h。1.5工程布置根据《水利水电工程等级划分及防洪标准》(SL252-2000)规定，朱家滩装机9600kw,为五等工程，即小(2)型水电工程，其主要建筑物为5级建筑物。故朱家滩水电站枢纽设计洪水标准为10年一遇，相应洪峰流量Q=3019m/s,校核洪水标准为50年一遇，相应洪峰流量为Q=5254m²/s,厂区防洪标准为30年一遇洪经多方案比较，朱家滩水电站选择枢纽布置在朱家滩村上游300m的渭河主干流上，上游距小水河汇入口1.8km。进水闸、冲砂闸布置在左岸，厂区布置在朱家滩下游100m渭河一级阶地上，该处的主流靠左岸，河岸开阔有利于布置水电站建筑物。拦水大坝：为重力式溢流坝，坝顶长208.857m,坝顶高程687.50m,坝底宽21m,冲沙闸布置在大坝的左岸，冲沙闸布置4孔，闸门尺寸6.3×4.3m,为平板钢闸门：1扇检修闸门(活动门叶),底板高程为681.50m。进水室：进水室位于大坝左岸，进水方向与坝轴线大致平行，安装有拦污栅及平板快速钢闸门，2扇固定工作闸门，闸门尺寸5.3×3.6m,1扇检修闸门，底板高程为682.50m,。厂房：面东布置，长37m,宽10.5m,水轮机层地面高程676.50m,发电机层681.40m,房顶691.40m。3°机组轴线距厂房山墙轴线5m,机组间距9m:厂房内吊车梁顶高程688.40m,安装间布置在厂房南端，在西纵墙上留有进厂大门，大门宽×高=3×3.6m。尾水和防洪墙：三条尾水出厂房4m后合流泄向渭河，设计尾水位674.74m,为了防止洪水倒灌，距厂房4m处布设防洪墙，墙顶高程682.40m,尾水处设计洪水位679.15m,校核洪水位679.70m。100年一遇洪水位680.40m。墙内侧安装3洪墙后向下游延伸到主河道。1.6水力机械、电气根据电站装机容量，水头范围以及电站运行方式，选用三台轴流式水轮发电机机组安装高程为674.805m,机组间距为9.0m。主厂房长37m,宽10.5m,发电机层地面高程为681.40m,水轮机层地面高程为676.50m。副厂房布置在主厂房主接线朱家滩均采用扩大单元接线方式，即朱家滩水电站3台发电机共用一台主变压陕西省宝鸡峡水利水电设计院器，电站装机规模为9600kw,主变容量为12500kvA,选择S9节能型升压变压器，高压侧电压121kv,低压侧电压6.3kv。电力并网方式架设110kv输电线路150m,“T”接于鸡冠崖110kv输电线路上，以110kv电压输向位于下游3.2Km的坪头镇110kv变电站。位于主厂房上游侧，宽18m,长25m,地坪高程681.20m。付厂房内布置有高压室、中控室、低压室，地坪同发电机层，设有高低压控制柜。从后墙外出线与升压站连接。厂用变安装在升压站南端，方便与相距200m外的管理生活区连接，厂变容量315kvA,2台，一台高压侧10kv,低压侧400v,从当地10kv线路接入，另一台高压侧6.3kv,低压侧400v,从机端6.3kv母线接入。指系统通讯、工作通讯、对外通讯。系统通讯，采用110kv电力载波电话，实现与电网调度间的通讯。工作通讯，选用10门纵横制自动电话交换机，方便电站内部的生产管理通讯。对外通讯，采用当地有线电话和移动电话两套系统。1.7施工(1)交通条件：陇海铁路从厂区北边通过，而310国道则从工程区南部通过。施工时尚需修通从310国道至朱家滩厂区的简易道路；从河对岸修过水路面(2)当地建材当厂区主要设施完工后，进行尾水、防洪墙工程的开挖和砌筑。同期进行交通便桥和生活区的工程施工。主要工程量中，土石方开挖7.09万m²,砌石5.15万m²,砼1.57万m²:共需钢材372.86t,水泥1.78万t。1.8环境保护水电站为清洁能源，正常运行中不会污染环境。施工中对环境有影响的因素为施工弃渣、噪音及废油。施工中共产生弃渣1.05万m²,这些弃渣共设二个堆渣场有组织的堆放，后期由于工程区远离居民点，施工时机械产生的噪音不会影响居民的正常生活。机械设备中产生的废油进行收集，集中处理。堆渣坝及废油处理共需费用31.87万元。1.9水保方案电站建设过程中，项目区征地范围内地表将遭受不同程度的破坏，施工道路、碴场等局部区域地貌将发生不同程度的改变。该工程主体工程中碴场的防护、施工场区排水以及施工道路的工程防护措施和路基防护与排水工程具有水土保持功能，应列为主体工程中具有水土保持功能的水保设施，在主体工程中已做设计，投资在主体工程设计中已经考虑，为了不重复计算，仅估算新增加的水保措施的投资，本工程新增水土保持工程总投资21.5万元。陕西省宝鸡峡水利水电设计院电站运行管理运行人员编制42人，其中行政管理人员5人，运行、检修人员共37人。(1)文件依据：陕计设计(1996)258号文关于颁发《陕西省水利水电工程设计估算编制办法》和《陕西省水利水电工程概(预)算费用构成及计算标准》(2)定额依据施工机械台班费：陕水计(1996)140号文，关于颁发《陕西省水利水电工程陕西省宝鸡峡水利水电设计院(3)其它依据各设计专业设计图纸、工程量、设备清单等。工程估算总投资5501.78万元，其中静态投资5414.03万元。该电站单位千瓦投资5731元。1.12经济评价该项目资本金2502万元，占总投资的45%,不还本付息。贷款额为3000万元，贷款年限2年，建设期还息87.75万元。流动资金100万元，为资本金。电站固定资产投资为5501.78万元，按上网电价0.27元/kwh测算，该项目投资财务内部收益率为13.33%;财务净现值为1963.51万元。投回收年限为9.92年；投资利润率为9.50%;投资利税率为13.85%;贷款偿还期为9.10年，还清贷款本息后，说明该项目具有较强的还债能力和盈利能力。电站经济内部收益率为19.59%,大于社会折现率12%,经济净现值为3137.79万元，远大于零，效益费用比1.84大于1。国民经济敏感性分析，当投资增加20%,效益减少20%,其经济内部收益率大于12%,经济净现值大于0,说明该电站工程有较强的抗风险能力。综上所述，该电站在财务分析、国民经济评价及国民经济敏感性分析结果均可行，显示其较好的社会效益、经济效益，可尽早开工建设。2水文朱家滩位于北纬34°23′,东经106°51’之间，枢纽布置在陕西省宝鸡市陈仓区坪头镇上游3.2km的渭河主流上，上游距小水河汇入口1.8km,电站坝址以上控制流域面积29874.80km²,电站处于渭河干流及其流域的中部。渭河发源于甘肃省渭源县的乌鼠山，流经甘肃、宁夏、陕西三省26个县(市),全长818km,总流域面积6.24万km²。渭河由宝鸡风阁岭流入陕西境内，于陕西潼关港口东汇入黄河，是黄河的最大一级支流，也是陕西关中的母亲河。陕西境内渭河干流长502km,流域面积3.32万km²,分别占渭河全长和总流域面积的61.4%和53.2%。林家村水位站控制流域面积30661km²,渭河流经甘肃、宁夏、陕西三省(区),甘肃省境内流域面积占林家村以上总面积的85%,宁夏占11.07%,陕西境内占1.3%。详见图2—1朱家滩水电站位置示意图。坝址以上流域内，从地理地貌特征看，大致分为三个类型区。(1)黄土丘陵沟壑区：面积占总流域面积的70%。主要分布在流域内的西部、中部和北部，其特点是黄土松软、丘陵起伏、沟壑纵横、植被稀少、暴雨集中、 宝鸡市陈仓区朱家滩水电站可行性研究报告(2)土石山区：面积占总面积的24%。主要分布在流域的东部和南部。该区轻。2.2气象内的气象条件。多年平均气温12.9℃,最高气温41.6℃(1973.8.8),最低气温-13.9℃(1977.1.30);多年平均实测最小降雨量434.5mm(1977);多年平均陆地蒸发量550mm,水面蒸发量800mm。流域内降雨显著的特征是时空分布不均，降雨量随地形海拔高程垂直变化大，三是年际丰枯变化大，丰枯比为2.26:1。流域冻土深度0.4m。流域内26个县(市)均建有气象站，且有数十年的观测系列资料：与本工程气象条件相近的是林家村水文站。2.3水文基本资料渭河流域从上游至下游临近工程区的水文站有南河川、林家村、魏家堡、咸至今有不连续的56年径流、泥沙系列资料。魏家堡水文站：陕西省水文局设立，成立于1937年，该站仅有1946年以后咸阳水文站：黄委会设立，成立于1931年，控制流域面积46827km²,有1934-2001年68年不连续的径流、泥沙系列资料。林家村水文站：设立于1934年1月，原名太寅站，1959年7月改名为林家村水文站，控制流域面积30661km²。后来几经上移下迁但流域面积变化不大，故水文资料均可合并统计，至今共有68年不连续的径流、洪水、泥沙资料(1934-2001朱家滩处无实测资料，但其控制流域面积与林家村水文站控制流域面积仅相差2.56%,就以林家村水文站为参证站来分析该座水电站的水文特性。2.4径流为了解决渭河的天然径流和实测径流的不一致性，对林家村水文站实行还原计算，还原出上游流域内用水情况，然后进行数理统计方法的分析研究。这次还原计算主要考虑农业灌溉用水、工业和人畜生活用水的还原。径流还原计算采用分项调查法。天然径流量等于实测径流量与还原径流量之和，而还原径流量等于农灌+工业+人畜用水还原。将农灌、工业与人畜还原水量分配到年内各月与林家村相应年份实测月径流过程相加，即得到1944-2001年的天然径流量系列。2.4.1.1电站以上流域耗水量经计算，设计水平年流域总耗地表水4.292亿m³。详见表2-1。设计水平年电站以上流域实际耗水量万m表2-1万m生活工业乡镇工业灌溉合计人大畜猪羊00102034567890合计2.4.1.2设计水平年朱家滩电站来水过程从朱家滩水电站历年各月天然径流量中扣除相应年月实耗水量，得到设计水平年朱家滩水电站历年各月来水过程。采用水利年(10月-9月)对林家村径流进行分析，经用皮-Ⅲ型曲线适线，得到林家村天然径流特征值及典型频率的年径流量值。见表2-2、图2-2。林家村站天然径流频率计算成果表2—2WCWp不同频率的年径流量(亿m)计算采用计算采用对林家村水文站年径流过程线加以分析，可以看出天然年径流的年际变化较大，变差系数Cv=0.4,最大最小径流量比值5.8。另外，还存在着明显的丰枯的年代变化特征：50年代丰水期，60年代较丰，70年代为枯水期，80年代丰水期，90年代枯水期，发生了94～97连续4年的干旱。以此规律看2001-2010年的10年期应为丰水期。当然也可能出现异常，影响径流量变化的因素复杂多变，有待于今后深入研究。将林家村水文站天然径流系列成果用面积比拟法换算到朱家滩水电站坝址处，就得到朱家滩天然径流量成果。见表2—3。各站年径流成果表表2—3站名统计参数各种频率年径流量(亿nWC林家村朱家滩径流的年内分配：采用典型年同倍比放大缩小法求得各种频率下的天然年径流量年内分配结果(各月径流量占年径流量的比例、月径流量和月平均流量)。见2.4.6日平均流量频率分析朱家滩电站为无调节径流式水电站，水能设计主要依据坝址日平均流量资料，采用林家村1944-2001年实测58年逐日平均流量系列，流量不等距分组统计出现天数，点绘出日平均流量经验频率曲线图2-3,在曲线上查得朱家滩电站坝址处不同频率的日平均流量如表2-5。朱家滩电站坝址处不同频率的日平均流量表2-5朱家滩坝址以上控制流域面积29874.80km²,渭河南河川的控制流域面积23385km²,咸阳控制流域面积46827km²,朱家滩坝址均位于该两站的下游，朱家滩坝址以上多年平均径流量23.09亿m²,多年平均径流深74mm,大于渭河南河川多年平均径流深74mm,大于咸阳站多年平均径流深109mm,年径流变差系数为0.45,略大于咸阳、南河川年径流变差系数为0.40,而咸阳、南河川年径流变差系数是采用1934-1990年系列所得，朱家滩是采用林家村1944-2001年系列计算所得，而1944-2001年系列偏枯，增大了年径流变差系数，但与咸阳、南河川年径流变差系数比较接近，因此，朱家滩坝址以上多年平均径流量23.09亿m³,多年平均径流深74mm,年径流变差系数为0.45,基本与流域内计算成果相协调，可见本频率全年10月11月12月4月%%4%%%% 宝鸡市陈仓区朱家滩水电站可行性研究报告图2—2图2-3陕西省宝鸡峡水利水电设计院212.5洪水流域内洪水多由暴雨形成，从时间、强度上看，暴雨和洪水同步。暴雨时程分配一般24h雨量占三日雨量的70-90%;12h雨量占24h雨量的84%以上：而6小时、3小时分别占24h雨量的63-83%、50%。说明暴雨大多数集中在短历时时段，而暴雨走向一般自西向东移动。渭河陇中黄土高原区暴雨洪水因局部暴雨多、植被稀疏形成的洪峰多尖瘦，峰高量小，历时短；而陇南山区、六盘山区山高林茂雨量大，洪水矮胖、洪量大、持续时间长。林家村洪水主要来自甘肃省丘陵区各支流，其特点是峰高、量大、含沙量大、猛涨陡落、历时短。如1966年7月22日洪水，林家村最大洪峰4200m²/s,南河川3200m/s,主要来自支流葫芦河、散度河，最大洪峰分别为2960m/s和1880m²/s,它们均为突涨突落型，其峰现时间南河川仅8h,林家村为11h。从洪水发生时间上看，林家村历年实测系列中年5、6月占13%,9、10月占26%。洪峰年际变化大，实测最大洪峰5030m/s(1954.8),最小271m/s(1982.8)分别为洪峰流量均值的3.1和0.16倍。坝址以上渭河干支流上未建大型蓄水工程，故林家村洪水不需要进行还原计算，直接采用该站实测洪水资料。洪峰流量选样的方法采用年最大值法，即每年只选取最大一次的瞬时洪峰流作年最大洪峰流量与历时关系图(图2-3),在1944-2001年的58年系列中，大洪水有1954年、1959年、1981年，一般洪水有1949年、1988年；而干早年有1982年、1974年、1994年。历年洪水丰枯交替出现，变幅较大。一般多者7-8年就会出现一次丰水年。根据黄委会1957年5月所作的历史洪水调查结果，近百年来所发生的7次大洪水(1868、1898、1901、1904、1909、1933年),其中以1933年最大，1954年次之。1933年洪水由双峰组成，最大洪峰出现在8月10日，流量为6890m/s。由《陕西省洪水调查资料整编成果》知，1933年洪水的洪峰流量为6890m²/s,其重现期确定为70年一遇，7次大洪水中最大，评价较可靠；而1954年为5030m/s,评价可靠。其它洪水因资料条件差未作定量评价。电站在洪水计算是采用(1944-2001)林家村水文站的58年实测资料，加入1933年调查洪水(特大值),用矩法计算统计参数，作为初试值，经频率计算，又采用P-Ⅲ型曲线适线，得出林家村洪峰流量曲线，其成果表2—6。林家村水文站洪峰流量分析成果表表2—6C不同顽率的洪水流最Q,(m/s)采用采用I25电站与林家村水文站控制流域面积相差2.56%,采用面积比拟法，由林家村水文站洪峰流量计算成果换算到朱家滩坝址处，其成果见表2—7。朱家滩坝址处洪峰流量成果表表2—7站名各种频率洪峰流量(亿m/S)林家村朱家滩渭河南河川位于林家村上游，控制流域面积23385km²,咸阳位于林家村下游，控制流域面积46827km²,洪峰流量计算统计成果见下表，从表中可以看出，林家村的洪峰流量略小于南河川洪峰流量的均值，主要是由于南河川与林家村之间无大的支流汇入，洪峰经河槽的展延不断减小，林家村与咸阳站之间有较多的大支流汇入，因此，咸阳站的洪峰流量均值比林家村水文站的洪峰流量大得多，洪峰流量的变差系数具有随流域面积增大而减小的规律。可见本次洪峰流量分析成果渭河各站洪峰流量计算成果统计表表2—8站名流域面积统计参数系列年限南河川林家村2.6分期设计洪水根据洪水季节性变化特点和施工期防洪需要，分别计算10-6月、10-3月；11-5月、11-4月、11-3月各时段设计洪水。选样采用年最大值法，按不跨期选样原则进行选样。分期洪水统计参数计算和适线原则与最大洪水相同。各站分期设计洪水计算成果见表2—9。朱家滩水电站分期设计洪峰流量成果表2—9分期不同频率洪峰流量(m/s)计算采用计算采用10月11月12月3-6月10-11月11-2月12-2月2.7水位流量关系曲线天然情况下各断面水位流量关系曲线采用均匀流计算公式：R——水力半径为糙率J₀——河道断面处纵向比降根据各站坝址处河段纵向比降J和n,可得：各站坝址水位流量关系曲线。见图2—4、图2—5。同时根据各站尾水处河段纵向比降1和n,可得尾水断面水位流量关系曲线。 宝鸡市陈仓区朱家滩水电站可行性研究报告见图2—6、图2—7。图2—4渭河朱家滩水电站设计坝址断面图图2—5渭河朱家滩水电站设计坝址断面水位～流量关系线图图2—6渭河朱家滩水电站设计尾水断面图图2—7渭河朱家滩水电站设计尾水断面水位～流量关系线图2.8泥沙渭河是一条多泥沙河流。水沙关系呈现出一定的规律。(1)水沙关系基本协调即年来水量大，年来沙量也大，来水量小来沙量也小。如1966.9-1967.8、1967.9-1968.8年径流分别为46.37亿m²和41.83亿m²,是多年平均年径流量的1.8-1.6,而年输沙量为2.60亿t、2.52亿t,约是多年平均年输沙量的1.8倍。小水年1971.9-1972.8、1986.9-1987.8,年水量分别为13.39亿m²、15.66亿m²,约为多年平均年径流量的一半，而年输沙量为0.307、0.457亿t,是多年平均年输沙量的0.21和0.31倍。但个别年份也有小水大沙量，如1972.9-1973.8,年水量是多年平均径流量的0.73倍，而年输沙量却高达3.15亿t。(2)来沙量年际变化大在林家村58年实测资料中，最大年输沙量为3.15亿t(1972.9-1973.8),而最小年输沙量仅有0.307亿t,最大是最小的10倍，而最大年径流是最小年径流的3.55倍。(3)年内分配不均衡汛期(7-9月)输沙量占年输沙量的77.66%,其中7-8月占65.7%;且汛期输沙量又多集中于几场大洪水中。如1970年7-8月输沙量为2.289亿t,而8月29日-9月20日一场洪水输沙量1.07亿t,占7-8月输沙量的47%。又如1969年7、8月输沙量为2.81亿t,其中7月14日-7月28日一场洪水输沙量就达1.29亿t,占7-8月沙量的46%。(4)沙峰滞后于洪峰(1)资料插补(2)泥沙还原量计算计算结果、林家村站多年平均天然悬移质输沙量为1.5771亿t,净还原悬移质沙量0.1361亿t。其中，水保0.079亿t,工农业引水和水库为0.0571亿t。(3)推移质输沙量根据我省邻近流域部分推移质和悬移质资料统计分析，渭河咸阳站1959—1960年推悬比1.82%,船北站0.035%,华县0.056%,采用咸阳站1.82%,估算林家站多年平均推移质输沙量为0.0287亿t,则林家村水文站多年平均天然输沙量为1.6058亿t,其中，悬移质1.5771亿t,推移质0.0287亿t。3工程地质池、厂房、升压站和尾水工程项目组成，这些工程2006年4月受业主委托，对电站有关部位进行了地质初步勘察工作。勘察的具体情况是，坝址断面布置3个地质探孔、又采用动力触探、注水试验，取样试拦水大坝右坝肩处山体陡立，平均坡度45度，山坡之上林草茂密，河道中主流偏左岸，坝轴线处水流由原来的东西向转为北岩裸露，山体坡度大约51度。茂密。东边为渭河主槽，阶地高程678m。3.2区域地质(渭河河谷)~1243.8(强家山)。渭河两岸山体陡峻，基岩大都裸露，局部表层覆盖少量坡积物和第四系黄土及黄土状土。渭河河道宽度200~400m,两岸阶地呈不对称发育，左岸结构清晰，上部黄土、壤土夹碎石，下部卵(砾)石。本区在区域构造上位于秦岭纬向构造体系北部的北秦岭加里东褶皱带北部边缘地带，受陇西旋卷构造体系和祁吕贺山字型构造体系的影响，褶皱断裂发育，对工程区稳定有影响的区域活动断裂主要有三条：渭河断裂(F1):属脆性正断层，断距大于1000m,并具右行走滑性质，断裂带宽50～120m,近东西向展布，从工程区以北约4.5km通过。马宗山——榭石桥断裂(F2):为区域上秦岭山前断裂的西延部分，延伸长度约22km,近东西向展布，从工程区以南约5km通过。安坪沟——东沟断层(F3);区内出露仅5.5km近南北向展布，断面近于直立，该断层地表覆盖严重，主要从卫片影像解释，分布于码头村以南的杨坡沟里。本区属稳定性较差地区，区内次级构造活动痕迹明显，在基岩山体中，“X”型节理和小的褶曲较发育，在多期岩浆侵入活动影响下，岩体非常破碎。根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)规定，工程区抗震设防烈度为7°,设计基本地震加速度为0.2g。工程区地下水按埋藏条件，可分为基岩裂隙水和第四系孔隙潜水。由大气降水和山区地下水补给，向沟道和渭河排泄。基岩裂隙水水位较高，对洞室开挖稳定不利：孔隙潜水水量较丰富，在大的沟道中均有常流水。上坝址引水枢纽位于码头村东北渭河干流上，该段河谷部宽150～300m,宽38～45m,河床高程679～683m,河漫滩表面高程682.31～686.59m,河床漫滩堆积的卵石层厚度13.0～22.1m。左坝肩山坡岩石体裸露，坡面坝山坡高呈687.0m以下岩体裸露，岸坡陡立，以上为黄土斜坡，坡面角度20度沿坝轴线布置钻孔3个，孔深分别为19.7、27.9和27.9m。揭露地质特性从大30cm,充填沙15%。该层遍布场地，稍密最大90cm,充填沙10%,松散—稍密，分布广，层厚1-13.6m。充填沙10%,夹卵石薄层，松散—稍密状态，在左岸呈凸镜体分布，层厚2-5.1m。宝鸡市陈仓区朱家滩水电站可行性研究报告枢纽段地质构造较为简单，附近无大的断裂。地下水可分为第四系孔隙潜水和基岩裂隙水，由大气降水补给，向渭河排泄。3.3.2坝基(肩)岩土物理力学指标坝基砂卵石层物理、力学指标建议值表如3—1。坝基砂卵石层力学指标建议值表表3—1单元地层名称渗透系数允许水力坡降(i)摩擦系砂卵石两坝肩弱风化花岗岩岩体裂隙发育，比较破碎，岩石和饱和单轴抗压强度R=90～100MPa,岩体纵波速度Vp=2000~3750m/s,完整系数Kv=0.11～0.39,岩体的基本质量指标BQ=237～378,基本质量级别III~IV级，岩体物理、力学指标建议值如表3—2。坝基岩体力学指标建议值表表3—2岩石名称密度抗剪断强度泊桑比Pcμ花岗岩①枢纽区地址构造简单，无区域性活动断层，坝肩山坡基本稳定，无不良物理地质现象，工程地质环境良好。②坝基砂卵石中密，各项物理、力学指标可以满足引水低坝对地基的基本要求。坝肩花岗岩体清除表面2.0m左右的破碎岩体后可以建坝，建议混凝土和基岩陕西省宝鸡峡水利水电设计院33结合面抗剪断摩擦系数f=0.85。③砂卵石层的允许不冲流速V=1.5~1.8m/s;弱风化花岗岩体允许不冲流速建议采用V=18~20m/s。④坝基砂卵石层允许水力坡降小，存在的主要工程地质问题是管涌破坏，坝基砂卵石层进行防渗处理。⑤右坝肩高程684m以上的黄土坡脚应有护坡工程，护坡工程高度不应该小于3.4引水隧洞工程地质条件上覆岩层厚度一般远大于3倍洞经。该段基岩完整性较好，以弱风化~新鲜基岩为隧洞段岩石的物理力学指标见表3—3。隧洞岩体力学指标成果表表3—3名称比重干密度饱和密度吸水率饱和吸水率系数显孔隙率干燥单轴抗压强度强度系数饱和饱和泊桑比n..E%%%片麻岩一一一一花岗岩一闪长岩备注：所提指标为弱风化岩石指标，其中，闪长岩为实验成果，片麻岩和花岗岩为经验类比指标.按照岩石的物理力学指标，结合现场工程地质条件，根据《水利水电工程地宝鸡市陈仓区朱家滩水电站可行性研究报告址勘察规范》(GB50287—99)中“围岩工程地质分类标准”,判别：弱~微风化花岗岩及微风化片麻岩和闪长岩属Ⅱ类，弱风化片麻岩和闪长岩属IⅡ类。隧洞进出口段围岩为花岗岩，肉红色~灰褐色，中粗粒结构以裂隙为主。地下水位高于洞顶，围岩类别为II类，进出口边坡稳定性较好。3.5前池、升压站、厂房工程地质条件前池、升压站、厂房均位于朱家滩村下游100m渭河一级阶地上。一级阶地为自然冲积而成，现状尺寸，南北宽100～480m,东西长50～280m;阶地中部高程878.5m,整个阶地，上部细沙，下部砂卵石，局部基岩裸露，表层强风化，基岩岩性为花岗岩。在该阶地上建前池、升压站、厂房，地基条件优良。尾水沿东西方向有10m为基岩地基，防洪墙也处于基岩区；防洪墙外尾水渠3.6天然建筑材料石子：坝区及尾水附近河道中储有丰富的石子，只要加以筛选即可取得。工程所需少量的破口石，将河床中的漂石粉碎而成。河中卵石其岩性为石英岩及花砂子：采于工程区河道中，只要加以筛选就可得到。砂子储量丰富，就近采用。工程区附近山体均为花岗岩，储量丰富，开采方便，运距小。陕西省宝鸡峡水利水电设计院353.7结论(1)工程区无大的地质构造及地质突害问题，工程区域地质稳定。(2)坝址处砂卵石覆盖层深厚，但坝地面以上高仅10m,砂卵石层能满足建(3)前池、升压站、厂房地基为基岩，是Ⅱ类岩石地基，地质条件优良。(4)尾水和防洪墙基本座于基岩之上，尾水渠建筑在砂卵石层上，这样的地质条件能满足工程基础稳定和承载能力的要求。(5)工程区砼骨料和块石，不但储量丰富，质地良好，而且易开采、运距近，就地取材，在满足工程建设需要外，还将降低工程造价。(6)地质勘察报告达不到施工详勘深度，建议施工详图设计阶段，对坝址地质条件做进一步的详勘，以保证大坝地基的安全稳定。4工程任务和规模陈仓区位于宝鸡市的四周，大部分土地为秦岭关山山区；工程所在区又位于陈仓区的西部，距宝鸡市35km,是陈仓区内经济发展相对落后的地区。经过改革开放20多年的发展，陈仓区整体经济取得了显著发展，人民生活水平也有一定的提高。据陈仓区2003年年报统计，全区总人口59.1万人，其中农业人口49.9万人，非农业人口9.2万人；全区总面积2580km²,共辖19个镇，371个村委会；耕地总面积64.64万亩，粮食总产15.98万t;国民生产总值24.01亿元，人均4063元，城市居民人均收入5286元，农村居民人均纯收入1802元，而坪头镇仅为1014元。但这些成绩的取得与外县、外省及全国经济发展总水平相比较，仍相对滞后，尤其工程区附近的各山区乡(镇),仍为需国家扶贫的贫困山区。但陈仓区拥有丰富的资源优势：(一)水能资源。陈仓区属黄河流域渭河水系，区内主要河流除渭河干流外，其主要支流有：通关河、小水河、六川河、潘溪河、伐鱼河等。全区水能理论蕴藏量44.431万kw,占宝鸡市总理论蕴藏量的30.1%,居全市各县之首，其中，可开发量5.4068万kw。目前已建、正建的小水电有7座，总装机1.3万kw;尚有几座水电站正做前期的勘测设计工作，明后年可开工建设。依据丰富的水能资源优势，大力发展小水电，带动区域经济的发展，增加就业机会和提高群众收入。(二)经济林草资源：由于实施退耕还林还草政策，山变绿了，各种森林植物种类繁多，林产品中除木材储量丰富外，还有苹果、核桃、花椒等，在中央西部大开发决策下，陈仓区委、区政府决心把开发优势资源作为振兴陈仓经济的突破口，进一步改革开放，狠抓投资环境改善，对外招商引资，而朱家滩水电站项目就是陈仓区、也是宝鸡市招商成功的重要项目之一。4.2工程建设的必要性(1)能充分发挥水能资源优势。随着经济的发展和人民生活水平的提高对电力的需求，需要尽快开发水能资源，而朱家滩水电站的建设符合陈仓区电力发展的要求，大幅度增加水电在地方电网中的比重，使陈仓区电气化水平又提高一大步。加速电气化建设发展对陈仓区总体经济发展和建设小康社会有重要意义。(2)朱家滩水电站建设符合陈仓区把资源优势转化为经济优势的决策，随着该电站的建成投运必将带动当地经济的发展，为财政收入创造新的增长点。(3)当地丰富的林业资源，矿产资源，只有在电力事业大力发展时，才能全面的开采和深加工。(4)只有大力开发水能资源，才能有效实现“以电代柴”的利用能源模式，彻底实现和保持退耕还林，还草成果，减少水土流失，实现青山绿水、山川秀美的环境目标。(5)西部大开发迫切要求建设稳定可靠的电源工程，尤其是清洁能源工程，这是我国未来能源发展的方向，为经济持续高速发展提供电力保证。朱家滩水电站建设符合中央西部大开发的总体要求。综上所述，朱家滩水电站开发建设是陈仓区在西部大开发形势下把资源优势转化为经济优势的重要项目。该项目在为电网提供电力的同时，也带动支持当地经济的发展。因此，开发建设朱家滩水电站是十分必要的。4.3工程建设的任务电站总装机9600kw,该电站建设的任务就是每年向当地电网提供3859万kwh的电能。4.4工程建设的规模工程区是关中大电网的覆盖区。有两回从宝鸡送来的110kv馈电线路，为坪头110kv变电站的双回路进线。当地10kv农网线路由牵引变电站27.5kv侧母线经再次降压为10kv后配出。陈仓区已建有30座小型水电站，总装机容量19800kw,规模小，效益差，水力资源利用率不高。在西部大开发国家加大渭河流域综合治理力度的大好形势下，陈仓区因势利导，制定互利的优惠政策，招商引资促进闲置水力资源的开发利用，将朱家滩水电站列为“十五”发展计划的重点项目，决策是十分正确的。朱家滩水电站下游2.2km处的坪头水电站，装机9600kw,上游3.1km处的鸡冠岩水电站，装机9000kw,已建成发电，朱家滩电站是渭河干流上目前水能规划渭河是流经宝鸡县的最大河流，由西向东穿境而过，境内河长157.6km。林家村以上至省界，渭河流经山区，形成123.1km长的宝鸡峡河段，平均比降3.5%,多年平均流量70.1m/s。宝鸡县可开发的水力资源主要集中宝鸡峡河段上。陇海铁路沿渭河两岸通过，限制了宝鸡峡的开发利用。近几年来在建和规划工程已在宝鸡峡下半段自上而下形成七座梯级电站和一个水库规划工程：(1)颜家河水电站(在建)为低坝引水式径流水电站，颜家河水电站位于宝鸡市陈仓区胡店镇林光村的渭河干流上，距宝鸡市区46Km,电站坝址以上控制流域面积29348km²,电站拦水坝顶高程742.5m,尾水位725.20m,设计水头16.5m。装机7500kw。(3)引渭入支(小水河)水利枢纽工程(规划)置在拓石乡下游约7km的椿树滩(坝顶高程860.0m),引渭河水入小河水(引水隧坝高约130m,总库容2.5亿m²,调节库容1.92亿m²,调蓄水量约3.5亿m²,向宝(4)鸡冠崖水电站(已建成)(6)坪头水电站(设计中)(6)高家山水电站(规划)宝鸡市陈仓区朱家滩水电站可行性研究报告该工程是宝鸡峡引渭渠首改建工程，以调节灌溉水量结合发电为目的，电站装机8000kw:上述八个梯级工程已经衔接，从合理性和经济性方面考虑，已无安插新的电站工程的可能性。详见图4-1渭河流域坪头段梯级开发纵剖面示意图1.所需资料将林家村水文站天然径流成果经扣除上游用水后年内分配的径流成果，见表2-4。按面积比拟法折算到朱家滩水电站坝址，作为朱家滩水电站1944~2001年58年的径流系列、水位流量关系曲线，同时考虑枢纽具有的日调节能力。2.设计保证率根据《小水电水能设计规程》(SL76-94)规定，朱家滩水电站建成后，将并入电网，装机容量占电网系统容量的比重<25%,又考虑到关中地区处于半干旱半3.水头大坝正常水位687.50m最大水头13.16m电站设计水头12.16m4.保证出力采用林家村典型年日流量用面积比拟法求得坝址处日流量Qm=25.0m²/s。根据陕西省宝鸡峡水利水电设计院41 宝鸡市陈仓区朱家滩水电站可行性研究报告图4-1采用长系列法和典型年法进行水能分析计算，将日流量采用不等距方法分利用长系列法分析得到的中水年日流量资料进行水能计算，计算结果见表4-1、表4-2。计算过程见表4-3、表4-4。根据计算结果绘制电站出力～年电能~4.5装机容量朱家滩水电站拦水坝顶高程687.5,尾水位674.74m,设计水头12.16m。按发电量3859万kwh,年利用小时数为3850h。于5000h,朱家滩装机6400～10000kw是合理的、适朱家滩水电站水能结果表表4-1序号(万KWh)(小时)备注1234选用56朱家滩水电站水能结果表(方案二)表4-2序号(万KWh)年利用小时](小时)备注12选用3456陕西省宝鸡峡水利水电设计院44表4-3分级流量组内系数累计系数频率喻A增加出力△N增加电量△E累计电量E3975朱家滩水电站水能计算表(方案二)分级流量组内系数累计系数频率%库水位H尾水位H%:净水头Hn增加出力△N增加电量△E累计电量E3975 5工程布置及建筑物根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)规定，朱家滩水电站装机9600kw,小于10000kw,为小(2)型水电工程，工程为5等工程，其建筑物为5级建筑物。引水枢纽工程挡水高度低于15m,且上、下游水头差小于10m,其洪水标准按“平原区水利水电工程永久性水工建筑物洪水标准”选定为：朱家滩水电站枢纽设计洪水标准为10年一遇，相应洪峰流量Q=3019m²/S,校核洪水标准为50年一遇，相应洪峰流量为Q=5254m'/S,闸坝下游消能防冲设计洪水标准为20年一遇，相应洪峰流量为Q=3967m³/S,根据工程等级，厂区防洪标准为30年一遇洪水设计，相应洪峰流量Q=4547m²/S,50年一遇洪水校核，相应洪峰流量Q=5254m/S,100年一遇洪水不进厂房。拦水大坝坝顶高程687.50m;设计洪水流量Qx=3019m/s,相应上游设计洪水位691.550m;下游设计洪水位683.480m;校核洪水流量5254m/s,相应上游校核洪水位693.150m;下游校核洪水位多年平均径流量23.09亿m;多年平均流量69.02m/s,多年平均输沙量1.6058亿t;尾水处防洪墙顶高程：682.40m;尾水处设计洪水位679.15m,校核洪水位679.70m。100年一遇洪水位680.40m。砂卵石地基，磨擦系数0.4～0.5,承载能力240～320kpa,漂石层500-600kpa;地震动峰值加速度0.20g,地震设防烈度为7°。5.2工程总布置5.2.1工程方案的确定朱家滩水电站就该段河道分析，可拟定两个开发方案，方案一坝址地处陕西省陈仓区坪头镇朱家滩村，距坪头镇3.2km,设计为引水式水电站，设计水头12.16m,引水流量94.08m'/s,装机3×3200kw,多年平均发电量3859万kwh,年利用小时数为3850小时，工程估算总投资5501.78万元。方案二坝址地处陕西省陈仓区坪头镇缺前头村，距坪头镇4.2km,设计为引水式水电站，设计水头8.90m,引水流量75.85m/s,装机2×3200kw,多年平均发电量2699万kwh,年利用小时数为4120小时，工程估算总投资4480万元。两方案比较详见图4-2、5-1。表5—1序号项目名称方案一方案二1电站型式2设计水头3设计引水流量4设计引水流量678多年平均发电量万kwh9年利用小时数3河床以土水轮机发电机工程总投资万元静态投资万元年收益万元便利不方便厂区防洪容易不容易、投资大水能利用充分不充分1大坝轴线选择上坝址：大坝布置于峡口上游120m处，坝轴长208.857m,隧洞174.6m,尾水渠长105m。坝肩及坝基基岩外露，坝基为花岗岩。长550m。坝肩及坝基未见基岩外露，坝基为沙卵石。根据上述问题，这次对拟定坝址方案分别加以简化计算综合比较，优化出了一个较佳的坝轴线方案：大坝轴线短，坝肩及坝基基岩外露，坝基为花岗岩。因此，本阶段拟定选用上坝址方案。所选方案坝轴线布置在码头村东的下河湾口上游120m处，距上游鸡冠崖电站3.0km,距右岸小水河1.8km,其间河道两侧没有需要防护的耕地、居民点、铁路和公路。筑低坝对河岸环境没有显著影响，河段长度亦能满足梯级工程衔接要求，建坝后，回水长度2.3km,不会影响上游鸡冠崖电站机组出力。坝轴线两岸裸露花岗岩岸坡，河床宽约200m,满足泄洪布置的基本要求，电站前池、厂房、尾水和升压站集中布置于朱家滩村渭河一级阶地上。本方案布置不影响310国道及在拟建中的宝天高速公路，该两条路均在河道的对岸，详见总体布置图(ZHJT--K-01),而陇海铁路线尽管在工程区内，但其高程在710m以上，且距工程最小距离为100m,工程施工不会影响陇海铁路线的正常营运及行车安全，但对库区段铁路护坡要进行维修或重新砌筑。2.建筑物尺寸整个工程有大坝、前池、厂房、尾水和升压站等建筑物组成。大坝为重力式砌石溢流坝，长198m,高10m;前池长28m,宽15m,深13m;厂房为二层全框架结构，宽×长×高=10.5×37×10m,分水轮机层和发电机层。压力管道从副厂房底部通过，长17.1m(水平),为钢筋砼现浇结构，其末端宝鸡市陈仓区朱家滩水电站可行性研究报告与浇钢筋砼蜗壳相接。尾水工程出厂房后延伸4m,三支尾水汇合泄向渭河，尾水总长105m。升压站布置在主厂房上游侧，宽×长=18×25m,而安装高低压电气设备的副厂房为宽×长×高=5×37×5.5m。(1)拦水溢流坝布置大坝轴线连接右岸处山体与左岸峡口处山头，正向切割河谷，与水流方向夹角91°,冲砂闸紧靠左岸，进水室位于坝左岸上游31m,进水方向与大坝轴线接近平行，与大坝轴线夹角8°,冲砂闸正好布置在原河道主流处。(2)厂区工程总布置厂区总体布置见(ZHJT-K-12),主要建筑物有前池、压力管道、升压站、厂房、尾水、防洪墙等工程项目组成。隧洞后布置前池，平面上呈“L”型，前池长15m,宽28m。进水室布置在前池末端，电站采用单机单管形式，进水室也分别设立，共三个，间距9m。室长3.6m,安装有进水闸门、拦污栅。利于操作、检修和管理。从进水室开始，三条压力管洞从副厂房底部穿过，经6.4m平段斜弯50°后接9.5m的斜坡段，然后再上弯50°后接平段，整个剖面呈“S”型。压力管洞长34.757m,进口底板高程680.34m,末端底板高程673.00m。进口段前池中安装有工作、检修闸门，而启闭机室设在前池顶部。厂房上游侧开始布置电站升压站，平台高程681.20m,宽×长=18×25m。电站厂房紧靠升压站，厂房宽×长=10.5×37m,副厂房部分布置在主厂房背后，而另一部分副厂房则布置在主厂房下游侧、尾水顶部。副厂房宽分别为5m、陕西省宝鸡峡水利水电设计院532.1m,长分别为37m和28m,主厂房的水轮机层标高676.50m,发电机层标高为尾水渠全长105m,其中厂房内3.60m。为了方便布置副厂房、厂区交通及工作平台之综合需要，厂房以外部分尾水室宽为6m。尾水室底板高程670.10m。平台高程681.40m。由尾水室末端开始设1:5陡坡(长15m)连接尾水明渠。该明渠与出水方向5.3主要建筑物5.3.1溢流坝5.3.1.1河床溢流坝布置本工程与上游电站之间的水头，泄水建筑物型式为重力式溢流坝。溢流坝顶溢流挡水高度8.5m。为了提高溢流坝的泄洪能力，溢流坝按开敞式溢流堰(即孔口中心线以上水头与孔口高度之比小于1.2)曲线设计，设计定型水头4.0m。结合结构计算和消溢流坝高度16m。坝上游面在高程681.912m以上直立，以下为1:0.2的斜坡：堰直线段，坡比1:0.7;直线段后接反弧段，反弧半径10m,坝基宽度21.14m。5.3.1.2消能防冲设计主要几何要素如下：坎顶高程679.50m,反弧半径10m,挑射角15°,消力坎5.3.1.3坝体构造(1)溢流坝泄流量计算式中：σ—淹没系数，6=1;计算过程及计算结果见表5-2、表5-3。溢流坝水力计算结果表表5-2堰顶水头备注HmEσQ3141516171溢流坝水力计算结果表表5-3堰顶水头流量系数淹没系数备注HmEσQ3141516171(2)消能方案根据坝下游水流衔接条件，确定消能方式。本工程的物点是坝上、下游水位差小、洪水流量大，不宜采用挑流消能方案；底流消能的消力池工程量大，也不宜采用。由于坝址处覆盖层厚，坝下游水垫层相对稳定，故采用面流消能方案。(3)溢流坝结构计算(a)计算资料水库正常挡水位687.50m,相应的下游河道水位为674.74m;坝上游设计洪水位为691.55m,相应的下游水位为677.85m;坝上游校核洪水位为693.15m,相应的下游水位为679.70m。坝体材料为混凝土，容重为2.4t/m³;坝基岩体与混凝土的抗剪断摩擦系数为0.5;坝基岩体的允许承载力为380Kpa。坝前泥沙淤积高程为687.5m。泥沙浮容重取为0.8t/m,泥沙内摩擦角为20°。坝体断面尺寸见大坝设计图。(b)荷载组合基本组合I:正常挡水位时的上、下游水平压力+坝体自重+水重+扬压力+泥沙压力：基本组合Ⅱ:设计洪水位时的上、下游水平水压力+坝体自重+水重+扬压力+泥沙压力+反弧段动水压力；特殊组合：校核洪水位时的上、下游水平水压力+坝体自重+水重+扬压力+泥沙压力+反弧段动水压力；(c)计算方法及计算结果本次用抗剪公式计算坝基抗滑稳定安全系数；用材料力学方法计算坝基边缘应力。计算结果见表5-4。溢流坝抗滑稳定安全系数和坝基边缘应力计算成果表坝基抗滑稳定安全系数坝基上游面边缘应力(t/m)坝基下游面边缘应力(t/m²)垂直正应力最大主应力剪应力垂直正应力最大主应力剪应力基本组合I基本组合Ⅱ特殊组合布置在坝右岸，为坝的右岸延伸段。长为10m。副坝为非溢流重力坝。5.3.2.1坝顶高程确定(1)基本资料风速：多年平均最大风速17.2m/s,洪水期多年平均最大风速13.3m/s;(2)坝顶高程确定风速的1.5倍和1倍；在水库各种运用工况下的坝顶高程的计算结果见表5-5。表5-5运用情况水库静水位浪高水位高度正常挡水设计洪水校核洪水从表5-5可以看出：确定副坝顶高程为696.50m。5.3.2.2副坝布置坝顶宽度3m,坝底宽度14.242m,坝体上游面直立，下游面在694.00m高程处折坡，坡比1:0.7。5.3.2.3坝体构造(1)坝体材料(2)坝顶布置根据结构要求确定的副坝坝顶宽度为3.0m,坝顶高程696.50m,坝顶上、下5.3.2.4坝基处理度2-3m,河床段开挖深度5m,局部5-7m。(1)计算资料水库正常挡水位687.50m,相应的下游河道水位为674.74;相应的下游设计洪水位为679.15m,下游校核洪水位为679.70m。0.7,抗剪断黏聚力为45t/m²;坝基岩体的允许承载力为380Kpa。(c)泥沙资料沙内摩擦角为20°。(d)坝体断面坝体断面尺寸见大坝设计图。(2)荷载组合基本组合I:正常挡水位时的上、下游水平压力+坝体自重+水重+扬压力+泥沙压力；基本组合Ⅱ:设计洪水位时的上、下游水平压力十坝体自重+水重+扬压力+泥沙压力：特殊组合：校核洪水位时的上、下游水平压力+坝体自重+水重+扬压力+(3)计算方法及计算结果本次用抗剪断公式计算坝基抗滑稳定安全系数；用材料力学方法计算坝基边缘应力。计算结果见表5-6。左非溢流坝抗滑稳定安全系数和坝基边缘应力计算成果表表5-6坝基抗滑稳定安全系数坝基上游面边缘应力坝基下游面边缘应力垂直正应力最大主应力剪应力垂直正应力最大主应力剪应力基本组合I基本组合Ⅱ特殊组合从表中可以看出，坝基最大压力未超过坝基岩石允许承载力和混凝土允许承载力且坝基无拉应力，符合规范要求。5.3.3泄洪冲砂闸5.3.3.1泄洪冲砂闸的布置冲砂闸布置在大坝右岸，共四孔，门洞尺寸为宽×高=6.0×4.0m,共设5扇闸门，其中工作闸门4扇，检修闸门1扇；选用平板钢闸门，闸门尺寸宽×高=6.3×4.3m。为了防止泥砂淤积超过681.50m而进入隧洞必须及时启动冲砂闸冲砂排砂。冲沙排沙时机最好选择洪水期。同时，在汛期开闸泄洪，因此，必须加强对洪水、泥沙淤积的监测制定泄洪、冲砂排砂的运行操作方案。闸墩宽1.5m,采用C20钢筋混凝土浇筑。5.3.3.2泄洪冲砂闸泄洪能力的计算泄洪冲砂闸流量按下式计算：H-堰上水头，m;E一垂直收缩系数；T—上游水深，m;计算过程及计算结果见表5-7、表5-8、表5-9。 宝鸡市陈仓区朱家滩水电站可行性研究报告冲砂闸水力计算结果表(设计水位)表5-7闸前水头闸门开启度备注HEnμE0Q(个)614162416341641冲砂闸水力计算结果表(设计洪水位)表5-8闻前水头闸门开启度备注HEnμEσQ(个)34l4l4414154164l冲砂闸水力计算结果表(校核洪水位)表5-9闸前水头闸门开启度备注HEnμEσQ(个)34144154164l5.3.3.3泄洪冲砂闸的下游消能方案根据坝下游水流衔接条件，确定消能方式。本起通过1:5斜坡与消力池底板相接，底板高程由681.50m下降到679.30m,陡坡段长11.00m。消力池宽20.5m,长40m,深1.5m,采用C20钢筋混凝土浇筑。池底梅花状布置φ200塑料排水管，间距2.0m,池底板高程679.30m,池后海幔采用M7.5浆砌石砌筑。厚0.8m,底板高程由678.80m,长10.00m。共设4扇闸门，其中工作闸门2扇，检修闸门2扇；选用平板钢闸门，闸门尺寸宽度从8.10m缩到6.50m。其底板通过1:7.14陡坡下接输水隧洞底板，底板高程进口水力计算结果表表5-10底宽水深I底坡I糙率n湿周X过水面积A水力半径R谢才系数C流量模数K流量Q隧洞布置大坝左岸上游31m,洞轴线与坝轴线近乎平行，洞轴线偏北8°,进拱高1.876m,拱角120°,拱半径3.753m。进口设计水位687.50m,末端设计水位680.74m。输水隧洞水力计算见表5-11。输水隧洞水力计算结果表表5-11底宽水深In湿周X过水面积A水力半径RCKQ5.3.6.1渐变段、前室、压力墙隧洞后布置前池，前池位于朱家滩渭河一级阶地之上，前与隧洞相接，后接进水管道，进口渐变段首端底板高程680.74m,宽6.5m;高8.4m,末端底板高程677.84m,宽15m,高12.76m;渐变段长37.8m。渐变段与前室平面呈“L”型，前室长15m,宽28m。前室设计水位687.190m。最高水位689.578m。前池池底高程677.84m,池顶高690.078m。进水室布置在前池末端，电站采用单机单管形式，进水室也分别设立，共三个，间距9m。室长2.7m,进水室底板高程677.19m,距检修闸门2.7m,距进水闸门5.2m;正常水位687.19m。压力墙顶装有40吨双向门机，沿隔墙高度上设有钢爬梯，安装进水闸门、检修闸门。利于电站操作、检修和管理。前池边墙采用M7.5浆砌石砌筑。池底与压力墙采用C20钢筋混凝土浇筑，防5.3.6.2溢流堰、退水渠前池东南侧设置溢流堰，堰顶高程687.39m,堰长15m,采用实用堰型，堰高9.5m,底宽12m,其水力计算结果见表5-12。溢流堰后接退水渠，退水渠渐变段首端宽15m;末端宽8m,渐变段长12m。退水渠末端底板高程675.50m,宽8m;北侧边墙长96.72m,南侧边墙长99.50m;末端通渭河。前池溢流堰水力计算结果表表5-12堰上水头H流量系数μEG堰流量Q备注1111111111I1从进水室开始，三条压力管洞从压力墙底部穿过，经8.0m平段斜弯50°后接5.51m的斜坡段，然后再上弯50°后接平段，整个剖面呈“S”型。压力管洞水平长25.10m,轴线长25.464m,进口底板高程678.84m,末端底板高程673.00m。洞压力管洞前21.364m横断面为方型，宽×高=4.65×3m,后经4.1m长的渐变压力管洞采用C20钢筋混凝土，防渗等级W4。电站厂房紧接压力管洞，分为主副厂房；(1)主厂房：布置在垭口深挖基岩坑内，西北侧山墙紧靠山崖，北侧山墙即靠山崖又靠进厂路。主厂房宽×长=10.5×37m,两层，底部为水轮机层，高程676.50m,该层厂房长28m,发电机层高程681.40m,厂房长37m,安装间布置在厂房东端，并在北侧端墙上布置厂房大门，大门面向北，居北墙东侧，正对进场公路。主厂房内安装有30t吊车，牛腿吊梁面高程688.40m,而厂房顶部高程为(2)副厂房构；为了布置平台将尾水室长度延伸2m,其总长8.5m,宽4.65m;室底板高程总尾水渠，宽度从21.60m缩到8.00m。其底板通过1:5陡坡下接明渠底板，底板高程由670.10m上升到674.30m,渐变段长23.30m。尾水明渠平面上由原来的出倒灌的闸门，需在墙顶设防洪栏杆，又兼平台安全栏杆的功能，其顶部高程683.40m。防洪墙顶宽1.2m,采用M7.5浆砌石砌筑。6水力机械、电气、金属结构6.1机组选型根据各站设计水头分别为H=12.160m,装机规模6400～10000kw,机组台数2~4台，水轮机单机出力2000～5000kw。依据该电站规模及水能计算结果，参照目前国内水轮机生产厂家的产品状况，结合电站径流特点以及水轮机在不同工况下的运行情况，经经济技术综合比较，朱家滩装机6400～10000kw,确定该站选用三台单机容量为3200kw的轴流式机组。依据该电站规模及水能计算结果，参照目前国内水轮机生产厂家的产品状况，结合电站径流特点以及水轮机在不同工况下的运行情况，经经济技术综合比较，朱家滩装机6400～10000kw,选两台水轮机单机容量大，机组造价大，运行不灵活，确定该站选用三台单机容量为3200kw的轴流式机组。详见表6-1。电站装机台数方案比较表表6-1方案一方案二方案三234单机出力N(KW)发电量E(万KWh)年利用小时T(小时)流量Q(m³/s)1.厂房面积最小开挖2.运行费低1.机组造价适中2.运行较灵活3.水工建筑物尺寸小4.机组效率高1.机组造价最低2.运行最灵活1.机组造价最高2.运行不灵活3.水工建筑物尺寸大4.机组效率低1.厂房面积最大，开按2.水工建筑物尺寸大3.运行费高根据该座电站参数，查《小型水电站机电设计手册》,《中小型轴流式混流式选用ZD560a转轮n₁¹=132升/秒升/秒即可选用ZD560a-LH-260转轮或ZDJP502-LH-220转轮。其工况参数如表6-2。经对初选两种转轮分别计算其工况参数，相比之下，ZDJP502-LH-230转轮比ZD560a-LH-260效率高出3%,且机组尺寸小，故选表6-1序号站名效率备注1图6-1 宝鸡市陈仓区朱家滩水电站可行性研究报告图6-2额定水头：12.16m额定流量：31.36m²/s额定出力：3555.56kw额定转速：214.3r/min额定电压：6.3kv额定电流：366A额定效率；94.0%功率因数：0.8飞逸转数：520r/min旋转方向：从发电层往下看为顺时针旋转可控硅综上，根据计算结果确定本站的配套设备见表6-2;朱家滩电站水力机械主要设备表6-2序号站名单位数量备注1水轮机台3发电机台3调速器台3可控硅励磁套3朱家滩电站总装机3×3200kw,单台水轮机过机流量31.36m/s,三台时为94.08m³/s。故电站设计引水流量Q=94.08m³/s。6.2接入电力系统方式朱家滩水电站位于宝鸡市陈仓区西部山区坪头镇朱家滩村，距宝鸡市约35km。该地区属于宝鸡电厂供电范围，现有110kv宝—坪线路(宝鸡电厂至坪头牵引变电站),该线路上“T”接有宝氮肥厂变电站19.5Mw/110kv负荷。另有一条110kv宝—拓联络线路(宝鸡电厂—拓石牵引变电站),该线路上“T”接有赤沙变电站。拓石牵引电站主供电源为甘肃省天水市电力系统，110kv宝—拓线路也是坪头牵引变电站和宝鸡氮肥厂的备用电源线路。除以上两条110kv线路外，尚有10kv农网线路覆盖本地区。本地区无较大工业负荷用户，仅有坪头电气化铁路110kv牵引变电站5.9Mw负荷及110kv赤沙变电站2Mw季节性的农用负荷。电站并入电网后，主要向宝鸡市负荷中心送电。此外距坪头约10公里(河道长度)的渭河上游有鸡冠崖水电站，装机规模为9000kw(2×2500kw+2×2000kw),已经建成投产，升压至110kv,“T”接在宝一坪110kv线路上并入电网，详见“接入电力系统地理位置接线图(6-3)”根据电站所在地区的电网状况，初步