河南省嵩县山峡生态水电站工程项目可行性研究报告

1综合说明 1 1 2 4 7 91.6机电及金属结构 2水文 2.1流域自然地理概况 2.2气象 2.3水文基本资料 2.4径流 2.5洪水 293工程地质 3.3渠首坝坝址工程地质条件及评价 3.4引水隧洞工程地质条件及评价 3.5站址工程地质条件及评价 4工程任务和规模 4.1地区社会经济概况及区间水电规划 4.2工程建设的必要性及开发建设任务 435工程布置与设计 5.1工程等别及编制依据 5.2电站型式、坝型、坝轴线选择及工程整体布置 5.4引水渠线工程 5.5电站枢纽工程 6机电及金属结构 6.2电工 76 7工程管理 7.2主要管理设施 787.3工程管理运用 798施工组织设计 8.6施工布置 82 9.1渠首回水淹没 9.3工程临时占地 83 11工程投资估算 错误!未定义书签。8711.2投资主要指标………错误!未定义书签。87 错误!未定义书签。88 错误!未定义书签。89 12经济评价 13工程招投标方案 13.2招标组织机构 1.1概述山峡生态水电站位于嵩县城西14公里处的德亭乡元湾村伊河省水利厅和国家水利部的批准。2002年7月由嵩县水利电力局编写自1997年5月起，嵩县水电开发公司就山峡水电站开发方案组织了多次专家论证。1997年7月至10月，嵩县水电开发公司委托河1.2.1流域概况平方公里，总落差1500多米，大部分落差在嵩县陆浑水库以上，此间落差1200米，占总落差的80%以上。电站渠首石夹村。渠首控制流域面积2600平方公里，站址控制流域面积2959平方公里。渠首处多年平均流量20.5立方米/秒，相应于保证率P=80%的保证流量为4.8立方米/秒。1.2.2气象电站所在区域属温带山地季风气候，一年四季分明，光照充足，各地年均气温14℃,极端最高温度43.6℃,极端最低温度-19.1℃,无霜期181天，冰期64天，平均日照2296小时，年平均降雨量为700-800mm,年内分配不均匀，冬季降水量偏少，仅占8-10%左右。年径流变化规律与降雨一致。区内夏季盛行偏东风，冬季多西北风，年平均风速1.5米/秒，最大风速12米/秒。渠首以上集水面积的自然地理条件及径流时空分布特性与东湾水文站相同，可直接取东湾水文站资料。从1960-1996年东湾站实测37年水文资料看径流周期性变化明显，基本上可分为三个周期，第一周期1964-1974年共11年，年均径流量6.5亿m;第二周期1975-1983共9年，年均径流量6.3亿m²,第三周期为1984-1988年加1960-1963年共9年，年均径流量6.3亿m³,该系列年均径流量6.4亿m³,合平均流量20.43立方米/秒。径站资料统计，七、八月份占90%,九月份占10%,一次洪水历时1-3和1940年洪水5070米水分别为20年和50年一遇。渠道设计洪水20年一遇。施工期洪水5年一遇。1.3工程地质山包高程430米左右，右岸高程450米左右，河底高程387-388米，1.3.3引水隧洞工程地质条件及评价本工程引水渠经九仗沟和蛮峪河，到电站站址处，全长6065米，其中隧洞4977米，明渠段长641米，暗渠及倒虹吸长447米。渠线经过地段没有区域性断层通过，局部有小规模断层，构造裂隙比较发育。隧洞进出口洞脸基岩为玄武岩，岩体较好且比较完整。1号洞进洞脸岩体完整，下游出口段基岩风化较严重，比较破碎；2号洞进出口洞脸岩体稳定性较好，洞身山体雄厚；3号洞中间有F断层通过，进口段岩体呈强风化状，下游段还可能遇到部分破碎岩体，出口山坡陡峻，岩体较完整，但闭合裂隙较发育。明渠三段。第一段上游500米为淤积地，第二、三段均为坡积层覆盖，覆盖层主要为碎石土和大块石，土含量不均，厚度4-5米。明渠段岩体裸露较好，多较完整，能形成稳定的陡坡。对于局部遇到破碎岩体，建议采取防护措施。基漏问题。局部破碎岩体，要进行适当处理。蛮峪河倒虹吸河床为砂砾卵石覆盖，岸边基岩除右岸有部分强风化外，其余为弱风化，多较完整，两岸山坡为灰黄色壤土含碎石，结构较致密。1.3.4站址工程地质条件及评价电站站址位于栗子坪电站渠首闸北边山沟中，冲沟宽约50米左右，河中和两岸山脊均为第四覆盖层，沟中无水，覆盖层为黄色粉质壤土，电站底板座落在基岩上。工程地质条件较好。但电站周围土坡1.4工程任务和规模中工业增加值276883万元；农业增加值156963万元。2007年粮食总产量204907吨。近年来，该县形成了以黄金为主的矿产开采黄河、淮河和长江，水能理论蕴藏量13.724633千瓦，占可开发量的45.7%。以上资源为开发嵩县提供了有利条件，但由于万千瓦时，有效解决8500户31600人农民的生活燃料问题；保护森林植被面积10.2万亩；每年可减少二氧化碳排放4.87万吨。不仅1.4.2伊河嵩县段水电开发规划1.4.3径流调节采用从1960-1996年东湾站实测37年水文资料。从表上看径流11年，年均径流量6.5亿m²;第二周期1975-1983共9年，年均径流量6.3亿m³,第三周期为1984-1988年加1960-1963年共9年，年均径流量6.3亿m³,该系列年均径流量6.4亿m³,合平均流量20.43将丰平枯三个典型代表年的月平均流量按从大到小的次序排频，求得保证率80%时的保证流量Qp为4.8m³/s,该电站保证出力Np为1140.5kw,设计流量为19.6m³/s。1.5工程布置与设计山峡生态水电站是伊河干流上的径流式电站，按照《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252-2000)规定，本电站工程装机4800kw属小(II)型，工程等别为V等，渠首枢纽及电站工程的建筑物均为5级建筑物。本工程防洪标准如下：渠首枢纽设计和校核洪水标准分别为10年一遇和50年一遇；电站厂房设计和校核洪水标准分别为20年一遇和50年一遇。1.5.2电站站址、坝型、坝轴线选择(1)电站站址方案比较上站址位于栗子坪电站渠首坝上游1.8公里的大柿沟，站址处地形地质条件较好，引水渠较短，但需多修1.8公里进厂公路或过伊河漫水桥及河滩进厂道路，且不能改善下游的栗子坪电站运行条件，电站水头也较下方案少1.6米。下方案位于栗子坪电站渠首坝下游80米处石夹村，虽然引水渠长1.8公里，但进厂交通方便，增加1.6米水头，且每年可增加栗子坪电站发电量100×10¹千瓦时，因此选择下站址方案。(2)坝址选择经过对上、下坝址两个方案的地形地质条件及工程量分析对比，认为上坝址方案优于下坝址方案，且该坝线位于东湾村南部，淹没损失较下坝址小，投资小，交通便利。所以选择上坝址方案。(3)坝型选择通过方案比较砂卵石硬壳坝投资较少，施工方便，但防渗效果较1.5.3渠首工程流域面积2623km²,年径流量6.19×10*m³,年平均输砂量320×10't,(1)引水渠线方案(2)明渠及隧道工程断面设计明渠采用梯形断面，底宽2米，深3.60米，内边坡为1:1,内边坡及底部用C15砼内衬10厘米厚，纵坡为1/2000。暗渠纵坡为1/1500,横断面为宽4.05米，高4.17米，城门洞形，全部用浆砌石(3)蛮峪河倒虹吸面，过水断面为2×2.4×2.7m²;水头差1.0米。头也较下方案少1.6米。下方案位于栗子坪电站渠首坝下游80米处前池采用正面进水、侧面溢流的布置形式，前池底长23.4米，宽15米，深7.52米，底部高程△378.96米。前池正常高水位386.48米，引水渠底为382.88米，以1:3坡度与前池底相接。溢流堰为浆砌石重力式实用堰，长20米，底宽7米，堰顶高程386.53米，最大泄水量23立方米/秒，泄水入栗子坪电站渠首进水闸后。冲砂闸在溢流堰与进水室之间，与进水室垂直，冲砂闸闸孔尺寸1.8×2(宽×高)平方米，冲砂流量24立方米/秒。整个前池为全挖侧壁护坡，底板50厘米厚砼。经比较进水室采用虹吸式进水口，这种进水形式，水口前。整个进水室段长12.5米、宽12米，其口建一真空破坏阀操纵室，面积2.8×9平方米。(3)压力管道本电站设计水头29.7米，属低水头电站。压力管道轴线与厂房53.4米，与水平面成32.6°角，管内流速3米/秒，两根管径分别为2.4米和1.7米，壁厚25厘米。(4)厂房主厂房长26.02米，宽12.1米，高11.38米，发电机层以上为程△372.38米，基础底面高程350.54米。两台机机组间距7.5米。(5)升压站、办公生活区及其它高程362米。办公及生活区布置在回车场右侧，建筑面积1000平方1.6机电及金属结构组最大允许吸出高度为2.225m,经计算，确定机组安装高程为厂房顶部吊车梁上安装有一台电动桥式起重机。在厂房361.50米高程上安有两台立式水轮发电机(间距7.5米)和两台调速器。水厂房356.88米高程上设有空压机室。安装间下354.04米高程上设有1.6.2.1接入电力系统方式及电气主接线选用两台主变压器(1号变压器容量2000千伏安，2号变压器容量42B),分别接在6.3和10kv母线上，两台厂用变压器低压侧采用特1.6.2.2主要电气设备(1)主变压器选用两台主变压器(1号变压器容量2000千伏安，2号变压器容量4000千伏安),型号为S11型升压变压器。(2)厂用变压器两台厂用变压器均为三相油浸自冷式铜线电力变压器，型号为(3)过电压保护及接地为了防止雷电波沿线路侵入到发电厂的电气设备上，在10千伏避雷针设单独接地装置，接地电阻R≤10欧姆。人工接地网，并与升压站接地网连成一体。1.6.2.3电气设备布置对面布置保护屏，弧形布置，总长度7.245米，曲率半径8米，集控台离保护屏1.8米，屏离墙1.2米(净距),控制台离墙6.5米(净发电机出口电压互感器和励磁变压器沿发电机出线方向就地布置在水轮发电机层副厂房处，电流互感器布置在机墩上。1.6.3金属结构本电站有渠首进水闸、冲砂闸及前池冲砂闸，均采用平板钢闸门和螺杆启闭机。渠首进水闸及前池进口前均1.7工程管理本工程由嵩县水利电力局行使国家出资人代表职能，由下属的产及管理人员编制为16人。1.8施工组织设计峪河至电站，总长6065米。现已有到栗子坪电站渠首的公路左坝肩布置有冲砂闸、进水闸。受洪水汛情的影响，渠首工程应在头年10月至次年5月枯水期用5年一遇。引水工程全长6065米，其中明渠641米，隧洞4977米，倒虹吸总长275米，暗渠长172米。建筑物较多，需选用专业施工队进(1)修通电站站址内、外交通公路。(2)电站施工临时用房建设。(3)水、电的畅通。(2)电：就近从10kv线路上接线使用。(3)水：施工期可从伊河中取水。(4)其他：施工中，首先回填出厂区部分回车场。以便于放置钢(5)基坑排水需设2台20HL-40水泵抽水。本电站由嵩县水利电力局所属的嵩县龙源水电有限公司负责建计划工程总工期3年，2009年10月开工，2012年10月竣工发电。工程第一年度完成渠首坝水下工程及部分渠道土石方工程和电站枢1.9工程淹没及占地补偿渠首坝回水淹地100亩，其中旱地40亩，林地20亩，荒滩地40亩，不涉及人口搬迁。渠道及厂房枢纽占地50亩，赔偿房屋101.10环境影响评价及水土保持(3)电站：通过工程布置和工程措施，尽可能少(4)施工道路：利用原有道路，采用拓宽、取直等工程措施，减1.11工程投资估算万元，设备购置及安装工程886.11万元，临建工程260.74万元，其他费用260.74万元，金属结构及安装工程24.52万元；独立费用605.33万元。依据河南省水利厅豫水建(2006)52号文发布的《河南省水利(估)算编制规定》(以下简称“规定”)进行编制。本工程总投资4991.58万元，申请国家以电代燃资金2496万元，贷款1498万元，地方自筹998.0万元。1.12经济评价(3)基准年为2009年；(4)项目总投资构成及资金筹措：本项目总投资为4991.58万元，计划申请国家以电代燃资金50%;申请银行贷款30%;自筹20%。为8.8%,作为公益性项目来说，财务评价是可行的。经过费用效益调整，国民经济内部收益率为10.5%,经济净现值1.12.4评价结论综上分析，该项目经济评价可行，具有抗风险能力，财务评价行，同时该工程社会效益巨大，应尽快开工建设。1.13工程招投标方案依据《中华人民共和国招标投标法》规定，本工程监理及施工本工程采用公开招标方式。投标单位或供应商应达到三家以上，并具备承担该工程项目能力，资信良好的法人单位。员会由有关方面的专家组成，成员人数为5人以上的单数。招标人根据评标委员会提出的书面报告和推荐的中标人确定中间落差1200米，占总落差的80%以上。平方公里。渠首处多年平均流量20.5立方米/秒，多年平均径流量2.2气象载：各地年均气温14℃,极端最高温度43.6℃,极端最低温度-19.1℃,无霜期181天，冰期64天，平均日照2296小时，年平均北风，年平均风速1.5米/秒，最大风速12米/秒。2.3水文基本资料系列名称站名流域面积资料系列年限(年)资料年代年径流栾川1959-1990缺1968-1973潭头东湾洪峰栾川调查1954潭头1961、1977-1990调查1935东湾1960-1996调查1940量量洪栾川潭头无东湾含沙量栾川潭头东湾今。现搜集到水文资料情况如下：径流系列从1957-1961年，山峡生态水电站渠首位于东湾水文站上游3公里处，距潭头站27公里，渠首以上伊河干流穿行于深山峡谷中，两岸滩地较少，引进行还原计算，取东湾站为主要参证站，直接引用实测资料。2.4径流渠首以上集水面积的自然地理条件及径流时空分布特性与东湾相同，可直接取东湾水文站资料。从1960-1996年年径流系列见列表东湾水文站年径流量过程线附图2-1采用从1960-1996年东湾站实测37年水文资料。从上表看径流周期性变化明显，基本上可分为三个周期，第一周期1964-1974年共11年，年均径流量6.1亿m²;第二周期1975-1983共9年，年均径流量6.4亿m,第三周期为1984-1996年加1960-1963年共17年，年均径流量5.8亿m,该系列年均径流量6.1亿m,合平均流量19.3立方米。径流深232.6毫米与径流等值线相符。因此选用以上三个代年序年径流量(亿)年序年径流量(亿)年序平均年径流量(亿*)东湾水文站资料统计，七、八月份占90%,九月份占10%,一次洪水历时1-3日不等，陡涨陡落，呈单峰型，洪量集中，其中落水时间为涨水时间1-5倍左右，两次洪峰相隔时间一般为4-7天左右。1940年洪水5070米³/秒。2.5.3设计洪水资料年份n均值y万年千年百年五十年计算采用计算采用位置重现期(年)55洪峰(m³/s)表中渠首坝设计和校核洪水为10年和50年一遇。厂房设计和校核洪水分别为20年和50年一遇。渠道设计洪水20年一遇。施工期洪水5年一遇。2.5.4泥沙下相反，泥砂资料东湾站有实测的1960-1996年37年资料，含沙量位置集水面积多年平均流量多年平均含沙量多年平均输沙率多年平均输沙量多年平均水蚀模数统计年限东湾2.5.5水位流量关系位置渠首厂房洪水重现期(年)55洪峰流量相应水位(m)3工程地质计段工程地质报告》,并绘了坝址处1:5000地质平面图和河道地质剖面图，该电站渠首坝位于其范围之内。1994年7-8月，嵩县水利3.2区域地质岭相对高度为200—300m,山坡陡峻，坡度在40°—60°之间，河3.3渠首坝坝址工程地质条件及评价伊河呈反“S”形流经本区，河床比降2.5%-3%,河道宽约150m附近，渠首控制流域面积2600Km²,此段河槽宽150-200m。山顶高程多为600m,两岸石山，基岩裸露完整，山坡陡峻，植被完有的1/500地质图及地质纵剖面图，河床砾石层平均厚度13m,其透3.3.4渠首坝地质情况在坝线上游有两条小断层：一条NE5°,倾向NE,倾角75°,节理共有三条，其中走向NE20-30°,倾向SE,倾角15-17°的一组节理发育。河床地下水埋深1-2米属强透水性，坝址处不透水层左岸4-6米，右岸为26米，河床部分为25-45米，个别地方为100米，流湾道处(上坝址方案)。此处为伊河“U”型拐弯的上段，两岸山3.4引水隧洞工程地质条件及评价层，宽1米。脉一致，为40°,倾北西，倾向85-90°,宽0.5米。(1)走向120°—140°,倾东北，倾角15°—23°(2)走向130°—170°,倾北东，倾角65°—80°(3)走向30°—70°,倾北西，倾角55°—88°(4)走向20°—80°,倾南东，倾角65°—80°(5)走向110°—120°,倾南西，倾角70°—80°3.5站址工程地质条件及评价3.6.2引水渠线。(1)部分段隧洞属III类围岩，稳定性较差。施工时，易产3.6.3站址子坪水电站的发电量(经计算每年可增加发电量100万千瓦时),经边坡稳定，基岩高程在356米处，电站底板座落在基岩上。工程地距1～1.3Km储量大于5万m。中国水电十一局郑州科研设计有限公司384工程任务和规模4.1地区社会经济概况及区间水电规划4.1.1地区社会经济概况嵩县属洛阳管辖，县城距洛阳90千米。全县总面积3009km²,山区面积占90%,其中耕地面积48.91万亩，全县有16个乡镇，316个行政村，3700个村民组。全县总户数140500户，其中农业户数125500户。全县总人口542800人，其中农业人口为455700人，占总人口的84%。全县经济以黄金、农林牧鱼、旅游为主，嵩县属国家新世纪扶贫攻坚县，2007年完成国内生产总值629216万元，人均11592元，其中工业增加值276883万元；农业增加值156963万元。2007年粮以水泥为主的建材业，以中药加工为龙头的加工业；以水电为主的能源工业。其中黄金业发展很快。近年来旅游业又成为新的经济增长点，全年全县接待游客120万人次，收入逐步提高。县交通事业嵩县矿产资源已探明矿产30余种，尤以黄金、钼、铁、硅、钾长石、莹石储量丰富。水力资源，境内伊河、汝河、白河三条河流分别注入黄河、淮河和长江，水能理论蕴藏量13.7万千瓦，可开发量5.38万千瓦。目前在干流上已建成和正在建设的水电站9座，总装机容量为24633千瓦，占可开发量的45.7%。以上资源为开发嵩县提供了有利条件，但由于该县经济基础较差，工矿业及小水电站开发规模还比较小。并且由于缺煤少电，大部分人做饭取暖均以柴草为主，森林草木被伐，水土流失和洪涝灾害频发，山区农民更是陷入到越伐越穷，越穷越烧的恶性循环之中。4.1.2区域水电开发规划情况伊河上游的开发，在栾川境内已建成的有龙王撞、大青沟、马路湾、拔云岭电站。嵩县境内已建的有前河电站、栗子坪电站、新城电站、陆浑水库电站、铺沟水电站。上游栾川县境内的金牛岭水库与小河口水库将来建成后，对伊河来水可进行有效调节，下游一系列径流式电站都将受益，增加发电量。山峡生态水电站的发电量也将随之增加。由于山峡生态水电站尾水直接泄入其下一级的栗子坪水电站引水渠，从而改善了栗子坪电站原引水条件，减少渠首坝基渗水损失和渠道清淤工作量，使其每年可增加发电量100×10⁴千瓦时，同时为栗子坪电站扩机改造创造了前提条件。4.2工程建设的必要性及开发建设任务4.2.1工程建设的必要性与可行性嵩县地处豫西山区，是以农业为主的国家级贫困县，经济落后，工业不发达，人民生活水平较低。当前发展经济已成为嵩县人民的迫切愿望，“富民强县，工业兴县”已成为嵩县当前乃至今后长期发展的主题。作为河南省小水电代燃料的第一批试点县，嵩县人民已对小水电的开发倾注了极大的热情!伊河作为黄河的一条较大支流，4.3径流调节本电站渠首径流采用从1960-1996年东湾站实测37年水文资料。该系列年均径流量6.1亿m³,平均流量20.43立方米/秒。古年序年径流量(亿)年序年径流量(亿*)年序平均年径流量(亿)定，水电站设计保证率为85%,一般采用以85%(枯)、50%(平)、15%(丰)三个频率水文代表年进行计算。4.4水能计算式中：E——多年平均发电量η*——水轮机平均效率88%H——水头，按平均水头29.7米由于东湾水文站与山峡电站渠首流域面积仅相差8.8%,径流系根据东湾水文站1960-1996年37年实测日平均流量资料，求得东湾水文站保证率P=80%的保证流量为Q保=4.8立方米/秒。为19.6m³/s.根据装机容量范围，选择装机4000千瓦，4800千瓦、5200千装较案 装较案设计引水流量m³/s多年平均发电量10¹千瓦·时多年平均径流量10'm工程总投资万元单位千瓦投资元/千瓦单位电能投资元/千瓦均较优越，确定装机4800千瓦。根据山峡生态水电站渠首1960-1988年29年日平均流量系列，ηk——水轮机平均效率88%η发——发电机平均效率94.5%η传——传动效率100%Qn——日平均流量，引水损失系数0.97H——水头，按平均水头29.7米计算成果见下表(表4-3)多年平均发电量计算成果表表4-3年份年份平均5.1工程等别及编制依据和国水利部颁发的《水利水电工程等级划分及洪水标准》 工程等别为V等，渠首枢纽及电站工程的建筑物均为5级建筑物。电站厂房设计和校核洪水标准分别为20年一遇和50年一遇。5.2电站型式、坝型、坝轴线选择及工程整体布置主要是坝后式电站与径流式电站方案比选，两种方案分述如5.2.3坝型选择中国水电十一局郑州科研设计有限公司综合考虑技术、经济及生态用水等诸多方面因素，为了使工程能尽快发挥效益本次设计采用砂卵石硬壳坝方案。5.2.4工程总体布置根据工程开发任务和工程场址地形地质条件，确定本工程由渠首工程、引水隧洞和电站枢纽等部分组成。详见工程总体布置图。5.3.1建筑物布置与断面设计1.坝体布置：坝体为心墙式砂卵石硬壳坝，上游坝坡1:2.5,下游坝坡1:8,心墙采用浆砌石，坝顶宽1m。2.坝体渗流计算及坝基处理(1)坝体防渗计算对水库大坝在平坝水位(392.0)的浸润线进行复核计算。水库上游坝坡为1:2.5,下游坝坡为1:8,大坝为透水地基上的砂卵石硬壳坝，根据河南省水利勘测总队提供的《嵩县山峡水电站坝址枢纽工程地质勘察报告》,坝体土的渗透系数取2.78cm/s,地基砂砾石层渗透系数取2.78cm/s,浆砌石心墙的渗透系数取1.38x10-4cm/s。根据《碾压土石坝设计规范》,坝体上游水面以下3.8m的斜坡部分，用具有相同渗流阻力的虚拟矩形体代替，虚拟矩形的宽度△L按下式确定。H₁一坝体上游的水深(m)棱体起端的渗流水深ho按正式计算：通过坝体的渗流量为：根据上式用理正软件计算不同情况下的渗流情况如下表所示：从简图上可以看出浸润线符合常规，各种运行情况下的渗流情况计算见下表。表5-1计算工况上游水位(m)单宽渗流量q(m³/dm)逸出点水深h₀(m)平坝蓄水位平坝蓄水位时(392.0m)浸润线简图(2)坝基处理根据坝址处工程地质勘察报告，坝基下上部分布的第四系全新统砂卵石层，疏松多孔，泥质含量少，属强透水层，地下水位高，坝基渗漏损失严重。砂卵石粒径较大，分选及稳定性差，施工开挖难度大基坑排水量大，难度高，本设计不考虑采用大开挖方案。溢流坝上下游设两坝基防渗采用砼防渗墙厚0.6m,布置于坝基上游，墙中心距上游坝基边线1.5m,与上游砼灌注桩在同一排。下游侧灌注桩距下游坝基边线1.0m,灌注桩径均为1.0m,桩间距3.5m。3.坝体设计及稳定验算根据规范要求，并结合水库的具体运行情况，本次坝坡稳定计闸闸底板高程388.80m两种情况；(2)对下游坡，主要分析库水位为平坝水位392.0m坝体形成稳定渗流时的正常运用条件的计算工况，下游水深取0m。坝坡抗滑稳定分析采用理正软件计算，本次分析中使用的计算参数，依据洛阳水利勘测设计院提供的《嵩县山峡水电站厂区枢纽工程地质勘察报告》取用。大坝稳定计算参数选定见表5-2。部位天然容重饱和容重剪切指标粘聚力(Kpa)坝体砂砾石层0中国水电十一局郑州科研设计有限公司式中：w—土条重量；v—垂直地震惯性力(向上为负，向下为正);u—作用于土条底面的空隙压力；α—条块重力线于通过此条快底面中点的半径之间的夹c、φ'—土条底面的有效应力抗剪强度指标；R—圆弧半径。大坝稳定分析计算成果见表5-3:加固后大坝稳定分析计算成果表表5-3部位计算工况安全系数计算值规范值上游坡平坝水位平坝水位392.0m,下游水深0m形成稳定渗流非常从平坝水位392.0m除至388.8m下游坡正常平坝水位位392.0m,下游水深0m形成稳定渗流根据《碾压式土石坝设计规范》(SL274-2001),4级建筑物抗滑稳定最小安全系数为：正常运用条件为1.25;非常运用条件为1.15。以上计算结果表明：大坝上、下游坝坡抗滑稳定性均满足规范要求。5.3.2冲沙闸设计1工程布置冲沙闸位于溢流坝左端，设置目的是适时冲走沉积于进水闸前的泥沙和宣泄河道部分洪水，使河道主流靠近于进水闸，保证进水根据坝址处地质资料，闸址处基岩覆盖层厚度为4-7m,选用两a.冲沙闸座落于左岸山体岩石上，此方案在闸后设44.5m冲沙b.冲沙闸设置于主河槽处，闸底板下由基岩启用浆砌石补砌，两种方案进行综合比选，见表5-4。对比内容a.基岩方案b.河槽方案使用性能消力效果好，安全性高同a工程管理管理方便，运行费用低管理方便，运行费用低工程施工岩石开挖工程量大岩石开挖工程量小，浆砌石补砌量稍大主要工程量石方开挖12300m³浆砌石：370m³钢筋砼：309m³石方开挖；400m³土方开挖：127m³浆砌石：930m³钢筋砼：386.5m³沙卵石开挖：1200m3工程投资70万元34万元冲沙闸布置为顺流向正面冲沙，其轴线与进水闸轴线交角为45°,采用平底板有胸腔开敞式闸室，共分两孔，每孔净宽3m,闸板高程为387.50m,顺流向长为8.32m,启闭机房地面高程397.70m,坝前淤沙入渠并使上游水流平顺通过冲沙闸，导流墙顶部高程392.5m,宽0.8m,底板高程385.00m,宽3.5m,采用浆砌石结构，2.水力计算(1)冲沙设计流量的确定以满足冲沙及稳定主槽要求。工程实践中，有的采用50%—70%频率的洪水流量，有的采用相当于2.5%—3.0%的多年日平均流量。本工程按50%—70%频率的洪水流量为674-337m³/s,.5%一好的冲沙闸总宽度约为渠首溢流宽的1/5-1/20,在本工程中，拟取120m³/s,冲沙闸内流速是4.5m/s。(2)冲沙粒径的确定中国水电十一局郑州科研设计有限公司推的：d一冲沙粒径V、Vc一分别为冲沙流速及起动流速，V=1.3VcH一冲沙槽内水深求得冲沙粒径为d=7.0cm。根据坝址处地质勘探资料，河床砾卵石覆盖层卵石的粒径一般在2-8cm,其含量占30%左右，因此所选用的冲沙流速是适宜的。(3)消能防冲设计水闸消能分三种情况考虑：一是溢流坝段正常挡水，即上游水位392.00m;二是设计水位，即上游水位395.60m;三是校核水位消能计算跃后水深h"c的计算公式：h'c一跃前水深(m);Fi—跃前断面处的弗劳德数；经计算确定消力池尺寸：池长11m,池深1.3m,由长4.5m的1:中国水电十一局郑州科研设计有限公司3的斜坡与闸底板相接。因消力池尾部基本上为裸露的基岩，故池后设7m长浆砌石海漫，以进一步消除消力池后的水流余能。防冲计算冲沙闸上游冲刷深度按下式计算：式中：9m一冲沙闸上游最大单宽流量(m³/s.m);d一河床砂粒的平均粒径，即dso(cm)t一海漫末端水深。经计算，上游最大冲深tp=0.8m;因此冲沙槽起始处浆砌石齿墙埋深拟定为1.3m。下游海漫末端位于裸露的基岩处，因此下游海漫末端的冲刷可不考虑。3.闸室结构及稳定计算冲沙闸采用整体式底板，即闸墩和底板整浇。闸底板、闸墩及闸室上部结构分别采用弹性力学和结构力学方法进行计算，各部分应力值均满足容许应力要求。由于闸基为补砌的浆砌石，因此闸的稳定应满足闸基压应力的要求及闸室抗滑稳定的要求。1.闸室基底压应力验算冲沙闸为两孔布置，结构布置对称。计算时取全宽为计算单元。中国水电十一局郑州科研设计有限公司基底压力按下式计算：式中：pma一闸室基底压力的最大值与最小值(KPa)S一闸室底板底面的面积(m²)向的形心轴的力矩之和(KN.m);W一底板底面对上述形心轴的截面矩(m³)求得各种计算条件下的基底压应力值间表5-5表5-5计算条件基底压应力完建时正常运用设计洪水校核洪水由上表可以看出各种计算条件下，基底压应力值均满足设计要2.水平抗滑稳定计算闸室沿闸基面的抗滑稳定按下式计算：f一闸室底面与闸基接触面的摩擦系数；ZH一作用于闸室的全部水平荷载之和；求得各种情况下的安全系数见表5-3计算条件安全系数正常运用设计洪水校核洪水由表5-6看出1.工程布置进水闸位于山峡渠首坝左岸，冲沙闸左侧。按照国家标准《防洪标准》GB50201-94,试确定进水闸的设计级别为5级，据此标准确定进水闸的防洪标准为10年一遇设计，20年一遇校核，根据渠道引水流量要求，确定进水闸设计引水流量为22m³/s。为了使进水闸水流比较平顺和尽量减少泥沙进入进水闸。根据因此，进水闸和冲沙闸之间的夹角采用45°。进水闸座落与左岸基岩上，采用平底板涵洞式，闸孔宽3m,设一孔，闸室长7.5m,设工作闸门和检修闸门各一道。闸墩厚0.8m,闸墩顶部高程为397.70m,闸底板高程388.80m,闸底板厚0.7m,闸室上游设浆砌石拦沙坎，厚0.4m,坎顶高程与闸底板高程相同。闸室下游接长6m的过渡段，2水力计算渠首进水闸为低坝取水，水闸的闸前水位是根据上游来水情况决定的，当上游来水量大于电站的引用流量时，则闸前水位高于392m,当上游来水量小于电站引用流量时，闸前水位就等于或低于闸孔宽度的确定：计算控制条件分三种：1.时；2.上游水位为10年一遇设计水位；3.上游水位为20年一遇校H₀一堰顶总水头(包括行近水头)E一侧收缩系数过流能力计算结果见表5-7:流量(m³/s)闸前水位(m)闸后水位(m)闸门开启高度(m)全开3.闸室的稳定中国水电十一局郑州科研设计有限公司闸室基底压应力验算进水闸为单孔布置，计算时取全宽为计算单元。基底压力按下式计算：S一闸室底板底面的面积(m²)向的形心轴的力矩之和(KN.m);W一底板底面对上述形心轴的截面积(m³)求得各种计算条件下的基底压应力值间表5-8表5-8计算条件基底压应力完建时正常运用设计洪水校核洪水由上表可以看出各种计算条件下，基底压应力值均满足设计要4.闸室抗滑稳定计算闸室严闸基面的抗滑稳定按下式计算：Kc一计算抗滑稳定安全系数；f一闸室底面与闸基接触面的摩擦系数；求得各种情况下的安全系数见表5-9计算条件安全系数正常运用设计洪水校核洪水由表5-9看出5.4引水渠线工程5.4.1引水渠线方案比较根据渠首与电站站址区间地形情况，选择了两条洞线方案后，由洛阳水利勘测设计院进行地质勘察之后选择地质条件好的线路作5.4.2隧洞工程设计隧洞纵坡为1/1500,横断面为城门洞型，断面宽4.05米，高4.01米，对于III类围岩地段，采用C20砼内衬。5.4.3明渠及倒虹吸明渠采用梯形断面，底宽2米，深3.60米，内边坡为1:1,内边坡及底部用C15砼内衬10厘米厚。明渠纵坡为1/2000。暗渠纵坡为1/1500,横断面为宽4.05米，高4.17米，城门洞形拱，全部用头差1.0米。5.5电站枢纽工程5.5.1位置选择现对规划阶段提出的站址方案(上站址方案)与下站址方案进上站址位于栗子坪电站渠首坝上游1.8公里的大柿沟，站址处地形地质条件较好，引水渠较短，但需多修1.8公里进厂公路或过站净水头也较下方案少1.6米。下站址方案位于栗子坪电站渠首坝下游80米处石夹村，虽然引水渠长1.8公里，但进厂交通方便，增加1.6米水头，且每年可增加栗子坪电站发电量100×10⁴千瓦时，5.5.2压力前池米，引水渠底为382.88米，以1:3坡度与前池底相接。溢流堰为浆砌石重力式实用堰。长20米，底宽7米，堰顶高程386.53米，最大泄水量23立方米/秒，其泄水入栗子坪电站渠首进水闸后。冲砂闸在溢流堰与进水室之间，与进水室垂直，冲砂闸闸孔尺寸1.8×2(宽×高)平方米，冲砂流量24立方米/秒。整个前池为全挖侧污栅设在虹吸式进水口前。整个进水室段长12.5米、宽12米，其5.5.3压力管道道长53.4米，与水平面成32.6°角，管内流速3米/秒，两根管径分别为2.4米和1.7米，壁厚25厘米。5.5.4厂房主厂房长26.02米，宽12.1米，高11.38米，发电机层以上为砖混结构，以下为钢筋砼结构。发电机层高程361米，厂房女儿墙高程△372.38米，基础底面高程350.54米。两台机机组间距7.5米。副厂房布置在主厂房上游测，长17.5米，宽6.88米，上层与引水量只有13.5立方米/秒，而山峡生态水电站正常引水流量为5.5.5升压站、办公生活区及其它高程362米。办公及生活区布置在回车场右侧，建筑面积1000平方米。进厂公路以1:16的斜坡进入厂区。水位前池水位1、设计：386.48米2、最高：387.28米3、最低：383.78米尾水位1、设计正常：355.87米2、最低：354.5米3、设计洪水(20年一遇)358.93米4、校核洪水(50年一遇)360.27米流量2、设计洪水流量：4174立方米/秒(20年一遇)3、校核洪水流量：6462立方米/秒(50年一遇)水头(净)1、设计：29.7米2、最大：30.4米3、最小：28.15米I方案：3×1600=4800千瓦HL240-LJ-140配TSL325/36-参案参案I方案3×1600(千瓦)Ⅱ方案1600+3200(千瓦)水轮机设计水头(m)设计流量m³/s转速(r/min)汽蚀系数(o)出力(kw)发电机功率(kw)转速(r/min)最大件重(T)调速器起重机(T)设备年利用小时(h)量多，明显优于I方案。故最后选定装机2台的Ⅱ方案。HL240-LJ-140发电机TSL325/36-20-3200千瓦6.1.2水轮机安装高程重，同时厂家也建议设计单位在计算得的吸出高度上扣除0.5-1.0口上缘0.3米和两种机组发电机层在同一高程上的要求来定安装高安=355.64米安=355.28米6.1.3调速器由不同公式计算出：HL240-LJ-100的调节功在685-1108公6.1.4调节保证计算水锤波在管道中往返一次所需要的时间tr=0.213秒，小于所取的根据调节保证计算取机组关闭时间4.5秒，压力相对升高0.35,小于允许值0.5。机组最大速率上升为0.44小于允许值0.5。6.1.5主阀由虹吸式驼峰上的真空破坏阀破坏驼峰的真空彻底切断水流，故在6.1.6辅助设备根据机组的最重件(22.5吨)及厂房布置，选用30/5吨电动桥式起重机一台。起重机跨度：10.5米，起重量：主钩30吨，副钩5吨。起吊高度：12米。尾水平台设置手动H10型单轨小车与10吨环(2)消防设备(3)通风采暖油系统气系统水系统米高程上安有两台立式水轮发电机(间距7.5米)和两台调速器。侧副厂房356.88米高程上设有空压机室。安装间下354.04米高程电站仅6公里，10千伏出线一回至蛮峪变电站即可并网运行。该站装机容量1×1600+1×3200千瓦，发电机出线电压6.3千伏，选用两台主变压器，(1号变压器容量2000千伏安，2号变压器容量4000千伏安),分别与1#、2#发电机组成发电机一变压器组单方式相互闭锁互为备用。设厂用配电屏两块，采用400/230伏三相6.2.3.1发电机TSL325/36-20,额定容量分别为1600千瓦、3200千瓦，主要参数见发电机主要参数表表6-2型号额定功率(kw)额定电压(v)额定电流(A)功率因数额定转速(r/mim)飞逸转速(r/min)相数33频率(HZ)额定励磁电压(v)额定励磁电流(A)接线方法YY6.2.3.2主变压器主变压器容量分别按1#、2#发电机满发时，升压送出配置。主目1号主变2号主变型号S11-2000/10.5S11-4000/10.5额定容量(KVA)额定电压(KV)额定电流(A)接线组别阻抗电压(%)7油重量(kg)器身重(kg)总重(kg)外形尺寸(mm)6.2.3.3开关设备序号名称型号规格单位数量11号水轮发电机台122号水轮发电机台131号主变压器S11-2000/10.5台142号主变压器S11-4000/10.5台1541号42号厂用变电器台26高压熔断器只67真空开关ZW2-10附流互台18隔离开关台29电压互感器JSJB-10/0.1KV只2电压互感器JDZJ-6/0.1kv台1避雷器只3(1)为防止雷电直击于配电装置的设备或导线上，户外采用(2)为了防止雷电波沿线路侵入到发电厂的电气设备上，在(3)水电站主副厂房顶敷设避雷网，并与厂房接地网连接。(1)避雷针的接地大于4欧姆，如实测接地电阻大于4欧姆，则增加接地体，直至接地电阻值R不大于4欧姆为止。6.2.5自动控制6.2.6继电保护(1)纵联差动保护：为防御定子线圈内部及其引出线的多相短(2)复合电压起动的过电流保护：压侧断路器、灭磁(延时)。(3)过电压保护：断开高压侧断路器、灭磁(延时)(4)失磁保护：断开高压侧断路器、灭磁(延时)(5)过负荷保护：延时发信号(延时)(6)定子绕组单相接地：瞬时发信号6.2.6.2变压器保护6.2.6.310千伏线路保护(1)方向电流闭锁速断保护：瞬时断开断路器；(2)方向过电流保护：延时断开断路器；(3)单相接地保护：利用10千伏母线上的电压互感器装设接水口快速闸门、事故照明提供备用电源，电站采用一套(1)中央音响信号(2)灯光信号选用4级电气设备一套。6.2.9电站通讯集控台离保护屏1.8米，屏离墙1.2米(净距),控制台离墙6.5米(净距),水机自动屏及励磁屏布置在主厂房相应机组的机旁。序号名称型号规格单位数量11号水轮发电机台122号水轮发电机台131号主变压器S11-2000/10.5台142号主变压器S11-4000/10.5台1541号42号厂用变电器台26高压熔断器台7真空开关ZW2-10附流互台38隔离开关台49电压互感器台1电压互感器台3避雷器只36.3金属结构6.3.1渠首金属结构6.3.2电站的金属结构设备布置及控制6.4通风和采暖理人员编制为16人。(2)管理办法7.3工程管理运用8.1施工条件8.2建筑材料8.3施工导流8.4主体工程施工砂卵石硬壳坝，溢流段长95米，高米，冲砂闸宽1.8米，进水闸宽3米，引水渠线总长6065米，其中隧洞4977米，隧洞净宽4.05米，高4.01米。8.4.1冲砂闸、进水闸的施工利用第一期围堰，首先施工冲砂闸和进水闸工程。冲砂闸和进水闸为钢筋混凝土结构，首先施工混凝土灌注桩、防渗墙，混凝土防渗墙施工采用水下导管分段进行砼浇筑。灌注桩和防渗墙施工完毕后，再施工闸室和消能工程。闸室和消能工程按照钢筋混凝土常规施工方法进行施工。8.4.2溢流坝的施工第一期冲砂闸和进水闸工程完工后，第二期利用冲砂闸导流，围堰采用砂卵石堆筑，迎水面用粘土草袋或土工薄膜铺设防渗，围堰洪水标准采用5年一遇。8.4.3隧洞的施工本工程有3个隧洞，总长4977米。洞线所经地层地质情况基本较好，开挖时采用全断面开挖法，同时有效控制超挖量，减少投资。隧洞出渣采用自卸汽车运输，通风采用专用风机送风，有管道输送。8.4.4电站工程施工厂房枢纽由前池、压力管道、主副厂房、升压站、尾水渠和生活区组成。本工区工程集中，施工技术性强，工期较长，选用专业施工队来施工，同时，施工中要避免施工干扰。为确保各项工程有足够的施工期，必须尽早完成以下施工任务。(1)修通电站站址内、外交通公路。(2)电站施工临时用房建设。(3)水、电的畅通。8.6施工布置8.7施工总进度本工程计划总工期3年，2009年10月开工，2012年10月竣9.1渠首回水淹没9.2工程永久占地渠首坝回水淹地100亩，其中中旱地40亩，林地20亩，荒滩渠道及厂房枢纽占地50亩，房屋10间。9.3工程临时占地10.1设计依据(1)渠首工程：主要是保护坝址附近环境，防止污染，其对策(2)引水渠线：引水渠线大部为隧洞，不占耕地，在施工过程(3)电站：通过工程布置和工程措施，尽可能不占或少占用耕(4)施工道路：利用原有山间小道，采取拓宽、取直、降坡等10.1.3环境范围及标准针对工程建设特点和可能对工程区域生态环境造成的不利影10.2环境保护设计中国水电十一局郑州科研设计有限公司10.3运行期环境及水土保持监测管理10.4环境保护及水土保持投资本工程渠首工程位于伊河峡谷地带，而输水渠线大部分为隧环境保护和水土保持工程主要包括水土保持拦渣工程和土地11.1工程概况主体建筑工程量：其中土石方开挖20.07万m3,砌体2.26万m3,土石方填筑3.67万m3,混凝土1.31万m3.主要材料用量为水泥7023t,钢筋453t,砂16859m3,碎石14019m3,块石24557m3,柴油290.41t,汽油1.88t,施工总工期30个月。11.2投资主要指标工程估算总投资4991.58万元，静态总投资4936.27万元，其中建筑工程2710.82万元，机电设备及安装工程886.11万元，金属结构设备及安装工程24.52万元，临时工程260.74万元，独立费用605.33万元。11.3编制依据11.3.1文件及规范依据河南省水利厅豫水建(2006)52号文发布的《河南省水利概(估)算编制规定》(以下简称“规定”)进行编制，扩大系数为豫水建(2007)14号文。发改价格【2007】670号文。11.3.2定额建筑工程定额采用河南省2006年颁布的《河南省水利水电工程11.3.3工程量计算3.4其他11.4基础价格11.4.1人工预算单价预算单价为：工长7.11元/工时，高级工6.61元/工时，中级工5.62元/工时，初级工3.04元/工时。11.4.2材料预算价格采购及保管费率取3%。主要材料预算价格表序号材料名称单位1水泥t2钢筋t3板枋材4柴油t5汽油t6中粗砂7碎石8块石9炸药t电风水11.4.3施工机械台时费机械台时费包括折旧费、修理费及替换设备费、安装拆卸费、年度价格水平计算金额表示，二类费用以工时数量和实物消耗量表示，其人工费用按中级工人工预算单价计算，动力燃料或消耗费用11.4.4混凝土材料单价根据不同工程部位的砼标号、级配和龄期，分别计算立方米砼11.5建筑工程单价11.5.1直接工程费直接费包括人工费、材料费和机械使用费，根据《河南省水利建筑工程预算定额》以及人工、材料预算价格和机械台时费进行计其他直接费由冬季施工增加费、夜间施工增加费和其他组成，其他直接费费率表工程类别计算基础其他直接费费率(%)建筑工程直接费现场经费费率表工程类别计算基础现场经费费率(%)土石方工程直接费9混凝土工程直接费8砂石备料工程直接费2钻孔灌浆及锚固工程直接费7模板工程直接费8其他工程直接费711.5.2间接费间接费费率表工程类别计算基础间接费费率(%)土石方工程直接工程费9混凝土工程直接工程费5砂石备料工程直接工程费6钻孔灌浆及锚固工程直接工程费7模板工程直接工程费6其他工程直接工程费711.5.3企业利润11.5.4税金11.6费用计算11.6.1临时工程作量3.5%计。11.6.2独立费用11.6.2.1建设管理费1)建设单位管理费按估算金额的1.5%计列。2)招标业务费，施工图审查按内插。3)工程验收审计、质量检测费。计取5万元。4)其他11.6.2.2工程建设监理费依据国家发改委、建设部关于印发《建设工程监理相关服务收费管理规定》的通知(发改价格【2007】670号文计算。11.6.2.3生产准备费生产准备费含管理用具购置费、备品备件购置费和工器具及生产家具购置费，费率分别按0.08%、0.5%、0.15%计取。11.6.2.4科研勘测设计费科研勘测设计费包括工程科学研究试验费、工程设计费及地质该工程设计勘察费按照国家计委、建设部计价格[2002]10号文11.6.2.5建设及施工场地征用费11.6.2.6其他费用其他费用中定额编制管理费、工程质量监督费和安全生产监督费分别按建安工作量的0.13%、0.1%和0.13%,工程保险费0.45%。11.6.3预备费按编制规定取10%。11.6.4建设期融资利息建设期贷款为30%,建设期融资利息率为7.47%。工程估算总表单位：万元序号工程或费用名称建安工程费设备购置费独立费用合计I工程部分投资壹第一部分建筑工程贰第二部分机电设备及安装工程叁第三部分金属结构设备安装工程肆第四部分施工临时工程伍第五部分独立费用一至五部分投资合计预备费基本预备费建设期融资利息工程总投资单位：万元编号工程或费用名称建安工程费设备购置费独立费用合计占一至五部分投资壹第一部分建筑工程坝体工程渠首坝(二)冲砂闸(三)进水闸(四)铺盖(五)渠首管理房二引水渠道引水隧洞(二)明暗渠(三)倒虹吸(四)生产桥2座(五)节制退水闸1座三电站枢纽前池(二)压力管道(三)厂房工程(四)厂区工程贰第二部分机电设备及安装工程叁第三部分金属结构设备及安装工程肆第四部分临时工程一至四部合计伍第五部分独立费用—建设管理费二生产准备费三科研勘测设计费四建设及施工场地征用费五其他一至五部投资合计基本预备费静态总投资价差预备费建设期融资利息工程总投资编号工程或费用名称数量单价(元)合价(元)壹第一部分建筑工程渠首枢纽渠首坝1砂卵石开挖2M₁0浆砌石坝体3M7.5浆砌石防冲体4铅丝笼块石5木桩6砂卵石回填(二)冲砂闸1砂卵石开挖2一般石方开挖VII～VⅢ级3C₁5砼闸底板4C₁5砼闸墩墙5C₂5砼梁板6钢筋制安T7M₇.5浆砌石8C₂o砼消力池板、墙9启闭机房模板工程细部结构(三)进水闸1C₁5砼闸底板2C₁5砼闸墩、墙3钢筋制安T4启闭机房5C₂5砼、启闭机平台n26M₇.5浆砌石7连接段隧洞岩石开挖VI级8C20砼隧洞衬砌9模板工程细部结构(四)铺盖1C₁5砼铺盖2砂卵石开挖n3砂卵石回填4细部结构(五)渠首管理房二引水渠道引水隧洞1#隧洞1平洞土方开挖2平洞石方开挖(平洞出碴)3C₂0砼衬砌4钢筋制安T5模板工程6细部结构2#隧洞1平洞石方开挖(平洞出碴)2C₂o砼衬砌3M₀浆砌石边墙4钢筋制安T5模板工程6细部结构(二)明暗渠1土方开挖2土方回填3石方开挖4M₇.5浆砌石墙5M₁o浆切石拱圈6砂浆抹面7C₂0砼衬砌n8模板